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Basados en el video podemos hacer una práctica de electrónica de nivel medio-avanzado utilizando Patitas. Para ello hay que tener en cuenta que el transistor NPN en Patitas es el BC 548, con una distribución de sus conectores C -B -E de izquierda a derecha, al revés que el 2N2222 usado en el video, cuya distribución es E - B - C de izquierda a derecha.
Información Técnica
Un oscilador astable ( circuito "indeciso" que no puede quedarse quieto en un solo estado) es una de las pruebas de fuego para la matemática de análisis y resolución de circuitos (en el caso de Patitas su motor MNA: Análisis Nodal Modificado), principalmente por cómo desafía los algoritmos de resolución numérica.
1. Cambios bruscos de estado (Stiffness)
Los osciladores astables pasan de un estado de corte a uno de saturación de forma casi instantánea. Esto genera señales con derivadas muy altas (pendientes casi verticales). Para el MNA, esto significa que el algoritmo de integración (como Backward Euler o Gear) debe reducir drásticamente el paso de tiempo (timestep) para no perder la convergencia, lo que pone a prueba la eficiencia del control de paso de tu motor.
2. No linealidad extrema
Estos circuitos dependen de componentes activos (transistores o comparadores) operando en regiones no lineales. Durante la conmutación, el método de Newton-Raphson dentro de tu MNA puede tener problemas para converger si el modelo del componente no es lo suficientemente suave o si el "initial guess" queda lejos de la solución debido a la rapidez del cambio.
3. Acumulación de error y oscilaciones numéricas
Debido a la naturaleza cíclica del circuito:
4. Dependencia de condiciones iniciales
Un oscilador astable teóricamente perfecto en un simulador matemático podría no arrancar porque es un sistema en equilibrio inestable. Un buen motor de MNA debe ser capaz de manejar un pequeño ruido numérico o permitir una condición inicial que "empuje" al circuito fuera del equilibrio para iniciar la oscilación.
Secuencia en Patitas de los circuitos propuestos en el video
En un primer circuito vemos cómo al hacer un puente, a través de los pulsadores 1 y 2, los LEDs se apagan. Este es el principio de funcionamiento del oscilador al automatizar dicha pulsación con un transistor y un capacitor.
En un paso más en el diseño del oscilador, vemos el circuito ya con los transistores y sus resistencias conectadas a sus bases (reemplazando los pulsadores), que al producirse la circulación de corriente C-E (Ic) se apagan los LEDs.
Si puenteamos la salida de un circuito con la entrada del otro tenemos ya una idea muy próxima, aunque los LEDs no pueden oscilar ya que compiten entre sí al no haber un retardo.
Aquí ya tenemos el circuito oscilador astable completo, en el cual se puede cambiar el valor del capacitor (entre 47uF y 1000uf) para observar el cambio en la frecuencia.
Aprovechando la oscilación que produce el circuito podemos conectar un buzzer pasivo (el que necesita una variación de los pulsos eléctricos para sonar).
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