Lo que no se debe hacer: formas de destruir un Arduino

Existen muchas formas de destruir un Arduino. Una mala conexión, un sobrevoltaje o un exceso de corriente son solamente algunas de las principales razones que llevan a la destrucción de un microcontrolador. El siguiente artículo presenta las posibles fallas que pueden causar que un Arduino quede inhabilitado de forma permanente.

Sobrevoltaje aplicado a pin analógico/digital

Esta es una de las razones más comunes con las que se puede dañar un Arduino. Consiste en aplicar un voltaje superior al máximo admitido por el modelo de placa con la que se esté trabajando. Los modelos de Arduino básicamente soportan entre 3.3 y 5 voltios, dependiendo del modelo.

A continuación se presenta una tabla con los diferentes modelos de Arduino (basado en arduino.cc) y sus voltajes operativos.

Algunos modelos aparecen listados dos veces (Pro, Pro Mini). Esto se debe a que existen dos versiones de estos modelos y cada una de las dos versiones utiliza un voltaje operativo.

Se le conoce como voltaje operativo debido a que cuando los pines digitales cambian a estado HIGH se puede medir dicho voltaje entre el pin en cuestión y la tierra del Arduino (GND). Esto se debe a que el microcontrolador de dicho modelo utiliza este nivel de voltaje para su operación y cualquier nivel superior a este umbral causará un daño directo al cerebro del Arduino.

Veamos un ejemplo de una conexión que causará este tipo de daño:

A veces cuando no se está seguro si el voltaje aplicado al pin podrá superar el umbral del voltaje operativo se sugiere la utilización de un diodo Zener como protección para evitar accidentes.

Sobrevoltaje aplicado a pin de alimentación (VIN)

El voltaje de alimentación es el voltaje con el cual se puede alimentar una placa. Algunos modelos de Arduino poseen un regulador de voltaje que se encarga de recortar el voltaje de alimentación y adaptarlos al umbral del voltaje operativo. Sin embargo, no todos los modelos de Arduino poseen regulador de voltaje y necesitan ser alimentados exclusivamente por una fuente de voltaje que no supere el nivel del voltaje operativo.

A continuación se presenta un listado de los modelos de Arduino junto a los voltajes de alimentación permisibles por cada modelo.

El voltaje de alimentación se aplica al Arduino entre los pines VIN y GND. Alimentando al Arduino de esta forma es posible que funcione de forma independiente, sin necesidad de estar conectado a una computadora. Por supuesto que esto requiere que el Arduino haya sido previamente programado para que cumpla con las funciones deseadas.

Si se aplica un voltaje superior al límite establecido, el Arduino quedará destruido. Veamos un ejemplo.

En el caso mostrado en la imagen, no existe condición de falla debido a que el Arduino UNO soporta un voltaje de alimentación entre 7 y 12 voltios.

En el caso mostrado en la imagen, definitivamente existe una condición de falla. El Arduino Yún no posee regulador de voltaje, por lo que al ser alimentado con 9 voltios, el microcontrolador quedará destruido. Y en el caso del Yún es una pérdida muy dolorosa, dado su alto costo en el mercado.

Sobrevoltaje aplicado a pin analógico

Los pines analógicos permiten convertir señales analógicas a digitales. Básicamente permiten le confieren al Arduino la capacidad de «leer» voltajes. Los niveles de voltajes no deben ser mayores al límite aceptado por el ADC (analog to digital converter).

Al convertidor analógico-digital no entra corriente. Funciona como un voltímetro, el cual es un instrumento caracterizado por un alta impedancia entre sus terminales. Casi siempre el voltaje de umbral para los ADC es el mismo que para los pines digitales, es decir, entre 3.3 y 5V dependiendo del modelo. Bajo ninguna circunstancia se debe superar este límite, si lo que se desea es conservar la integridad de nuestra placa Arduino.

Sobrecorriente en pin digital

Los pines digitales de Arduino funcionan como puertos de entrada/salida de señales. Es importante entender que los microcontroladores no están diseñados para alimentar cargas, sino para generar señales o pulsos de control. Estos pulsos se utilizan para conmutar circuitos de potencia. Es así como se logra controlar cargas de potencia con 5 voltios y unos cuantos miliamperios.

Cada modelo de Arduino posee una capacidad máxima de corriente que puede entregar en cada pin digital. Este umbral casi siempre es de 30 a 40 miliamperios. Esto quiere decir que si se conecta algo que consuma más de esa cantidad de corriente, es posible que se destruya el microcontrolador.

Tomando como ejemplo el Arduino UNO, en la página oficial de Arduino podemos ver la hoja de datos del dispositivo.

El fabricante recomienda no exigir más de 20 mA a un pin digital de Arduino. Sin embargo, es posible obtener hasta 40 mA sin que esto cause daño al microcontrolador. Por encima de 40 mA es muy posible que el Arduino sufra daño irreparable. Esto quiere decir que bajo ninguna circunstancia se debe usar el Arduino para:

• Alimentar motores
• Alimentar cargas inductivas (tipo relay)
• Alimentar una cantidad de LEDs que supere el límite de corriente
• Superar el límite de corriente asignada al modelo (40 mA para Arduino UNO)

Si se desea controlar motores o cargas «pesadas», para ello existen los dispositivos de control para Arduino. Recomendamos los siguientes posts:

• Herramienta de control para Arduino: El TRIAC, conmutador para corriente alterna
• ¿Qué es y cómo se utiliza un MOSFET?
• Herramientas de control para Arduino: El BJT o Transistor de Unión Bipolar (NPN y PNP)

Arduino es un controlador, es decir, sirve para gestionar señales de control. Lo que le da robustez a un proyecto con Arduino es la electrónica asociada al circuito, los transistores, relevadores, y conmutadores en general. Éstos se activan con señales pequeñas de voltaje o de corriente y no exigirán al Arduino más allá de sus capacidades.

Voltaje inverso aplicado al pin de alimentación (VIN)

Debo confesar que esta lección me tocó aprenderla a los golpes. Mi primer Arduino, un Arduino Mega original, se me dañó apenas 3 días después de que lo compré. Le apliqué un voltaje inverso aplicado a VIN. Aún recuerdo ese momento. Iba a conectar algo al GND y me equivoqué de pin (era de noche) y solo escuché cuando la computadora emitió el sonido que hacen las computadoras con Windows cuando un periférico es desconectado. Arduino dejó de dar señales de vida y todavía hoy, 6 años después, conservo su cadáver.

Esto básicamente dejará el Arduino inservible. A veces hay que tener mucho cuidado a la hora de conectar la alimentación, ya que justo al lado del VIN hay un GND. Es muy fácil equivocarse y conectar la fuente de alimentación de forma incorrecta. Las consecuencias serán nefastas.

Voltaje inverso aplicado a pin analógico/digital

Arduino no maneja voltajes negativos. Según la datasheet, cualquier voltaje negativo aplicado a un pin de Arduino dañará el microcontrolador.

Dicho esto, no podemos usar el ADC para muestrear una señal de corriente alterna. La parte negativa de la onda terminará destruyendo el chip.

Corto Circuito en la placa

La forma más fácil de destruir un Arduino es con un corto circuito. Este puede producirse de diversas formas en una placa Arduino:

• Dos pines digitales conecados entre sí, con uno en HIGH y el otro en LOW
• Aplicar 5 voltios (o cualquier voltaje > 3.3V) al pin de 3.3 voltios
• Aplicar un voltaje menor a 5 voltios en un pin de 5 voltios
• Voltaje menor a 5 voltios a un pin digital en estado HIGH
• Conectar los pines 5V y GND directamente
• Conectar los pines 3.3V y GND directamente

Cualquier conexión entre dos puntos sometidos a una diferencia de potencial causa un corto circuito. Esto provoca una sobrecorriente a nivel interno en la placa y fácilmente terminamos destruyendo la placa.

Un corto en un Arduino es la forma más sencilla de causar un daño permanente e irreparable. Puede suceder por algo tan sencillo como ver mal la inscripción de los pines y conectar algo en el pin inmediatamente consecutivo al que se necesita utilizar.

Hasta ahora hemos mencionado las principales formas con las que se puede dañar el Arduino. Existen otras formas que son obvias, como sumergir la placa en agua o lanzar la placa fuertemente contra el piso o una pared. Nos hemos enfocado en las causas asociadas a posibles malas conexiones, algo que es posible evitar si se toman precauciones. Esperamos que la información presentada sea de utilidad para ustedes. Saludos.