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Conectores

Para qué sirven

Un conector es la pieza que une dos partes de un circuito de manera que después se puedan volver a separar. Parece un detalle menor al lado de un motor o un sensor, pero es la pieza que más veces hace fallar un robot.

Hay una razón muy concreta: un robot se mueve y vibra. Todo lo que esté mal sujeto se va a soltar. Y cuando una conexión se afloja a medias, no deja de funcionar del todo: funciona a veces. El robot anda bien durante diez minutos y después hace cualquier cosa. Esa intermitencia es lo más difícil de diagnosticar que existe.

Dos familias

  • Conexiones temporales. Se arman y se desarman sin herramientas. Sirven para probar: protoboard, cables jumper, headers. Su ventaja es que permiten cambiar el circuito cien veces, y su desventaja es que se aflojan.
  • Conexiones permanentes. Se hacen una vez y quedan firmes: soldadura, borneras, terminales. Sirven para lo que va montado en el robot terminado.

La regla que ordena todo es: probar en protoboard, soldar lo que va al robot final. El error clásico es llevar el robot a andar con todo en la protoboard, y descubrir en la presentación que un cable se movió.

Pines y headers

Un pin es el poste metálico que sale de una placa; un header es la tira de varios pines juntos. Es el sistema de conexión más usado en prototipado, porque permite enchufar y desenchufar sin soldar nada.

El paso: la medida que hay que conocer

La distancia entre pin y pin se llama paso, y si no coincide no entra. Estas son las tres medidas que se encuentran en la práctica:

Paso Dónde aparece
2,54 mm (0,1 pulgada)El estándar de casi todo: placas Arduino, protoboard, sensores y módulos. Es el que hay que conocer.
2,0 mmPlacas chicas y algunos módulos compactos.
1,25 mm y menosConectores miniatura, como los JST-SH de las baterías de dron.

Macho y hembra

Los pines vienen en dos versiones que se complementan: macho, que es el poste que sobresale, y hembra, que es el receptáculo donde entra. Por eso los cables vienen en tres combinaciones: macho-macho, macho-hembra y hembra-hembra. Saber cuál hace falta antes de armar ahorra viajes.

Cables jumper y Dupont

Los cables jumper —también llamados Dupont, por el fabricante de los terminales— son cables flexibles con un conector en cada punta. Son la herramienta del prototipado, y los hay de las tres combinaciones de macho y hembra.

Los colores no son decoración

Aunque eléctricamente todos los cables son iguales, hay una convención que conviene respetar siempre:

  • Rojo: positivo de la alimentación.
  • Negro: masa o negativo.
  • Cualquier otro color: señales, datos, control.

Respetarla tiene un motivo práctico: cuando algo falla y hay veinte cables encima, el rojo y el negro son los únicos que se identifican de un vistazo. También, si hay que desconectar algo rápido, se sabe qué no hay que tocar.

Tres problemas reales de los jumpers

  • Se aflojan. El terminal se deforma con los usos y deja de hacer buen contacto. Si un cable falla de forma intermitente, conviene cambiarlo antes que revisar el programa.
  • No soportan corriente. Un jumper común aguanta menos de un amperio. Un motor pide mucho más: nunca se conecta un motor con jumper.
  • Los largos captan ruido y agregan resistencia. En un robot, los cables deberían ser lo más cortos posible.

Borneras y terminales

Cuando la corriente deja de ser de señal y pasa a ser de verdad —motores, baterías— hace falta un conector que apriete. Las conexiones por presión no alcanzan: el contacto es malo, se calienta y termina fallando.

La bornera

Es la pieza con tornillos donde se mete el cable pelado y se ajusta. Es el conector habitual de los drivers de motor y de las baterías. Sus ventajas: aguanta corriente, no se afloja con la vibración y el cable se puede cambiar con un destornillador.

Van casi siempre en pares: dos bornes juntos para el positivo y el negativo de cada motor.

Los terminales

Un terminal es la pieza metálica que se prensa en la punta del cable para darle una terminación prolija y firme. Los más comunes son:

  • Ojal: un anillo que se atornilla.
  • Pala: se desliza por debajo de un tornillo, sin sacarlo del todo.
  • Férula: un cañito que se prensa sobre el cable pelado para que el tornillo de la bornera lo apriete mejor sin cortar los hilos.

Pelar bien el cable

El pelado tiene su técnica, y hacerlo mal es una causa de fallas silenciosas:

  • Ni muy poco ni demasiado. Si queda poco conductor afuera, el tornillo aprieta el plástico aislante y no hay contacto. Si queda demasiado, los hilos se tocan entre sí o con otra cosa.
  • Sin cortar los hilos. La pinza de corte deja muescas en el cobre; con la vibración, el cable se corta justo en ese punto.
  • Un cable pelado no se retuerce hasta quebrarse. Si se rompió un hilo, hay que cortar y volver a pelar.

Conectores de alimentación

Estos son los conectores que llevan energía, y tienen una característica que los distingue: conectarlos mal no falla, destruye. La placa no se apaga, se quema.

Conector Dónde se lo encuentra Qué hay que cuidar
Jack barrel (DC) Las fuentes de alimentación de pared. El más común es de 5,5 mm por fuera y 2,1 mm por dentro. La polaridad y el diámetro. La costumbre es positivo al centro, pero no es una regla universal.
JST Las baterías de litio: JST-XH en las LiPo, JST-SY en otras. Que el conector venga con la polaridad correcta de fábrica. Cambiarla es una operación riesgosa.
USB Para alimentar la placa mientras se programa, o para cargar. Que el puerto entregue suficiente corriente. Una computadora puede dar menos de lo que la placa necesita.

USB y conectores de datos

El USB merece un apartado propio porque hace dos cosas a la vez: lleva datos y lleva alimentación por el mismo cable. En una placa de control, eso significa que el mismo cable sirve para programarla y para darle energía mientras tanto.

Versión Cómo se reconoce
USB-AEl rectangular de siempre, el de la computadora. Es el extremo que va al equipo, no a la placa.
Mini-USBEl con forma de trapecio. Hoy es raro, pero aparece en placas viejas.
Micro-USBEl chato y ancho. Durante años fue el estándar de los celulares, y es el más probable en una placa de años anteriores.
USB-CEl ovalado y simétrico: entra de los dos lados. En las placas nuevas, y tiene la ventaja de entregar más corriente.

Hay un detalle que causa confusión: existen cables USB que solo cargan y no llevan los hilos de datos. Si la placa enciende pero la computadora no la reconoce, antes de pensar en los controladores conviene probar con otro cable. Es un problema más frecuente de lo que parece.

Protoboard o soldadura

Es la decisión que se toma al final de cada armado, y no es "una u otra para siempre": cada etapa del proyecto pide una cosa distinta.

Protoboard Soldadura
Sirve paraProbar, corregir, aprenderDejar algo funcionando de forma definitiva
Se puede cambiarSí, en segundos y sin herramientasNo: hay que desoldar
Resiste la vibraciónNo: los cables se aflojanSí
Aguanta corrientePocaDepende del cable y del estaño, pero mucha más
Se rompe siSe mueve el robotSe tira del cable sin sujetarlo

Cómo se conecta por dentro una protoboard

Este es el dato que más confunde al principio. En la zona central, los cinco huecos de una misma columna están unidos entre sí, y las columnas no se comunican entre ellas. En cambio, en las dos franjas de los costados —las que llevan una línea roja y una azul— toda la franja es un solo conductor, de punta a punta.

Por eso los componentes se ponen cruzando el canal del medio: cada pata cae en una columna distinta, y así no quedan en cortocircuito.

Cuándo soldar

  • Las conexiones de motores y batería: llevan corriente y la protoboard no la soporta.
  • Los cables que se van a mover junto con el robot.
  • Lo que ya funciona y no se va a cambiar más.

Y una advertencia: soldar con el robot energizado es un riesgo real. El soldador está a 350 grados y el estaño puede caer sobre algo conectado. Siempre se desconecta la alimentación antes de soldar.

Resumen

Necesidad Conector
Probar un circuito y poder cambiarloProtoboard con cables jumper
Conectar un sensor a la placaJumper macho-hembra, o Dupont
Conectar un motor al driverBornera, con férula en la punta del cable
Llevar la energía de la bateríaJST, jack barrel o bornera, según la batería
Programar y alimentar la placa a la vezUSB (micro o C, según la placa)
Dejar el robot armado para siempreSoldadura, con los cables peinados y sujetos

Y el criterio que resume la página: un conector no es un detalle, es parte del circuito. Elegirlo pensando en la corriente que va a pasar y en los movimientos que va a sufrir evita la mitad de los problemas de un proyecto de robótica.