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ISSN: 0328-5073 Año 27 / 2013 / Nº 323
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Año 26 - Nº 330 FEBRERO 2015
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www.webelectronica.com.ar www.webelectronica.com.ar SECCIONES FIJAS Descarga de CD: Hornos a Microondas. Funcionamiento, Mantenimiento, Reconocimiento de Partes y Reparación
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Sección del Lector
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AutO ELECtRICO Control y Limpieza de los Inyectores del Automóvil
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MICROCONtROLADORES El Mundo de los Microcontroladores. Lección 1: Los Sistemas de Numeración
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CuRSO DE ELECtRÓNICA Etapa 3, Lección 2: Circuitos Digitales de Funciones Especiales
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Cómo se Estudia este Curso de técnico Superior en Electrónica
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MANuALES tÉCNICOS Desarme y Reconocimiento de Partes del iPhone 5
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INFORME ESPECIAL Qué hay de Nuevo en el iPhone 5
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ARtÍCuLO DE tAPA Lógica Cableada & Autómatas Programables
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LtE: Rumbo a la tecnología 4G
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MONtAJES Electrificador de Cercas Experimental
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Amplificador de Potencia de Audio de 100W
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transmisión de Audio por la Línea Eléctrica
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Distribución en Capital Carlos Cancellaro e Hijos SH
Distribución en Interior DISA Publicación adherida a la Asociación Argentina de Editores de Revistas
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SABER ELECTRONICA Director Ing. Horacio D. Vallejo Producción José María Nieves (Grupo Quark SRL) Columnistas: Federico Prado Luis Horacio Rodríguez Peter Parker Juan Pablo Matute EditorialQUarKS.r.l. Propietariadelosderechos encastellanodelapublicaciónmensualSabErElEctronica argentina: (GrupoQuarkSRL)San Ricardo2072,CapitalFederal, Tel(11)4301-8804 México (SISA):Cda.Moctezuma2, Col.Sta.Agueda,EcatepecdeMorelos, Edo.México,Tel:(55)5839-5077 ARGENTINA Administración y Negocios Teresa C. Jara (Grupo Quark) Staff Liliana Teresa Vallejo, Mariela Vallejo, Diego Vallejo Sistemas: Paula Mariana Vidal Red y Computadoras: Raúl Romero Video y Animaciones: Fernando Fernández Legales: Fernando Flores Contaduría: Fernando Ducach Técnica y Desarrollo de Prototipos: Alfredo Armando Flores México Administración y Negocios Patricia Rivero Rivero, Margarita Rivero Rivero Staff Ing. Ismael Cervantes de Anda, Ing. Luis Alberto Castro Regalado, Victor Ramón Rivero Rivero, Georgina Rivero Rivero, José Luis Paredes Flores Atención al Cliente Alejandro Vallejo
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DEL DIRECToR AL LECToR
¿Tendremos 4G en el 2015? Bien, amigos de Saber Electrónica, nos encontramos nuevamente en las páginas de nuestra revista predilecta para compartir las novedades del mundo de la electrónica. Como me viene sucediendo desde hace un tiempo, al momento de escribir este editorial me cuesta tomar la decisión sobre qué compartir con ustedes, por un lado siento deseos de comentarles los tremendos problemas por los que está atravesando la distribución de revistas y el suculento aumento en sus costos, lo que dificulta enormemente mantener el precio de esta publicación y, por el otro lado no puedo dejar pasar el hecho de que la tecnología avanza a pasos agigantados y aún no estamos a la altura de las circunstancias. Me decido por un comentario tecnológico: “Parece increíble que estemos hablando de tecnología 4G para telefonía celular cuando los principales países de América Latina tienen problemas para transmitir datos en 3G”. Hace tiempo que diferentes operadores “dicen” estar operando en 4G y, hasta donde yo sé “es mentira”... hay operadores que orecen servicios DEMO en determinados lugares pero recién “es probable” que tengamos el servicio en unos cuantos meses. Los usuarios de telefonía celular que queremos realizar transferencia de paquetes de datos en 3G, desde hace un tiempo, notamos los graves problemas que tenemos como consecuencia de la falta de asignación de bandas, frecuencias o como se las quiera llamar. Es más, la saturación del sistema en las principales ciudades hace que “hablar por teléfono” sea casi una odisea y no es porque la estructura no esté preparada sino porque lo que está detrás, lo que tiene que ver con decisiones políticas y económicas (la infraestructura) está dejando mucho que desear. Pese a estos inconvenientes hay operadores que están ofreciendo servicios de telefonía de gran ancho de banda y lo llaman servicio “4G” lo cuál no está del todo bien dado que todavía no hay una definición sobre tal sistema. Lo que ofrecen es el servicio “LTE” que está compitiendo con Wi-Max para ver quién se queda con el servicio de telefonía celular por IP. No deja de causarme asombro cómo la situación económica prevalece sobre la actualidad tecnológica… estamos preparados para el gran salto tecnológico y sólo es necesario que se tomen decisiones políticas y económicas. Mientras tanto, en esta edición explicamos por qué en muchos países el “ultramoderno” iPhone 5 no puede funcionar en LTE y también le comentamos como se puede dar servicio técnico a estos aparatos. Po motivos de espacio no hemos podido incluir el material correspondiente a los iPods e iPads, pero Ud. puede descargar el material desde nuestra web: www.webelectronica.com.ar, haciendo clic en el ícono password e ingresando la clave para lectores: “tecnoapple”. ¡Hasta el mes próximo!
Ing. Horacio D. Vallejo
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Auto Eléctrico
Control y Limpieza de los Inyectores del Automóvil La comprobación de los inyectores se debe hacer cuando se detecte un funcionamiento deficiente de los mismos. Los síntomas de mal funcionamiento de los inyectores son: la emisión de humos negros por el escape, la falta de potencia del motor, calentamiento excesivo, aumento del consumo de combustible y ruido de golpeteo del motor. Puede localizarse el inyector defectuoso haciendo la prueba de desconectarle el conducto de llegada de combustible mientras el motor está en funcionamiento. En estas condiciones se observa si el humo del escape ya no es negro, se cesa el golpeteo, etc., en cuyo caso, el inyector que se ha desconectado es el defectuoso. Hay que tener en cuenta que si desconectamos un inyector el motor tiene que caer de vueltas, esto demuestra, que el inyector si que esta funcionando. INTRODUCCIÓN Los inyectores son electroválvulas. En su interior hay una bobina, una armadura, un resorte y una válvula, tal como se puede apreciar en la imagen de la figura 1. Cuando una corriente eléctrica pasa a través de la bobina, se crea un campo magnético que hace que la válvula se abra. En la figura 2 podemos apreciar el despiece de un inyector en la que se detallan las partes que lo componen. Después de un tiempo prolongado del uso de un vehículo con sistema de inyección de gasolina se debe efectuar la limpieza de los inyectores, debido a la formación de sedimentos en su interior que impiden la pulverización adecuada del combustible dentro del cilindro, produciendo marcha lenta irregular y pérdida
de potencia que, poco poco, se va apreciando en la conducción. Figura 1
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Auto Eléctrico Figura 2
En las casas o tiendas especializadas o en estaciones de servicio se pueden adquirir líquidos limpiadores de inyectores que se pueden agregar al combustible, y que son relativamente efectivos. Estos limpiadores se le pueden agregar al combustible periódicamente, considerando este procedimiento como un programa de mantenimiento regular. Otra forma de limpiar los inyectores mas rápidamente consiste en introducir en el sistema de inyección solventes desincrustadores directamente con el combustible; se colocan en las tuberías mientras el motor se encuentra en marcha acelerada a un nivel de R.P.M. que permita el arrastre de las incrustaciones y el carbón que se puedan haber depositado en los inyectores. A esta forma de limpieza se la denomina “limpieza de inyectores sin desmontar del motor”. Otro procedimiento de mayor efectividad, es el de limpiar los inyectores desmontándolos de su alojamiento y también desmontando los rieles de combustible. Una vez que tenga estos componentes fuera del motor debe sumergir los rieles en solventes para limpieza de los mismos y a los inyectores debe colocarlos en equipo de limpieza por ultrasonido para que puedan desprenderse de su interior todos los residuos carbonosos y luego hacerlos funcionar a cada uno con un generador de pulsos. Terminada la operación de limpieza, se montan los inyectores en un banco de caudales para reproducir el funcionamiento y medir el rendimiento de cada uno. La diferencia en el rendimiento de todos los inyectores no debe superar el 10 por ciento.
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En aquellos casos que un o unos inyectores se encuentren por debajo del 10 por ciento del mejor se deben inspeccionar para ver si todavía no están suficientemente limpios o reemplazarlos por defectuosos. Cuando se reinstalan los inyectores se deben reemplazar los anillos de cada inyector para asegurarse para que no se produzcan perdidas de combustible que son tan peligrosas. Cuando se trabaja en las tuberías de combustible en un sistema de inyección se debe tener muy en cuenta que el sistema puede estar bajo presión, por lo tanto lo primero que se debe hacer antes de desmontar algo, es sacarle la presión de combustible remanente, para lo cual se deben colocar alrededor de las tuberías trapos absorbentes o papeles que puedan retener todo el combustible para que no se derrame, porque puede ser fatal, considerando el grado de inflamabilidad de la gasolina. Figura 3
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control y limpieza de los inyectores del Automóvil VERIFICACIÓN Y LIMPIEZA DEL INYECTOR Si sabemos que el inyector tiene algún tipo de problema en su funcionamiento, deberá procederse al desmontaje del mismo para verificar el estado de sus componentes y realizar la oportuna limpieza, la cual, en principio, se efectúa con varillas de latón con punta afilada y cepillas de alambre, también de latón, figura 3. Con estos útiles se limpian las superficies externas e internas de la tobera y la aguja, para retirar las partículas de carbonilla depositadas en ellas, sin producir ralladuras que posteriormente dificultarían el funcionamiento. Las incrustaciones fuertes en lugares poco accesibles, como el taladro de la tobera, pueden ablandarse sumergiendo ésta en agua mezclada con soda cáustica y detergente. Posteriormente debe ser limpiada y secada, para sumergirla a continuación en gasoil hasta el momento del montaje.
COMPROBACIÓN En lo que se refiere a la verificación de componentes, deberán inspeccionarse las caras de unión del soporte de la tobera y del portainyector. Si existen ralladuras, corrosión o deformaciones, deberán sustituirse. También se examinaran las superficies de acoplamiento de la aguja del inyector y la tobera. Un tono azulado de estas superficies indica que han funcionado a temperaturas excesivas, a las cuales, pueden producirse el destemplado del material, por cuya causa deben ser sustituidas ambas piezas. El asiento de la aguja debe presentar un buen acabado mate en las zonas de contacto, sin escalón indicativo de desgaste excesivo. Si se encuentran ralladuras en estas zonas, deberán se sustituidos estos componentes, teniendo en cuenta el ajuste entre la aguja y su tobera. Se comprobará igualmente que la aguja se desliza Figura 4
fácilmente en el interior de la tobera, sin agarrotamiento ni holguras. Colocada la tobera en posición vertical, como muestra la figura 4, la aguja debe caer hasta el fondo del asiento por su propio peso. Apretándola ligeramente con la mano contra su asiento, al invertir la posición de la tobera, la aguja debe mantenerse sobre su asiento, si ambos están impregnados de gasoil y, al golpearla ligeramente con los dedos, deberá caer libremente. En caso de que esto no ocurra, deberá efectuarse nuevamente la limpieza y desincrustación y, si esto no fuese suficiente, se sustituirá el conjunto. En el portainyector deberá comprobarse la varilla de empuje, que no debe estar deformada ni presentar señales de golpes o deformaciones, prestando especial atención a su estado de desgaste. También debe comprobarse el estado del muelle y el dispositivo de reglaje. Finalizadas las operaciones de verificación y limpieza del inyector, deberá comprobarse la elevación de la aguja en su asiento, la cual esta limitada en el funcionamiento durante la inyección, cuando el extremo superior de la aguja hace contacto con la superficie de acoplamiento del portainyector. La elevación de la aguja debe estar comprendida dentro de ciertos limites, si se quiere obtener una inyección eficaz y una duración razonable de la tobera, no será suficiente para permitir el paso de toda la carga de combustible sin restricciones, lo cual provoca un descenso considerable de la presión necesaria para que el combustible salga a través de los orificios de la tobera, con lo cual, empeora la penetración y la pulverización en la cámara de combustión. Por lo contrario, una elevación excesiva provoca un fuerte golpe de la aguja contra su asiento en el momento de cierre, que acorta considerablemente la duración de la tobera.
MEDICIONES La verificación de la elevación de la aguja se realiza como se muestra en la figura inferior, con la ayuda de un reloj comparador son soporte. En una primera medida, se acopla el útil "adaptador" (zona rayada en la figura 5) al extremo posterior de la aguja y se coloca el reloj comparador sobre él, de manera que su palpador apoye contra el extremo de la aguja, efectuando la lectura en estas condiciones. Después se introduce la aguja en la tobera, apoyando esta ultima contra el adaptador y el palpador del reloj comparador contra el extremo de la aguja, realizando nuevamente la lectura. La diferencia de estas dos medidas da como resultado el levantamiento de la aguja, que debe ser el estipulado por el fabricante. En caso contrario deberá sustituirse el conjunto de aguja y tobera. Saber Electrónica Nº 308
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Auto Eléctrico PRUEBAS Si queremos comprobar el perfecto funcionamiento del inyector sin tener que desarmarlo, nos bastara con desmontarlo del motor y utilizar uno de los comprobadores que hay para esta función. La comprobación del funcionamiento consiste en determinar si el inicio de la inyección se produce a la presión estipulada y la pulverización obtenida es correcta. Para realizar estas verificaciones se dispone de un comprobador, en el que se sitúa el inyector en un acoplamiento adecuado, conectando al mismo un tubería de alta presión que le hace llegar combustible desde una bomba manual, a una determinada presión, indicada por un manómetro. La prueba del inyector se efectúa en varias fases, que son las siguientes: 1) Verificación de la pulverización Montado el inyector sobre el comprobador (figura 6) de manera que vierta el chorro sobre la cámara, o un recipiente, se accionara la palanca de mando hasta conseguir la inyección de combustible en un chorro continuo. Accionando la palanca con una secuencia rápida, se observara el chorro de combustible vertido y la dispersión del mismo, que debe formar un cono incidiendo en la bandeja. Irregularidades en la forma o disposición del chorro implican el desmontaje del inyector y la limpieza del mismo con las herramientas apropiadas, cuidando de no rayar las superficies. Al tiempo que se realiza esta prueba, se analizara también el ruido que se produce en la inyección, cuyas características dan idea del estado
Figura 5
del inyector. Para que el inyector pulverice correctamente el combustible, es preciso que su aguja oscile hacia atrás y hacia adelante a una frecuencia muy elevada en la fase de inyección. Esta vibración emiten un ruido muy suave, que puede percibirse accionando la bomba con una cadencia de uno o dos bombeos por segundo. Este zumbido desaparece cuando la cadencia es más rápida, siendo sustituido por un silbido que puede percibirse a partir de cuatro
Figura 6
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control y limpieza de los inyectores del Automóvil al desmontaje y limpieza del inyector y al tarado del mismo a la presión correcta. Esta operación de tarado se realiza apretando o aflojando el tornillo de reglaje (3, de la figura 7) o interponiendo calces calibrados (arandelas) entre el muelle y la carcasa, según los casos. 3) Goteo Accionando lentamente la palanca de mando de la bomba de mando de la bomba de manera que la presión se mantenga por debajo de la de tarado y próxima a este valor, se constatara que no existe goteo del inyector. Lo contrario indica un defecto de estanqueidad que implica el desmontaje y limpieza del inyector, principalmente la superficie cónica de asiento de la aguja.. Si con esta operación no se corrige el goteo, deberá sustituirse la tobera. 4) Fuga de retorno Accionando la palanca de mando de la bomba del comprobador hasta obtener una presión en el inyector de aproximadamente 10 bar por debajo de la de tarado, se cerrará la válvula de paso de combustible de que está provisto el comprobador. En estas condiciones, debe Figura 7 observarse un descenso lento de la aguja del o seis bombeos por segundo. Hasta la aparición del sil- reloj comparador, que indica el nivel de fuga de retorno. bido, la pulverización que se obtiene está a veces inco- Generalmente se considera correcto un inyector, en rrectamente repartida o deshilachada. Cuando la caden- cuanto a nivel de fuga de retorno, si la presión se mancia de bombeo sea rápida, el chorro habrá de ser neto, tiene por encima de 50 bar mas de seis segundos, parfinamente pulverizado y formado un cono perfectamente tiendo de una presión de 100 bar. La fuga de retorno indicentrado en el eje de simetría del inyector. ca la cantidad de combustible que sale entre la varilla de la válvula de aguja y el cuerpo de la tobera, hacia el retor2) Tarado de la presión no. Esta fuga debe existir en una cierta proporción, para Accionando la palanca de mando de la bomba con lubricar estos componentes. Si es pequeña, indica una una cadencia aproximada de 60 emboladas por minuto, escasa holgura entre la aguja y la tobera. Si la fuga es se observará la lectura máxima alcanzada en el manó- excesiva, indica mayor holgura de la necesaria y deberá metro, que corresponde a la presión de tarado del inyec- sustituirse o repararse la tobera. tor, la cual debe ser la estipulada por el fabricante. Si la De esta manera damos por concluido este artículo, presión de apertura es superior a la prescrita, es síntoma en la próxima entrega veremos cómo son los equipos de de que la aguja del inyector limpieza por ultrasonido y de esta "pegada", o a una obsqué manera se los emplea trucción parcial de la tobera, o para limpiar a los inyectores. bien a una precarga incorrecta A modo ilustrativo, en la figura del muelle de presión. 8 se puede observar el aspecSi la presión es inferior a la to físico de un inyector de prescrita, lo cual suele sucegasolina. J der cuando el inyector ha funcionado más de 50.000 km, ello suele ser debido a falta de BIBLIOGRAFÍA: tensión del muelle de presión Cise Electrónica Figura 8 Mecanicavirtual.org o rotura del mismo. En cualquier caso, deberá procederse Afivionadosalamecanica.net Saber Electrónica Nº 308
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Microcontroladores
eL Mundo de Los MicrocontroLadores
Lección 1:
Prácticamente desde su aparición, allá por el año 1986, en Saber Electrónica destacamos la importancia de los microcontroladores en el mundo de la electrónica. Hemos escrito más de 50 artículos, 10 libros de texto y varios cursos sobre componentes de distintas familias. Sin embargo, el tema nunca se agota y siempre se puede dar una nueva vista que nos permita conocer cada vez mejor a estos procesadores en un solo chip con los que podemos aprender y capacitarnos en nuestra vida profesional. A partir de este número comenzamos con la edición de un curso de microcontroladores de MicroElectronika (www.mikroe.com) a quienes agradecemos por permitirnos compartir este importantísimo material, invitando a todos los lectores a que visiten la página de referencia para obtener importante material de apoyo. www.mikroe.com INTRODUCCIÓN La situación actual en el campo de los microcontroladores se ha producido gracias al desarrollo de la tecnología de fabricación de los cir-
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cuitos integrados. Este desarrollo ha permitido construir las centenas de miles de transistores en un chip. Esto fue una condición previa para la fabricación de un microprocesador. Las primeras microcomputadoras se fabricaron al añadir-
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les periféricos externos, tales como memoria, líneas de entrada/salida, temporizadores u otros. El incremento posterior de la densidad de integración permitió crear un circuito integrado que contenía tanto al procesador como periféricos. Así es cómo fue desarrollada la primera microcomputadora en un solo chip, denominada más tarde microcontrolador. Los principiantes en electrónica creen que un microcontrolador es igual a un microprocesador. Esto no es cierto. Difieren uno del otro en muchos sentidos. La primera y la más importante diferencia es su funcionalidad. Para utilizar al microprocesador en una aplicación real, se debe de conectar con componentes tales como memoria o componentes buses de transmisión de datos. Aunque el microprocesador se considera una máquina de computación poderosa, no está preparado para la comunicación con los dispositivos periféricos que se le conectan. Para que el microprocesador se comunique con algún periférico, se deben utilizar los circuitos especiales. Así era en el principio y esta práctica sigue vigente en la actualidad. Por otro lado, al microcontrolador se le diseña de tal manera que tenga todas las componentes integradas en el mismo chip. No necesita de otros componentes especializados para su aplicación, porque todos los circuitos necesarios, que de otra manera correspondan a los periféricos, ya se encuentran incorporados. Así se ahorra tiempo y espacio necesario para construir un dispositivo.
QUÉ PUEDEN HACER LOS MICROCONTROLADORES Para entender con más facilidad las razones del éxito tan grande de los microcontroladores, vamos a prestar atención al siguiente ejemplo. Hace unos 10 años, diseñar un dispositivo electrónico de control de un ascensor de un edificio de varios pisos era muy difícil, incluso para un equipo de expertos. ¿Ha pensado alguna vez en qué requisitos debe cumplir un simple ascensor? ¿Cómo lidiar con la situación cuando dos o más personas lla-
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man al ascensor al mismo tiempo? ¿Cuál llamada tiene la prioridad? ¿Cómo solucionar las cuestiones de seguridad, de pérdida de electricidad, de fallos, de uso indebido? Lo que sucede después de resolver estos problemas básicos es un proceso meticuloso de diseñar los dispositivos adecuados utilizando un gran número de los chips especializados. Este proceso puede tardar semanas o meses, dependiendo de la complejidad del dispositivo. Cuando haya terminado el proceso, llega la hora de diseñar una placa de circuito impreso y de montar el dispositivo. ¡Un dispositivo enorme! Es otro trabajo difícil y tardado. Por último, cuando todo está terminado y probado adecuadamente, pasamos al momento crucial y es cuando uno se concentra, respira profundamente y enciende la fuente de alimentación. Esto suele ser el punto en el que la fiesta se convierte en un verdadero trabajo puesto que los dispositivos electrónicos casi nunca funcionan apropiadamente desde el inicio. Prepárese para muchas noches sin dormir, correcciones, mejoras... y no se olvide de que todavía estamos hablando de cómo poner en marcha un simple ascensor. Cuando el dispositivo finalmente empiece a funcionar perfectamente y todo el mundo esté satisfecho, y le paguen por el trabajo que ha hecho, muchas compañías de desarrollo estarán interesadas en su trabajo. Por supuesto, si tiene suerte, cada día le traerá una oferta de trabajo de un nuevo inversionista. Sin embargo, si lo requieren para trabajar en el control de los elevadores de un nuevo edificio que tiene cuatro pisos más de los que ya maneja su sistema de control. ¿Sabe cómo proceder? ¿Cree acaso que se pueden controlar las demandas de sus clientes? Pensamos que usted va a construir un dispositivo universal que se puede utilizar en los edificios de 4 a 40 pisos, una obra maestra de electrónica. Bueno, incluso si usted consigue construir una joya electrónica, su inversionista le esperará delante de la puerta pidiendo una cámara en el ascensor o una música relajante en caso de fallo de ascensor. O un ascensor con
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Microcontroladores dos puertas. De todos modos, la ley de Murphy es inexorable y sin duda usted no podrá tomar ventaja a pesar de todos los esfuerzos que ha hecho. Por desgracia, todo lo que se ha dicho hasta ahora sucede en la realidad. Esto es lo que “dedicarse a la ingeniería electrónica” realFigura 1
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mente significa. Es así como se hacían las cosas hasta aparición de los microcontroladores diseñados - pequeños, potentes y baratos. Desde ese momento su programación dejó de ser una ciencia, y todo tomó otra dirección ... El dispositivo electrónico capaz de controlar
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un pequeño submarino, una grúa o un ascensor como el anteriormente mencionado, ahora está incorporado en un sólo chip. Los microcontroladores ofrecen una amplia gama de aplicaciones y sólo algunas se exploran normalmente. Le toca a usted decidir qué quiere que haga el microcontrolador y cargar un programa en él con las instrucciones apropiadas. Antes de encender el dispositivo es recomendable verificar su funcionamiento con ayuda de un simulador. Si todo funciona como es debido, incorpore el microcontrolador en el sistema. Si alguna vez necesita cambiar, mejorar o actualizar el programa, hágalo. ¿Hasta cuándo se deben hacer modificaciones? Hasta quedar satisfecho. Eso puede realizarse sin ningún problema. Vea en la figura 1 una caracterización sobre los pasos que debe seguir un principiante para la programación. Sabía usted que todas las personas pueden ser clasificadas en uno de 10 grupos, en los que están familiarizados con el sistema de numeración binario y en los que no están familiarizados con él. Si no entendió lo anterior significa que todavía pertenece al segundo grupo. Si desea cambiar su estado, lea el siguiente texto que describe brevemente algunos de los conceptos básicos utilizados más tarde en este libro (sólo para estar seguro de que estamos hablando en los mismos términos).
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¡Muy simple! ¿Se podría expresar de una forma más desarrollada? Por supuesto que sí: 764 = 4 + 60 + 700 ¿Aún más desarrollado? Sí: 764 = 4*1 + 6*10 + 7*100 ¿Podría este número parecer un poco más “científico”? La respuesta es sí otra vez: 764= 4*100 + 6*101 + 7*102. ¿Qué significa esto realmente? ¿Por qué utilizamos exactamente estos números 100, 101 y 102 ? ¿Por qué es siempre el número 10? Es porque utilizamos 10 dígitos diferentes (0, 1, 2...8, 9). En otras palabras, es porque utilizamos el sistema de numeración en base 10, es decir el sistema de numeración decimal, figura 2.
NÚMEROS, NÚMEROS, NÚMEROS... ¡La matemática es una gran ciencia! Todo es tan lógico y simple... El universo de los números se puede describir con sólo diez dígitos. ¿Realmente tiene que ser así? ¿Necesitamos exactamente esos 10 dígitos? Por supuesto que no, es sólo cuestión del hábito. Acuérdese de las lecciones de la escuela. Por ejemplo, ¿qué significa el número 764? Cuatro unidades, seis decenas y siete centenas.
Figura 2
SISTEMA DE NUMERACIÓN BINARIO ¿Qué pasaría si utilizáramos sólo dos números 0 y 1?
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Microcontroladores Si sólo pudiéramos afirmar (1) o negar (0) que algo existe. La respuesta es “nada especial”, seguiríamos utilizando los mismos números de la misma manera que utilizamos hoy en día, no obstante ellos parecerían un poco diferentes. Por ejemplo: 11011010. ¿Cuántas son realmente 11011010 páginas de un libro? Para entenderlo, siga la misma lógica como en el ejemplo anterior, pero en el orden invertido. Tenga en cuenta que se trata de aritmética con sólo dos dígitos 0 y 1, es decir, del sistema de numeración en base 2 (sistema de numeración binario). Vea la figura 3.
Evidentemente, se trata del mismo número representado en dos sistemas de numeración diferentes. La única diferencia entre estas dos representaciones yace en el número de dígitos necesarios para escribir un número. Un dígito (2) se utiliza para escribir el número 2 en el sistema decimal, mientras que dos dígitos (1 y 0) se utilizan para escribir aquel número en el sistema binario. ¿Ahora está de acuerdo que hay 10 grupos de gente? ¡Bienvenido al mundo de la aritmética binaria! ¿Tiene alguna idea de dónde se utiliza? Excepto en las condiciones de laboratorio estrictamente controladas, los circuitos electrónicos más complicados no pueden especificar con exactitud la diferencia entre dos magnitudes (dos valores de voltaje, por ejemplo), si son demasiado pequeños (más pequeños que unos
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pocos voltios). La razón son los ruidos eléctricos y fenómenos que se presentan dentro de lo que llamamos “entorno de trabajo real” (algunos ejemplos de estos fenómenos son los cambios imprevisibles de la tensión de alimentación, cambios de temperatura, tolerancia a los valores de los componentes etc...). Imagínese una computadora que opera sobre números decimales al tratarlos de la siguiente manera: 0=0V, 1=5V, 2=10V, 3=15V, 4=20V... 9=45V ¿Alguien dijo baterías? Una solución mucho más fácil es una lógica binaria donde 0 indica la ausencia de voltaje, mientras que 1 indica la presencia de voltaje. Simplemente, es fácil de Figura 3 escribir 0 o 1 en vez de “no hay voltaje” o “ hay voltaje”. Mediante el cero lógico (0) y uno lógico (1) la electrónica se enfrenta perfectamente y realiza con facilidad todas las operaciones aritméticas. Evidentemente, se trata de electrónica que en realidad aplica aritmética en la que todos los números son representados con sólo dos dígitos y donde sólo es importante saber si hay voltaje o no. Por supuesto, estamos hablando de electrónica digital.
SISTEMA DE NUMERACIÓN EXADECIMAL En el principio del desarrollo de las computadoras era evidente que a la gente le costaba mucho trabajar con números binarios. Por eso, se estableció un nuevo sistema de numeración, que utilizaba 16 símbolos diferentes. Es llamado el sistema de numeración hexadecimal. Este sistema está compuesto de 10 dígitos a los que estamos acostumbrados (0, 1, 2, 3,... 9) y de seis letras del alfabeto A, B, C, D, E y F. ¿Cuál es el propósito de esta combinación aparentemente extraña? Basta con mirar cómo todo en la historia de
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los números binarios encaja perfectamente para lograr una mejor comprensión del tema. Vea la figura 4. Figura 4
El mayor número que puede ser representado con 4 dígitos binarios es el número 1111. Corresponde al número 15 en el sistema decimal. En el sistema hexadecimal ese número se representa con sólo un dígito F. Es el mayor número de un dígito en el sistema hexadecimal. ¿Se da cuenta de la gran utilidad de estas equivalencias? El mayor número escrito con ocho dígitos binarios es a la vez el mayor número de dos dígitos en el sistema hexadecimal. Tenga en cuenta que una computadora utiliza números binarios de 8 dígitos. ¿Acaso se trata de una casualidad?
CÓDIGO BCD El código BCD (Binary-Coded Decimal Código binario decimal) es un código binario utilizado para representar a los números decimales. Se utiliza para que los circuitos electrónicos puedan comunicarse con los periféricos utilizando el sistema de numeración decimal o bien utilizando el sistema binario dentro de “su propio mundo”. Consiste en números binarios de 4 dígitos que representan los primeros diez dígitos (0, 1, 2, 3...8, 9). Aunque cuatro dígitos pueden hacer 16 combinaciones posibles en total, el código BCD normalmente utiliza a las primeras diez.
CONVERSIÓN DE SISTEMAS DE NUMERACIÓN El sistema de numeración binario es el que utilizan los microcontroladores, el sistema deci-
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mal es el que nos resulta más comprensible, mientras que el sistema hexadecimal presenta un balance entre los dos. Por eso, es muy importante aprender cómo convertir los números de un sistema de numeración a otro, por ejemplo, cómo convertir una serie de ceros y unos a una forma de representación comprensible para nosotros.
CONVERSIÓN DE NÚMEROS BINARIOS A DECIMALES Los dígitos en un número binario tienen ponderaciones diferentes lo que depende de sus posiciones dentro del número que están representando. Además, cada dígito puede ser 1 o 0, y su ponderación se puede determinar con facilidad al contar su posición empezando por la derecha. Para hacer una conversión de un número binario a decimal es necesario multiplicar las ponderaciones con los dígitos correspondientes (0 o 1) y sumar todos los resultados. La magia de la conversión de un número binario a decimal funciona de maravilla... ¿Tiene dudas? Vea el ejemplo de la figura 5.
Figura 5
Cabe destacar que es necesario utilizar sólo dos dígitos binarios para representar a todos los números decimales de 0 a 3. Por consiguiente, para representar los números de 0 a 7 es necesario utilizar tres dígitos binarios, para representar los números de 0 a 15 - cuatro dígitos etc. Dicho de manera sencilla, el mayor número binario que se puede representar utilizando n dígitos se obtiene al elevar la base 2 a la potencia n. Luego, al resultado se le resta 1. Por ejemplo, si n=4: 24 - 1 = 16 - 1 = 15
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Microcontroladores Por consiguiente, al utilizar 4 dígitos binarios, es posible representar los números decimales de 0 a 15, que son 16 valores diferentes en total.
CONVERSIÓN DE NÚMEROS HEXADECIMALES DECIMALES
A
Para realizar una conversión de un número hexadecimal a decimal, cada dígito hexadecimal debe ser multiplicado con el número 16 elevado al valor de su posición. Como ejemplo, vea la representación de la figura 6.
CONVERSIÓN DE NÚMEROS HEXADECIMALES A BINARIOS No es necesario realizar ningún cálculo para convertir un número hexadecimal a binario. Los dígitos hexadecimales se reemplazan simplemente por los cuatro dígitos binarios apropiados. Ya que el dígito hexadecimal máximo es equivalente al número decimal 15, es necesario utilizar cuatro dígitos binarios para representar un dígito hexadecimal. Vea la figura 7.
nifica en realidad la sentencia: “Es necesario contar 110 productos en una cadena de montaje”? Dependiendo del sistema en cuestión (binario, decimal o hexadecimal), el resultado podría ser 6, 110 o 272 productos, respectivamente. Por consiguiente, para evitar equivocaciones, diferentes prefijos y sufijos se añaden directamente a los números. El prefijo $ o 0x así como el sufijo h marca los números en el sistema hexadecimal. Por ejemplo, el número hexadecimal 10AF se puede escribir así: $10AF, 0x10AF o 10AFh. De manera similar, los números binarios normalmente obtienen el sufijo % o 0B. Si un número no tiene ni sufijo Figura 6 ni prefijo se considera decimal. Desafortunadamente, esta forma de marcar los números no es estandarizada, por consiguiente depende de la aplicación concreta. La mostrada en la figura 8 es tabla comparativa que contiene los valores de números 0-255 representados en tres sistemas de numeración diferentes. Esto es todo por ahora, en la próxima edición analizaremos a los circuitos lógicos que “siempre” están presentes en un microcontrolador. J
Figura 7
MARCAR LOS NÚMEROS El sistema de numeración hexadecimal, junto con los sistemas binario y decimal, se consideran los más importantes para nosotros. Es fácil realizar una conversión de cualquier número hexadecimal a binario, además es fácil de recordarlo. Sin obstante, estas conversiones pueden provocar una confusión. Por ejemplo, ¿qué sig-
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Figura 8
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ISSN: 1514-5697 - Año 12 Nº 158
2013 - Argentina: $9, 90 Recargo Interior: $0,50
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Descarga de CD
CD: Hornos a Microondas Funcionamiento, mantenimiento, Reconocimiento de paRtes y RepaRación Editorial Quark SRL, Saber Internacional S.A. de C.V., el Club SE y la Revista Saber Electrónica presentan este nuevo producto multimedia. Como lector de Saber Electrónica puede descargar este CD desde nuestra página web, grabar la imagen en un disco virgen y realizar el curso que se propone. Para realizar la descarga tiene que tener esta revista al alcance de su mano, dado que se le harán preguntas sobre su contenido. Para realizar la descarga, vaya al sitio: www.webelectronica.com.ar, haga clic en el ícono password e ingrese la clave “CD-1410”. Deberá ingresar su dirección de correo electrónico y, si ya está registrado, de inmediato podrá realizar la descarga siguiendo las instrucciones que se indiquen. Si no está registrado, se le enviará a su casilla de correo la dirección de descarga (registrarse en webelectronica es gratuito y todos los socios poseen beneficios).
Módulo 1 - Los Hornos a Microondas El control de potencia y la disipación del mag- Algunos casos de service Introducción Cómo Funciona un Horno de Microondas El Magnetrón genio y figura Estructura del magnetrón Funcionamiento del Magnetron en el horno Medición de Componentes y reparación del horno Magnetron Diodo de alto voltaje Condensador Termistor Transformador Temporizador Selector de potencia Placa de control Placa de entrada y fusibles Lámpara de iluminación Motor rotatorio Ventilador Switches de puerta, cable, interloook Resistencia grill Lámina de Mica
Módulo 2 - Más Sobre los Hornos de Microondas Curso de funcionamiento, mantenimiento y reparación de hornos a microondas en 10 lecciones Lección 1 Introducción Energía térmica Las uniones moleculares Calentamiento por radiación electromagnética Circuitos resonantes de microondas Apéndice 1 Medición de sobreelevación de temperaturas en líquidos Los circuitos resonantes Lección 2 Introducción Leyes del movimiento de los electrones libres Estructura del magnetrón Circuito práctico de alimentación del magnetrón El funcionamiento completo del magnetrón
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netrón Fallas en un magnetrón Lección 3 Introducción Transferencia de energía en bajas frecuencias Transferencia de energía media Transferencia de energía en altas frecuencias Transmisión y reflexión de los microondas El horno como una cavidad resonante con puerta Lección 4 Introducción Longitud de onda de los microondas Cavidad principal o guía de onda perforadas Interruptores de seguridad Método de congelación de radiaciones La construcción de la ventana Lección 5 Introducción El horno de microondas con control electromágnetico El horno de microondas con control electrónico Lección 6 Introducción Evolución histórica de los teclados El teclado de membrana Reparación de un teclado de membrana Teclados matricáles Lección 7 Introducción Iluminación de la cavidad principal Resonantes piezoeléctricos (buzzer) El display termoiónico Circuito completo de display y teclado Reemplazo del display Lección 8 Introducción Sensores de gases y vapor Sensores de temperatura Lección 9 Introducción Encendido del magnetrón, la iluminación y el ventilador Las llaves de sensado de apertura de puerta El circuito del primario del transformador
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Lección 10 Introducción La mortaja de aluminio La muleta (conceptos generales) La muleta (concepto definitivo) La nueva electrónica El servicio técnico de hornos de microondas Lección 11 Informe de seguridad Nº 1 Informe de seguridad Nº 2 Lección 12 3 casos de fallas y soluciones en hornos a microondas
Módulo 3 – Video Aquí se encontrará con un Video de 40 minutos de duración que incliuye los siguientes temas: Desarme de un Hornos a Microondas Reconocimiento de Partes El Magnetrón Técnicas de reparación
Módulo 4 - Información Adicional Detector de Fugas de Microondas Uno de los aspectos a tener en cuenta cuando se realiza el servicio a un horno a microondas, es que éste no tenga fugas que puedan causar problemas en la salud de quien lo maneje. En este módulo proponemos el armado de un circuito experimental que puede servir para “captar” microondas y otras señales de radiofrecuencia. El prototipo es sencillo y su montaje no reviste inconvenientes ni ajustes especiales.
Módulo 5 - Manuales de Servicio y Guías Prácticas de Reparación En este módulo se incluyen diferentes manuales de hornos a microondas. Por razones de espacio no podemos listar todos los manuales (se proponen las marcas y modelos más comercializados en América Latina ya sean de fabricación local, europea, asiática y/o americana).
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Curso DE TéCniCo supErior En ElECTróniCa
Teoría
ETAPA 3 - LECCIÓN Nº 2
Circuitos Digitales de Funciones Específicas En la lección anterior estudiamos los elementos de memoria y ya estamos listos para comenzar a analizar los circuitos digitales de funciones específicas, tema que veremos en esta entrega. inTroDuCCión El proceso de fabricación de las diferentes familias ha posibilitado la realización en circuitos integrados digitales de sistemas combinacionales complejos, constituidos por un gran número de compuer tas lógicas en un solo chip. Se llama circuito combinacional a aquél en que el estado lógico de su salida depende únicamente del estado lógico de sus entradas; es decir, no se tiene en cuenta la noción del tiempo. Existen circuitos lógicos donde el estado de la salida en un instante no sólo depende del estado lógico de las entradas en ese instante, sino también del estado lógico de las entradas en instantes anteriores; es decir, entra en juego la variable tiempo. Se dice que el circuito tiene memoria. Estos circuitos se llaman secuenciales y los analizaremos más adelante. Entre estos circuitos integrados de funciones especiales podemos encontrar: - Codificadores: Un codificador es un circuito combinacional que tiene 2m entradas (o menos que 2m) y m salidas, de forma tal que, cuando una de las entradas está excitada, a la salida se genera un código de m bits correspondiente a la entrada excitada. Cumple, por lo tanto, la función inversa a la del decodificador. En la figura 1 se da el esquema en bloques de un codificador de 2m entradas y m salidas. - Decodificadores: Un decodificador es un circuito que tiene n líneas de entrada (bits de instrucción) y 2n líneas de salida (o menor que 2n) y opera excitando sólo una de las líneas de salida en función de la combinación de bits de entrada. Los decodificadores se clasifican en excitadores y no excitadores, según sus salidas puedan o no controlar respectivamente un indicador visual (display). En la figura 2 se da el diagrama en bloques de un decodificador de n líneas de entrada y 2n líneas de salida. - Multiplexores: Los multiplexores o selectores de datos son circuitos combinacionales que tienen m entradas de datos y una sola línea de salida. Tiene además n entradas de selección tal que 2n = m. Mediante las entradas de selección se elige la información presente en cualquiera de las entradas y se la conduce a la única línea de salida. Cumple la función opuesta al demultiplexor. Cada combinación binaria presente en las entradas de selección, selecciona la información presente en una de las entradas para ser enviada a la línea o canal de salida. En la figura 3 se ha esquematizado un multiplexor de 2n entradas y una salida.
Figura 1
Figura 2
Figura 3
- Demultiplexores: Un demultiplexor es un circuito combinacional que tiene una entrada de datos D y m salidas. Posee además n entradas de selección tal que 2n = m. La información aplicada en el canal de entrada de datos D, se puede hacer aparecer en cualquiera de las m salidas, aplicando a las entradas de selección la combinación adecuada.
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lección 2, Etapa 3 Figura 4
En la figura 4 se reproduce el diagrama de un demultiplexor de n entradas y 2n salidas. Además de estos cuatro sistemas combinacionales, en este capítulo veremos comparadores, sumadores y generadores de paridad. Analicemos en detalle cada bloque: CoDiFiCaDorEs Como ya hemos dicho, un codificador es un circuito combinacional que tiene 2m entradas (o menos que 2m) y m salidas, de forma tal que, cuando una de las entradas está excitada, a la salida se genera un código de m bits correspondiente a la entrada excitada. Un ejemplo típico es el teclado de una computadora, donde por cada tecla oprimida se produce una combinación de bits de salida. Por ejemplo, si se utiliza el código ASCII de 7 bits tenemos 27 = 128 combinaciones posibles de entrada. Cuando se activa una de estas 128 líneas de entrada, a la salida se genera el código de 7 bits que codifica la línea de entrada activa. Ahora, si se oprime la tecla correspondiente al Nº 1, a la salida tengo los 7 bits que codifican dicho número. Para analizar la construcción de un codificador, supongamos diez entradas (10 teclas) que corresponden a los números decimales del 0 al 9. Al tener 10 entradas necesitamos 4 salidas para codificar esas 10 entradas (24 = 16 combinaciones posibles, de las cuales solo usaremos diez). Es un codificador BCD natural. Para quitar dudas, dicho de otra forma, son necesarias 4 salidas porque tenemos 10 entradas, y recuerde que se tienen m salidas y 2m entradas o menos. Si m = 3; 23 = 8, o sea 8 entradas. Como las entradas son 10, las salidas son 4; entonces m = 4 y 24 = 16. En este caso 10
