Hay componentes que entendemos al toque porque los podemos ver funcionar, pero el potenciometro no es uno de ellos. Adentro pasa todo en una pista de material resistivo que mide milimetros, asi que casi siempre lo explicamos con analogias prestadas (la del flujo de agua es la clasica) y nos quedamos con la idea a medias. Este proyecto le da la vuelta al problema: en vez de imaginar la resistencia, la construyes a escala gigante con una pieza impresa en 3D, un lapiz y un poco de papel aluminio, y la ves cambiar el brillo de un LED moviendo un brazo con la mano.
La gracia es doble. Por un lado armas un modelo concreto que sirve de cero para una sala de clases o para tu propio meson de maker: cualquiera que mueva el brazo entiende en segundos que mas pista recorrida es mas resistencia. Por otro, es un circuito de electronica analogica basico que repasas con materiales que probablemente ya tienes tirados en un cajon. Al terminar vas a tener un potenciometro casero funcionando y, mas importante, vas a poder explicarle a otra persona por que un potenciometro regula la resistencia de un circuito.
Que es realmente un potenciometro
Un potenciometro es, en esencia, una resistencia variable. Es uno de los componentes mas comunes en los circuitos analogicos justamente porque te deja ajustar la resistencia a mano, y por eso lo encuentras en perillas de volumen, controles de brillo o reguladores de velocidad. Incluso en proyectos digitales aparece seguido: si conectas uno a un pin de entrada analogica de un Arduino, puedes controlar cualquier parametro arbitrario, como el volumen de un tono o la velocidad de un motor, leyendo el valor con analogRead.
Pero la pregunta de fondo es: como hace para variar la resistencia. Adentro de un potenciometro real hay una pista de material resistivo y un contacto movil llamado cursor (o wiper) que se desliza sobre ella. La resistencia entre un extremo de la pista y el cursor depende de cuanta pista quede en el medio. Mientras mas largo es el tramo que la corriente tiene que atravesar, mayor es la resistencia. Asi de simple: la resistencia crece con la longitud de la pista.
Ese es el principio que este modelo te deja tocar con las manos.
Como funciona el modelo: la pista de grafito
Aca esta el truco mas entretenido del proyecto. La pista resistiva no la trae la pieza impresa: la dibujas tu con un lapiz. El grafito de la mina conduce la electricidad (mal, pero conduce), y eso lo convierte en una resistencia perfecta para experimentar. Rellenas con el lapiz el canal curvo de la base, capa sobre capa, hasta dejar una franja de grafito pareja y bien oscura de un extremo al otro.
Sobre esa pista apoya un brazo giratorio que lleva el contacto de salida. Al girarlo, mueves el punto de contacto a distintas posiciones a lo largo del grafito y cambias la distancia entre la entrada y la salida del circuito. Si alargas el tramo de pista entre los dos puntos de contacto, subes la resistencia; si lo acortas, la bajas. Ese brazo cumple exactamente la misma funcion que el cursor de un potenciometro de verdad.
La diferencia honesta con un potenciometro comercial es la precision. En el componente real todo esta fabricado con tolerancias finas para entregar una salida predecible y repetible. Aca es mas rustico: no vas a poder predecir un valor exacto de ohm en cada posicion, porque el grosor del grafito y la presion del contacto cambian un poco entre intentos. Pero para aprender es justo lo que necesitas, porque lo que importa se ve a simple vista.
El circuito y la prueba
El montaje electrico es de manual. La idea es armar una serie simple: la bateria alimenta el circuito, la corriente pasa por la resistencia fija (cualquier valor entre 100 ohm y 1 kohm sirve bien) para no quemar el LED, sigue por el LED y vuelve a la bateria pasando por la pista de grafito a traves del brazo. El papel aluminio se usa para formar los contactos en la pista y en el brazo, porque hace de puente metalico entre el cable y el grafito.
Con todo conectado, mueves el brazo de un lado a otro y observas el LED. Cuando el contacto recorre poco grafito, la resistencia total es baja, pasa mas corriente y el LED brilla fuerte. A medida que barres el brazo hacia el otro extremo y obligas a la corriente a cruzar mas pista, la resistencia sube, la corriente cae y el LED se va apagando de a poco. Ese degrade de brillo es la demostracion: estas viendo, en tiempo real, como la posicion del cursor controla la corriente del circuito.
Por eso es tan buen recurso para una sala de clases o un taller: cada estudiante mueve el brazo y entiende por su cuenta como trabaja un potenciometro, sin formulas en la pizarra. Y si te gusta la parte mas tecnica, este mismo modelo es la excusa perfecta para introducir la ley de Ohm: con la tension de la bateria fija, la corriente que ilumina el LED queda determinada por la resistencia total del circuito, y tu estas cambiando esa resistencia con la mano.
Variantes y mejoras
Cuando ya tengas el modelo andando, hay varias formas de exprimirlo mas que no estan en el proyecto original:
- Mide la resistencia real con un multimetro. En vez de quedarte solo con el brillo del LED, pon el multimetro en modo ohmetro entre el contacto de entrada y el brazo, y anota como sube el valor a medida que recorres mas pista. Asi pasas de una demostracion cualitativa a una medicion concreta, ideal para una guia de laboratorio.
- Conviertelo en un divisor de tension para Arduino. El uso mas potente de un potenciometro es como divisor de tension. Toma la salida del brazo, llevala a un pin analogico de un Arduino o un ESP32 y leela con
analogRead. Vas a ver el numero subir y bajar al girar el brazo, y de paso conectas el modelo fisico con la programacion. - Dos LEDs para ver el contraste. Pon un segundo LED con su resistencia en el extremo opuesto de la pista. Cuando uno se atenua, el otro se ilumina, y queda mucho mas evidente como se reparte la corriente segun la posicion del cursor.
- Refuerza la pista de grafito. Si notas que el LED parpadea o el contacto se corta, pasale el lapiz unas cuantas capas mas: mientras mas grafito acumulado, mas estable la conduccion. Es el mejor momento para conversar por que el grafito es un conductor pobre comparado con el cobre.
Personalizacion para Chile
En Chile puedes conseguir los componentes del circuito en MechatronicStore, con stock local y despacho a todo el pais. Para este modelo solo necesitas la parte electrica basica (la pieza la imprimes tu, y el lapiz y el aluminio los tienes en la casa):
- Resistencias 1/4W variedad de valores (SKU N/D) por unidad, $100 CLP. Sirve cualquier valor entre 100 ohm y 1 kohm para proteger el LED; con una de 220 ohm o 470 ohm quedas perfecto.
- Pack 100 Leds Colores 3mm y 5mm (SKU D-502), $4.500 CLP. Necesitas un solo LED para el modelo, pero el pack te deja de sobra para hacer la variante de dos LEDs o repetir el experimento en una sala completa.
- Cables macho hembra para Arduino 30cm (SKU C-418), $1.990 CLP. Para conectar la bateria, la resistencia y el LED al modelo sin soldar nada.
- Pila Bateria 9V DURACELL (SKU L-005V1), $4.990 CLP. Es la misma bateria de 9V que aparece en las fotos del proyecto y alcanza de sobra para encender el LED.
El papel aluminio para los contactos, el lapiz de grafito y el filamento PLA para imprimir la pieza no van en el carrito porque seguramente ya los tienes. Si en algun tutorial en ingles ves que usan un potenciometro comercial ya armado, recuerda que la idea aca es justo la contraria: construirlo desde cero para entender que tiene adentro.
Recursos
- Tutorial original (ingles): 3D Print This Model to Learn How Potentiometers Work por Cameron Coward en Hackster.io.
- Modelo imprimible: el archivo STL del proyecto esta enlazado desde el articulo original de Hackster.io.
Version chilena basada en el proyecto de Cameron Coward, con los componentes en stock local en MechatronicStore.
