Una sigla che incontriamo continuamente nei circuiti, ma che vale la pena capire bene prima di collegare fili e componenti.

Chi osserva uno schema elettronico, oppure usa una scheda come Arduino, ESP32 o micro:bit, incontra quasi subito una sigla: GND.

All’inizio la si riconosce per abitudine. Si collega il filo al pin GND, si chiude il circuito, magari tutto funziona, e si passa oltre. Però, se vogliamo davvero capire che cosa stiamo costruendo, non basta sapere “dove va messo il filo”. Bisogna capire che cosa rappresenta quel punto del circuito.

GND è una di quelle parole piccole che, in laboratorio, fanno una grande differenza. Capirla aiuta a leggere meglio gli schemi, a usare correttamente il multimetro e a evitare molti errori pratici, soprattutto quando si collegano sensori, moduli esterni e microcontrollori.

Cosa significa GND

GND è l’abbreviazione di ground, nei contesti didattici viene spesso tradotto con massa oppure indicato come riferimento a 0 volt.

Quando diciamo che un pin è a 5 V, stiamo sottintendendo qualcosa di importante: quel pin è a 5 V rispetto a GND. La tensione, infatti, non si misura mai “da sola”, ma sempre come differenza tra due punti.

Massa e terra non sono la stessa cosa (anche se a volte coincidono)

Molto spesso si fa l’errore di considerare GND e massa la stessa cosa, non è corretto: GND è il riferimento a 0 volt, mentre massa è il potenziale di riferimento del nostro circuito che può assumere anche 0 volt, tipicamente nella maggior parte delle vostre sperimentazioni vi troverete nella condizione di avere come livello di riferimento lo 0 Volt pertanto massa e terra coincidono.

• Massa: è il potenziale comune di riferimento del circuito, spesso ha valore di 0 V. È il “piano terra” della nostra analogia: il valore di riferimento comune rispetto a cui misuriamo e capiamo i segnali elettrici.
• GND (0 V di riferimento) o Ground o Terra: è il potenziale comune di riferimento del circuito ed ha come valore 0 V, anche in questo caso possiamo dire che è il “piano terra” della nostra analogia: lo zero rispetto a cui misuriamo e capiamo i segnali elettrici.
• Terra / PE (Protective Earth – protezione) negli impianti civili e industriali: è il nome con cui identifichiamo il collegamento all’impianto di terra, usato soprattutto per sicurezza elettrica (scariche, guasti, schermature).

In molti dispositivi alimentati da rete, la massa del circuito può essere collegata alla terra, e in quel caso massa e terra finiscono per trovarsi allo stesso potenziale e spesso si parla di “0 V” ed ecco perché molto spesso massa a terra (GND) vengono utilizzati per esprimere lo stesso concetto, però mi raccomando ricordate la differenza!

GND non è un posto in cui la corrente sparisce

Qui conviene fermarsi un momento, perché c’è un equivoco molto diffuso.

A volte si dice che la corrente “va a massa”, come se arrivasse in GND e scomparisse. In realtà non funziona così.

In un circuito chiuso la corrente deve compiere un percorso completo: parte dal generatore, attraversa i componenti e ritorna al generatore. Se il percorso non è chiuso, la corrente non può circolare in modo corretto.

GND, quindi, non è un buco in cui l’elettricità finisce, è un nodo del circuito: un punto comune che usiamo come riferimento e, in molti casi, anche come percorso di ritorno della corrente.

GND come riferimento per le tensioni

La tensione elettrica è definita come differenza di potenziale tra due punti, questo significa che, quando misuriamo una tensione, stiamo confrontando due punti del circuito.

Ecco perché GND è così importante: ci dà un riferimento condiviso.

Per esempio:

• se un pin di uscita è a 5 V rispetto a GND, tra quel pin e GND c’è una differenza di potenziale di 5 V;
• se un pin è a 0 V rispetto a GND, significa che si trova allo stesso potenziale del riferimento.

È anche il motivo per cui, quando usiamo il multimetro, colleghiamo spesso il puntale nero al GND e il puntale rosso al punto che vogliamo misurare. In quel momento stiamo dicendo allo strumento: “Prendi questo punto come riferimento e dimmi quanto vale la tensione dell’altro punto rispetto a lui”.

Perché due dispositivi devono spesso condividere il GND

Nella pratica di laboratorio questo è uno degli aspetti più importanti.

Quando due dispositivi devono scambiarsi segnali elettrici, nella maggior parte dei casi devono condividere anche lo stesso riferimento. In altre parole, non basta collegare il filo del segnale: serve anche un collegamento GND-GND.

Pensiamo a un sensore esterno collegato ad Arduino. Il sensore invia un segnale, ma quel segnale ha senso solo se Arduino e sensore “parlano” usando lo stesso riferimento elettrico.

Senza un GND comune, Arduino potrebbe interpretare male il livello del segnale. Il risultato può essere un valore instabile, una lettura errata oppure un comportamento apparentemente inspiegabile.

Molti problemi che sembrano dipendere dal codice, in realtà, nascono proprio da qui: il segnale c’è, ma manca un riferimento comune per leggerlo correttamente.

In sistemi a batteria (Arduino, driver, servo, pacchi batterie AA/AAA) come ad esempio i nostri robot didattici, non esiste una “terra” fisica collegata all’impianto: esiste solo la massa come riferimento comune.

Quindi, quando diciamo “mettere il negativo in comune”, intendiamo:

“Rendere comune il riferimento (GND) tra i dispositivi che devono scambiarsi segnali.”

in altro modo:

GND Arduino < - > GND driver/servo < - > GND batteria motori

In breve: potete tenere alimentazioni separate (ciò accade spesso perché i dispositivi funzionano a tensioni diverse), ma dovete rendere comune il riferimento (GND), altrimenti i segnali non hanno un “piano zero” condiviso e il controllo diventa instabile.

Schema pratico

GND Arduino   ─────────┐
GND driver/motor board ├──> punto massa comune
GND batteria motori ───┘

Il concetto è: Arduino invia il segnale, il driver lo interpreta, ma entrambi devono riferirsi allo stesso “0 V”.

GND, Massa e negativo sono la stessa cosa?

Nei circuiti semplici in corrente continua, soprattutto quelli alimentati a batteria o con piccole schede didattiche, GND e massa spesso coincidono con il polo negativo dell’alimentazione.

Per questo, in laboratorio, capita di usare quasi come sinonimi parole come GND, massa e negativo e nelle prime esperienze può anche funzionare, ma come detto in precedenza bisogna fare attenzione: non è una regola universale.

Mi ripeto:

Quando in uno schema troviamo GND (Ground o terra di riferimento del circuito), stiamo indicando il nodo assunto come 0 V: il riferimento rispetto al quale vengono misurate le altre tensioni del circuito.

La massa, invece, indica il potenziale comune di riferimento del circuito o di una parte del sistema. Molto spesso coincide con GND e quindi con 0 V, ma non è corretto considerarla sempre automaticamente identica alla terra fisica o al conduttore di protezione dell’impianto elettrico. In alcuni sistemi, inoltre, possono esistere più riferimenti o masse funzionali diverse.

Questa distinzione può sembrare un dettaglio all’inizio. Diventa però importante quando si lavora con alimentazioni diverse, strumenti di misura, circuiti più complessi o dispositivi collegati tra loro.

Un esempio semplice: alimentatore, resistenza e LED

Immaginiamo un circuito molto semplice:

• un alimentatore da 5 V;
• una resistenza;
• un LED.

Il LED si accende solo se esiste un percorso chiuso. La corrente parte dal positivo dell’alimentatore, attraversa la resistenza e il LED, poi ritorna al riferimento comune, cioè il GND collegato al negativo dell’alimentatore.

Se manca il collegamento di ritorno, il circuito resta aperto. Anche se il positivo è collegato, la corrente non ha un percorso completo e il LED non può funzionare correttamente.

Un errore molto comune

Un errore tipico, soprattutto nei primi montaggi, è dire:

“Ho collegato il sensore al pin, ma non funziona.”

Spesso il problema non è il sensore, non è nemmeno il pin e non è detto che sia il programma.

Molto semplicemente, può mancare il collegamento GND comune tra la scheda e il modulo esterno.

Per questo conviene abituarsi a una piccola verifica ogni volta che si monta un circuito:

• ho collegato il positivo?
• Ho collegato il segnale?
• Ho collegato anche il GND?

Questa semplice abitudine risolve una quantità enorme di problemi nei laboratori di elettronica.

In sintesi

GND è il riferimento comune del circuito e vale 0 V.

Serve per misurare correttamente le tensioni, chiudere i percorsi di corrente e permettere a più dispositivi di interpretare i segnali nello stesso modo.

Non va pensato come un punto magico in cui la corrente scompare. È una parte essenziale del circuito, tanto importante quanto il positivo o il filo del segnale.

Buono Studio 🙂