Sobre la necesidad de experimentar

Hace un par de artículos, hablamos sobre el software imprescindible para tu laboratorio de electrónica, e incluimos el simulador de circuitos electrónicos LTspice:

Los simuladores de electrónica son muchos y muy variados, y una herramienta fundamental a la hora de ayudarnos a llegar a un buen diseño. Dicho esto, sin embargo, hoy vamos a debatir sobre los beneficios de la experimentación práctica, aquella que hacemos con componentes reales en un entorno real.

No todo es simulable

Los componentes de las simulaciones son aproximaciones teóricas, basadas en unos modelos más o menos precisos, pero nunca llegarán a ser componentes reales, con características complejas que varían en función del fabricante, los materiales, la antigüedad del componente…

Nunca podemos asumir tolerancias perfectas ni comportamientos ideales como requisitos indispensables para que funcione nuestro diseño.

No es decir que la simulación no sea representativa, pero el hecho de que los componentes reales no se ajusten perfectamente ni a los modelos del simulador ni a lo que pone en sus dataheet es algo que debemos tener en cuenta y asegurarnos de que nuestros diseños son válidos introduciendo márgenes de seguridad. Nunca podemos asumir tolerancias perfectas ni comportamientos ideales como requisitos indispensables para que funcione nuestro diseño.

A veces, incluso, este enunciado es verdad por razones incluso más básicas, como que nuestro circuito puede verse afectado por el entorno, la temperatura, el uso o incluso la cantidad de luz que incide sobre algunos componentes, pueden llegar a ser cruciales para explicar el comportamiento y diseñar el circuito para que tenga la robustez deseada.

También podría ser que no existe un buen modelo para algún componente o circuito. En estos casos es mucho más productivo crear el circuito real y después apuntar los resultados experimentales para referencia futura, antes que empezar a diseñar un modelo aceptable para la simulación.

Es más fácil entender aquello que tocas

Seguro que ya te habrás dado cuenta de esto, pero no es lo mismo leer sobre algo que experimentarlo personalmente. No solamente eso, sino que al usar los mismos circuitos integrados y componentes, acabarás aprendiendo sus peculiaridades, sus limitaciones y quizá usos alterativos, que, al investigar, te ayudaran a descubrir y aprender sobre conceptos con los que quizá no te habrías topado de otra manera.

Por mucho que coloques elementos genéricos en un simulador, no obtendrás esta experiencia física en la que experimentas la electrónica con todos tus sentidos, y no únicamente con la vista al leer un texto o diseñar un circuito sobre el papel.

Interiorizar conceptos es algo importante en cualquier disciplina, ya que nos permite liberar carga cognitiva para poder centrarnos en ideas de más alto nivel basándonos en bloques de significado que tenemos asumidos, y este proceso se acelera muchísimo con la experimentación práctica. Además, es más divertido.

Qué curioso…

Si los resultados del simulador no son los que esperabas, y dando por supuesto que el circuito esté bien construido, lo normal es sentirse frustrado y buscar el fallo, pues suele ser la causa del error. En el mundo físico, sin embargo, este tipo de momentos, debido a que podemos descartar de primeras de que se trate de un error matemático o de modelado por parte del ordenador, suelen llevar a conclusiones mucho más interesantes.

The Most Exciting Phrase in Science Is Not ‘Eureka!’ But ‘That’s funny …’ – Isaac Asimov

Tal y como dijo Isaac Asimov en una cita, con dudosa autoría: “La frase más emocionante en la ciencia no es ‘Eureka’, es ‘Que curioso…’” (Traducción mía). Y es que, enfrentados a un comportamiento novel o unos resultados inesperados, tenemos una oportunidad de oro para aprender de nuestro circuito. Quizá estemos delante de una interacción curiosa entre algunos componentes, es posible que, sin quererlo, hayamos creado algún fenómeno que no esperábamos al diseñarlo de esta manera (por ejemplo, quizá hemos creado una antena o introducido mucho ruido digital al cablear el circuito de una manera concreta). En cualquier caso, es un momento que debemos aprovechar para aprender y expandir nuestro conocimiento de electrónica.

Conclusiones

Aunque herramientas de simulación como LTspice o Matlab pueden ser muy útiles, no podemos olvidarnos de la experimentación práctica, pues no solamente estaremos distanciándonos de lo que nos interesa y es divertido de nuestra afición, sino que nos privamos de valiosas oportunidades de aprender y estimular nuestra curiosidad, además de correr el riesgo de olvidarnos de la esencia de lo que es diseñar para algo físico, donde lo aproximado, por incertezas en los componentes y la operación en el mundo real, es más acertado que la precisión flotante de la simulación.