Electronica y Servicio 20

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Fundador Profr. Francisco Orozco González Dirección editorial Lic. Felipe Orozco Cuautle ([email protected]) Dirección técnica Profr. J. Luis Orozco Cuautle ([email protected]) Administración Lic. Javier Orozco Cuautle ([email protected]) Relaciones internacionales Atsuo Kitaura Kato ([email protected]) Staff de asesoría editorial Ing. Leopoldo Parra Reynada ([email protected]) Profr. Francisco Orozco Cuautle ([email protected]) Profr. J. Luis Orozco Cuautle Editores asociados Lic. Eduardo Mondragón Muñoz Juana Vega Parra Colaboradores en este número Profr. Armando Mata Domínguez Ing. Leopoldo Parra Reynada Ing. Oscar Montoya Figueroa Profr. Alvaro Vázquez Almazán Ing. Calos García Quiroz Diseño gráfico y pre-prensa digital D.C.G. Norma C. Sandoval Rivero ([email protected]) D.G.Carolina Camacho Camacho D.G. Ana Gabriela Rodríguez Gabriel Rivero Montes de Oca Apoyo fotográfico Rafael Morales Orozco Publicidad y ventas Cristina Godefroy T. y Rafael Morales M. Suscripciones Ma. de los Angeles Orozco Cuautle ([email protected]) Isabel Orozco Cuautle ([email protected]) Electrónica y Servicio, Octubre de 1999, Revista Mensual. Editor Responsable: Felipe Orozco Cuautle. Número Certificado de Reserva de Derechos al Uso Exclusivo de Derechos de Autor 04-1999-041417392100-102. Número de Certificado de Licitud de Título: 10717. Número de Certificado de Licitud en Contenido: 8676. Domicilio de la Publicación: Norte 2 #4, Col. Hogares Mexicanos, 55040, Ecatepec, Estado de México. Impresión: Impresos Publicitarios Mogue/José Luis Guerra Solís, Vía Morelos 337, Col. Santa Clara, 55080, Ecatepec, Estado de México. Distribución: Distribuidora Intermex, S.A. de C.V. Lucio Blanco 435, Col. San Juan Ixhuaca, 02400, México, D.F. y Centro Japonés de Información Electrónica, S.A. de C.V. Norte 2 # 4, col. Hogares Mexicanos, 55040, Ecatepec, Estado de México. Suscripción anual $420.00 ($35.00 ejemplares atrasados) para toda la República Mexicana, por correo de segunda clase (70.00 Dlls. para el extranjero). Todas las marcas y nombres registrados que se citan en los artículos, son propiedad de sus respectivas compañías. Estrictamente prohibida la reproducción total o parcial por cualquier medio, sea mecánico o electrónico. El contenido técnico es responsabilidad de los autores.

No.20, Noviembre de 1999

Ciencia y novedades tecnológicas................. 7 Perfil tecnológico Del ábaco a las computadoras personales (Tercera y última parte)............................... 14 Leopoldo Parra Reynada

Leyes, dispositivos y circuitos Fundamentos de los semiconductores..... 23 Oscar Montoya Figueroa

Qué es y cómo funciona La operación del DVD.................................. 33 Armando Mata Domínguez

Servicio técnico El mecanismo "S" en las videograbadoras Tri-logic........................... 42 José Luis Orozco Cuautle

Puesta a tiempo del mecanismo tipo "O" de videocámaras de 8mm........................... 49 Armando Mata Domínguez

Reproducción de la señal de croma en videograbadoras Sony................................ 58 Carlos García Quiroz

La unidad de casete del equipo de audio Sony TC-H1600.................................. 62 Alvaro Vázquez Almazán

Electrónica y computación Instalación de un kit de videoconferencia......................................... 68 Leopoldo Parra Reynada

Proyectos y laboratorio

Construcción de un variac electrónico (Dimmer)...................................75 Leopoldo Parra Reynada

Diagrama Reproductor de DVD Sharp, modelos DV-600U y DV-650U

CIENCIA Y NOVEDADES TECNOLOGICAS Seguridad ante todo: nuevos métodos de reconocimiento electrónico El tema de la seguridad se ha vuelto muy importante -o mejor dicho, preocupante- en los últimos años; y no nos referimos propiamente a los problemas que pueden ocurrir durante una noche de paseo, o cuando se deja estacionado el automóvil cerca de alguna colonia de las llamadas "conflictivas"; más bien, estamos hablando de la posibilidad de que alguien ajeno a su empresa tenga acceso a la información que tanto trabajo le ha costado reunir (proveedores, clientes, nómina, procesos de fabricación, etc.). En ocasiones, existe el riesgo de que toda ella sea “pirateada” a través de una conexión externa (tal

vez a través de internet) o simplemente si es que sufre la pérdida o robo de su equipo de cómputo, con el riesgo de que sea entregado a una compañía rival. Este problema es especialmente delicado para quienes en una computadora portátil planean y realizan sus negocios; puesto que constantemente la llevan de un lugar a otro, es mayor el riesgo de perderla por descuido o por robo; la información de suma importancia y confidencialidad que contenga en su disco duro, podría ser entonces "aprovechada" de algún modo por quien se la haya quedado. Durante mucho tiempo, esta situación se ha tratado de solucionar mediante el uso de contraseñas de entrada o métodos similares; pero no deja de ser un sistema insegu-

Figura 1

Captación óptica de las huellas Imagen digital Electrónica de tratamiento

Señal video estándar

Capturador de cuadro

Lámpara

Prisma

Lente

Fibra óptica

ELECTRONICA y servicio

CCD

Cámara CMOS

7

Figura 2

Figura 3 Superficie del dedo

Sensor

Electrodo de titanio conectado a la tierra

ro, si tomamos en cuenta que ese alguien también puede llegar a obtener la clave de acceso a nuestra información. En la actualidad, parece presentarse una opción para solucionar este problema; y todo, gracias a ciertos adelantos tecnológicos en el campo del reconocimiento de parámetros particulares del usuario; específicamente, de su huella dactilar. Como usted sabe, en el mundo no existen dos personas que tengan las mismas huellas digitales. A decir verdad, este método ya ha sido ampliamente aprovechado por diversas agencias policiacas para facilitar la labor de identificación de una persona; por lo tanto, si hubiese un método que durante el arranque del sistema “rastreara” la huella digital del usuario y comprobara que no es la correcta, haría que la máquina se bloqueara; esto se podría utilizar como una for-

Capa de protección

Polímero piroeléctrico

Electrodo de titanio, uno por pixel

ma casi infalible de proteger la información vital de una empresa. Desgraciadamente, los métodos tradicionales para efectuar este rastreo involucran dispositivos ópticos. Esto implica la presencia de una lámpara de luz, un cristal reflejante, unas lentes de enfoque, un dispositivo CCD y finalmente circuitería de apoyo que convierta la señal recogida en el CCD en un patrón reconocible por la computadora (figura 1). El resultado consiste en

Figura 4 Captación silicio de huellas Sensor CMOS

Imagen digital Convertidor analógico-digital

Integración en un solo chip

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aparatos muy pesados y voluminosos, y poco prácticos. Por fortuna, la tecnología electrónica ha permitido que se empiecen a hacer pruebas con “chips de contacto” que rastrean de forma directa una huella digital. El dispositivo sensor de huellas digitales es algo así como un apretado panal de transistores en tecnología CMOS (figura 2), de modo tal que forman una cuadrícula muy fina sobre la que el usuario puede colocar la yema de su dedo; el aprovechamiento de la minúscula capacitancia que se origina con las ondulaciones de la huella dactilar (figura 3), hace posible obtener un patrón bastante fiel de la huella del usuario. Esta huella se digitaliza y se compara con el patrón autorizado (figura 4); si ambos coinciden, se prosigue con el arranque del sistema; pero cuando se detectan diferencias significativas, se solicita al usuario que vuelva a hacer el rastreo; si sucede lo mismo, el sistema se bloquea y ya no puede arrancar. Así se logra que sólo el dueño del equipo (cuya huella está autorizada) pueda tener acceso a la información. La ventaja de este método es que el dispositivo captor es muy pequeño, puede transportarse fácilmente y es más rígido y resistente que los medios ópticos; por eso es ideal para quienes viajan constantemente por negocios, estudios o investigación. Con este tipo de protecciones, usted ya no tendrá que preocuparse de que su información pueda ser plagiada.

Las micro-máquinas ya están aquí Aunque este título podría parecer publicidad de ciertos juguetes de marca popular, en realidad hace alusión a minúsculos dispositivos que pueden efectuar movimientos sencillos y que prometen revolucionar por completo la forma en que el ser humano interactúa con el mundo; el tamaño de algunos de ellos, es apenas como el de una célula humana. La simple suposición de que haya mecanismos de tamaño microscópico, contrasta con nuestros conceptos tradicionales; de acuerdo con éstos, una máquina debe poseer engranes, po-

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leas, palancas, ruedas, etc., para realmente ser considerada como tal; no obstante, podemos decir que una máquina es todo aquel sistema que realiza algún movimiento con el propósito de solucionar determinado problema. Desde este punto de vista, un microprocesador no sería una máquina a pesar de su poderío y complejidad; en cambio, una palanca sí lo sería.

Figura 5 Espejo

Estructura básica de un micro-espejo dentro de un DMD

Punto de torsión

Yugo

Tope

Pero ¿Es posible construir elementos móviles de tamaño microscópico? Como respuesta, simplemente recuerde el DLP o Digital Light Processor de Texas Instruments (figura 5); ya hablamos acerca de él, en el número 6 de esta revista. La superficie de este dispositivo está formada por diminutos espejos cuyo tamaño es parecido al de una célula (figura 6); para controlar la cantidad de luz que reflejarán éstos, cada uno tiene un “pivote” que le permite girar en un ángulo determinado; así que cuando se desee reflejar la luz, el pivote girará; cuando no se quiera reflejar la luz, el pivote quedará inmóvil. A final de cuentas, se dispone entonces de numerosos microespejos que se mueven a gran velocidad; y por el simple hecho de que ocurre un desplazamiento físico, puede afirmarse que el DLP es en realidad una micro-máquina. También existen otros tipos de dispositivos miniatura móviles, por ejemplo, en los automóviles modernos que usan bolsa de protección en caso de choque; es probable que un chip de sili-

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Figura 6

gura 7). En condiciones estáticas o cuando sufren alguna aceleración moderada, estos dientes permanecen separados; mas dicha estructura no es fija, sino que posee movimiento; de ahí que si al conjunto se le aplica una aceleración considerable (como la que ocurre cuando el automovilista sufre un choque), los dientes llegan a entrar en contacto y, por ende, se dispara el mecanismo de la bolsa de aire protectora. Figura 7 La estructura del acelerómetro de "Analog Devices" puede miniaturizarse a tal grado, que queda más pequeña que el punto mostrado. Resorte

Peine fijo

Peine móvil

Contacto

cio, que cuenta con partes móviles (o sea, una micro-máquina), sea utilizado como el sistema sensor que indica al control de la bolsa, en caso de una sacudida brusca, si ésta debe salir disparada o no. La compañía Analog Devices (legendaria por las innovaciones que ha desarrollado en muy diversos campos) produce masivamente estos chips que, vistos mediante microscopio, parecen un peine doble con los “dientes” encontrados (fi-

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Contacto

Las enormes ventajas que tienen estos dispositivos en comparación con opciones semejantes convencionales, son su bajo costo (mientras que por ejemplo los sensores de presión utilizados antiguamente llegaban a costar más de 50 dólares, un sensor miniatura actual cuesta menos de 10 dólares) y su tamaño reducido (miden menos de 1mm cuadrado); además, para producirlos masivamente (millones de unidades) pueden emplearse las mismas plantas de fabricación de semiconductores.

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Figura 8

Estos son sólo dos ejemplos de micro-máquinas que ya están explotándose comercialmente. En los laboratorios de diseño se está experimentando con aplicaciones que van desde cribas miniatura que sólo dejan pasar moléculas de cierto tamaño, hasta turbinas propulsoras cuyas dimensiones son como las de un dedal o generadores eléctricos pequeñísimos que sustituirán a las tradicionales baterías secas (figura 8). En tanto todo esto no sea realidad, seguiremos pensando que el desarrollo de las micro-máquinas se encuentra aun en sus inicios; pero la promesa de que influirán en nuestras vidas, casi tanto como lo ha hecho la electrónica tradicional, merece que estemos a la expectativa.

Tome fotos digitales fácilmente, con la cámara Sony Mavica Las cámaras digitales están revolucionando la forma en que los profesionales del diseño (e incluso los usuarios en general) toman, almacenan y manejan sus fotografías. De acuerdo con el método tradicional (que ya tiene más de 100 años), el usuario puede fotografiar lo que desee mientras no se agote el rollo de película; y cuando por fin esto sucede, tiene que mandarlo a un proceso de revelado que puede durar horas o minutos. Y si bien desde hace muchos años ya existen las cámaras instantáneas, la calidad de las fotografías obtenidas con ellas dejan mucho que desear (además de que su vida útil suele ser

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más corta que la de las fotografías provenientes de cámaras convencionales). En todo caso, ambos tipos de fotografía presentan un gran inconveniente cuando se les quiere utilizar en alguna edición formada por computadora: para digitalizar la imagen y poderla utilizar en el programa de edición que se esté empleando, es necesario ejecutar un proceso de rastreo con escáner. Quienes alguna vez han hecho esto, saben de la gran cantidad de parámetros que hay que cuidar para que la digitalización quede correcta. Pero las cámaras digitales prácticamente han eliminado este problema, porque con ellas se registran las imágenes y de manera directa e inmediata éstas son almacenadas en un formato digital; de tal suerte, sólo resta trasladarlas a la PC para su posterior aprovechamiento o su simple contemplación. Cabe aclarar que la mayoría de las cámaras digitales comerciales utilizan una memoria interna para el almacenamiento de las imágenes fotografiadas; para transportar éstas a la computadora, es preciso emplear un cable especial y un programa de comunicación entre sistema y cámara. Esto las hace poco apropiadas, si -por ejemplo- se desea visualizar una fotografía en una computadora que no cuente con el cable ni con el programa en cuestión. ¿Cómo solucionar este problema? Sony ofrece una alternativa bastante ingeniosa: el almacenamiento de las imágenes en un disquete de 3.5 pulgadas estándar (figura 9). Justamente, su línea Mavica está formada por diversas cámaras para

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cualquier computadora; luego utilizando cualquier programa gráfico capaz de visualizar imágenes en formato JPEG ¡listo! las imágenes aparecerán entonces en la pantalla de la PC sin el menor problema. (Recuerde que gracias al formato JPEG, las imágenes pueden visualizarse también en una MAC, una Amiga o cualquier otro tipo de computadora). Con soluciones como esta, la fotografía digital dejará de ser un problema de estándares y se convertirá en un simple juego de niños.

Figura 9

Figura 10

diferentes gustos y necesidades; hay modelos básicos que trabajan con el principio de “apuntar y disparar” (aptas para el público en general, que lo que realmente desea es conservar imágenes memorables) y modelos dotados con lentes zoom y controles semejantes a los de una cámara profesional de 35mm (pero con la diferencia, por supuesto, de que emplean el disquete como medio de almacenamiento de las imágenes). De esta manera, en principio usted sólo tiene que capturar las imágenes con su cámara, y extraer de ésta el disquete para introducirlo en

Masura Ibuka y AKIO MORITA (1946)

El pasado 3 de octubre del presente año, en la ciudad de Tokyo, Japón falleció a la edad de 78 años el señor Akio Morita, fundador y presidente honorario de la compañía Sony Corporation. Nacido en la ciudad de Nagoya en 1921 y egresado de la Universidad de Osaka, Morita conoció durante la guerra del Pacífico, en 1944, a Masura Ibuka. En 1946, juntos fundaron la compañía Tokyo Tsunshin Kogyo KK (Tokyo Telecommunications Engineering Corporation) con tan sólo 20 empleados. Durante su sociedad, Ibuka se dedicó al desarrollo del área electrónica, mientras que Morita dirigía el área de expansión, mercadotecnia, finanzas y relaciones humanas. En 1958, Akio Morita avizora el hecho de que algún día la empresa podría ampliar su cobertura hacia el área electrónica, y decide cambiar el nombre de la compañía por el de Sony. Durante su dirección, Morita lanza a la venta la primera radio de transistores, en 1955; el primer televisor portátil en blanco y negro totalmente transistorizado, en 1960; y el primer reproductor de video casero (VTR), en 1965. En 1960, establece en los Estados Unidos la Sony Corporation of America, con lo cual se inicia su expansión por América Latina. Muchos de los productos que han sido lanzados al mercado por Sony Corporation son el resultado de las ideas innovadoras y creativas de Morita; éstas dieron paso al nacimiento de un nuevo estilo de vida, ejemplificada claramente con el uso del walkman, el televisor Trinitron, las videocaseteras, el MiniDisc y el Playstation, por mencionar sólo algunos.

DEL ABACO A LAS COMPUTADORAS PERSONALES (Tercera y última parte) Leopoldo Parra Reynada

“Verás que en Norteamérica podrás comprar una computadora PC o una de las nuevas Macintosh por menos de 4,000 dólares” Tom Clancy “La caza al Octubre Rojo”

Concluiremos ahora la serie de tres artículos sobre la evolución de los dispositivos de procesamiento de datos, que iniciamos en el número 18. Ahora nos enfocaremos a los estándares de computadoras personales que se desarrollaron desde el surgimiento de la PC de IBM, plataforma que de hecho vino a revolucionar por completo nuestra concepción de los procesos de trabajo y de comunicación.

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Aparición del estándar PC El panorama en el mundo de la computación a finales de los años 70 y principios de los 80, estaba formado por dos ramas completamente separadas: por un lado se tenían las grandes computadoras empresariales (campo dominado ampliamente por IBM), y por otro las microcomputadoras impulsadas por microprocesadores genéricos y que costaban unos pocos miles de dólares (campo dominado a su vez por Apple Computer con su modelo Apple-II, figura 1). Ante esa situación, y viendo que un segmento importante del mercado se les estaba escapando de las manos, IBM decidió entrar al mun-

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Figura 1

do de las computadoras pequeñas; para ello creó una división especial en Florida, formada por ingenieros y diseñadores que tenían como única tarea el desarrollo de un sistema computacional económico, pero al mismo tiempo lo suficientemente poderoso para satisfacer las necesidades de empresas pequeñas y medianas. Fruto de este esfuerzo, fue la presentación, en 1981, de la primera computadora del estándar PC (siglas en inglés de “computadora personal”), la cual a la larga revolucionaría por completo el mundo de la informática. La IBM PC original se diseñó teniendo en mente una aplicación más enfocada hacia el trabajo que hacia el hogar (figura 2), al tiempo que aprovechaba tecnologías ya existentes para mantener bajos los costos y permitir así la rápida expansión de la plataforma; por tal motivo, IBM decidió prescindir de una gran cantidad de

elementos con tecnología propietaria, sustituyéndolos por componentes genéricos que prácticamente cualquier empresa podía adquirir en el mercado electrónico. Asimismo, esta empresa estableció un amplio programa de licencias a terceros; en términos prácticos, esto significaba que cualquier persona podía producir una computadora similar pagando por ello sólo una pequeña regalía a IBM. Dicho planteamiento de apertura, fue uno de los pilares que permitió la rápida aceptación y popularidad de las computadoras PC. Y esta situación se mantiene hasta hoy, pues se calcula que aproximadamente el 85% de las computadoras que se venden en el mundo son de dicho estándar. La PC original estaba impulsada por un microprocesador 8088 de Intel (figura 3A), que es una variante de su procesador 8086 de 16 bits. La razón que impulsó a IBM a emplear el 8088 en vez del 8086, es muy sencilla: a finales de los años 70, cuando la PC estaba aún en la mesa de diseño, los microprocesadores más populares en el mundo eran el MC6800 de Motorola, el 8080 de Intel y –sobre todo– el Z-80 de Zilog, todos ellos dispositivos que manejaban palabras de 8 bits; y aunque también en aquella época Intel presentó su 8086 (que ya manejaba palabras de 16 bits), la mayoría de los chips de memoria, de manejo de señales, de intercambio de información, etc., que se tenían disponibles en el mer-

Figura 2

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Figura 3 C

A

Bancos de memoria RAM típicos de una PC-XT

D

Microprocesador 8088

cado, eran elementos de 8 bits; entonces, si IBM hubiera querido emplear el 8086 como núcleo central de su sistema, prácticamente habría tenido que diseñar y construir toda la circuitería de apoyo al microprocesador (lo que hubiera retrasado el lanzamiento e incrementado el precio del producto final). Al emplear el 8088, que si bien es un microprocesador de 16 bits seguía manejando sus comunicaciones externas a 8 bits, IBM pudo aprovechar todos los circuitos de manejo de señal ya existentes para microprocesadores de 8 bits; de este modo pudo acelerar entonces el desarrollo del sistema, así como abaratar considerablemente los costos de su fabricación (figura 3B). El 8088 podía manejar un máximo de 1MB de RAM, aunque, por motivos inciertos, IBM decidió limitar a tan sólo 640 KB la cantidad de memoria disponible para el manejo del sistema, magnitud que ahora nos parece ridícula, pero que a principios de los 80 era impresionante (figura 3C). También para reducir costos y mantener cierta compatibilidad, los diseñadores de IBM decidieron que gran parte de la arquitectura de comu-

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B

Unidad de disquete de 5 1/4 pulgadas

Una parte de los circuitos del chipset

nicaciones de este sistema estuviese basada en uno de sus propios modelos anteriores: la computadora DataMaster de 8 bits, que había tenido amplia aceptación entre las pequeñas empresas. Precisamente pensando en dichos clientes, los ingenieros de IBM decidieron incorporar en la PC el mismo tipo de conector para tarjetas periféricas (que a la larga sería conocido como Slot ISA-8). Como justificación de tal movimiento, se consideró que muchos de los propietarios de DataMaster habían gastado fuertes sumas para comprar o diseñar tarjetas periféricas que hicieran trabajos específicos en sus sistemas; así que estos usuarios podían ser convencidos de adquirir una nueva PC, toda vez que era posible seguir usando las mismas tarjetas prácticamente sin excepción. Y a pesar de que en principio este movimiento tuvo el objetivo de proteger un mercado ya cautivo, el concepto de las ranuras de expansión –donde se podían conectar elementos externos– ha sido, indudablemente, uno de los pilares de la gran popularidad de la plataforma PC hasta nuestros días.

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El diseño de la PC se complementaba con una o dos unidades de disquete como medio de almacenamiento principal (cada disquete podía guardar hasta 360KB de datos, figura 3D), un monitor monocromático tipo TTL (que sólo podía expedir letras, números o símbolos sencillos del estándar ASCII), un teclado de poco más de 80 teclas, una impresora (opcional para imprimir los trabajos en papel) y, si se disponía de mucho dinero, un disco duro de 10 MB de capacidad (cantidad irrisoria para nuestros días, pero que en aquella época equivalía a más de 25 disquetes de 360 KB llenos, figura 4).

Figura 5 Computadora Compaq, clon de la IBM-PC

Figura 4 pias o “clones”; estamos hablando de máquinas que se comportan exactamente igual que una IBM PC, pero que por ser ajenas a esta compañía tienen un menor precio. Una de las marcas pioneras en el campo de los clones, es Compaq; y hasta la fecha, sigue siendo la principal vendedora de computadoras en todo el mundo (figura 5).

Otras plataformas de cómputo: parece Macintosh Como sistema operativo se eligió el MS-DOS de Microsoft (en aquel entonces, una pequeña compañía que prácticamente lo único interesante que había producido era una popular versión del lenguaje de programación Basic). Gracias al apoyo de IBM y a la presión ejercida por esta compañía ante ciertos fabricantes de software, casi desde la presentación de este sistema operativo aparecieron algunas aplicaciones que ahora son legendarias; tal es el caso de los procesadores de texto WordStar y WordPerfect, la hoja de cálculo Lotus 1-2-3 y la base de datos dBase. Con estas herramientas, una empresa pequeña o mediana con capacidad de invertir alrededor de 4,000 dólares para una configuración básica, ya podía hacerse de una computadora que apoyara a sus departamentos de contabilidad, inventarios o para actividades secretariales. La IBM PC-XT tuvo tal éxito entre el público en general, que no tardaron en aparecer las co-

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La PC-XT y clones se vendieron masivamente durante toda la primera mitad de la década de los 80, casi sin tener ningún tipo de competencia que pudiera arrebatarles porciones significativas del mercado. Sin embargo, esta situación no podía durar indefinidamente; a mediados de la década de los 80 surgieron dos máquinas – también enfocadas al usuario pequeño y mediano– que habrían de revolucionar la interacción hombre/máquina; nos referimos, obviamente, a la Apple Macintosh y a la Commodore Amiga. Cuando Apple se percató de que estaba perdiendo un gran porcentaje del mercado que ya había ganado con su modelo Apple-II, decidió “reinventar” la computadora personal y poner mucha atención en un aspecto que otros fabricantes habían descuidado: la forma de establecer comunicación entre el usuario y el sistema. Para ello, se inspiró en la primera interfaz gráfica de usuario desarrollada por los diseñadores

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Figura 6

del Centro de Desarrollo de Palo Alto de Xerox (el legendario Xerox-PARC); entonces trasladaron este concepto a una pequeña computadora experimental denominada “Lisa”, la cual fue un completo fracaso comercial debido a su alto precio (aproximadamente 10,000 dólares); no obstante, dado que demostró la viabilidad de esta propuesta, se considera que Lisa fue apenas un escalón que llevó al desarrollo de la que sería la computadora más revolucionaria en su momento: la Apple Macintosh, presentada al mundo en 1984 (figura 6).

Figura 7 La familia 680x0 de Motorola se utilizó en muy diversas aplicaciones, y no sólo en Macintosh y Amiga.

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La Apple Macintosh empleaba como núcleo central un microprocesador MC68000 de Motorola (figura 7); desde un principio empleaba una interfaz gráfica de usuario, e introdujo al mundo de las computadoras personales un dispositivo nuevo: el ratón (también desarrollado por Xerox-PARC); con esto, la comunicación entre el usuario y la máquina se hizo más fluida y sencilla (las personas ya no tenían que aprender una gran cantidad de comandos, para dar órdenes a su sistema); además, el hecho de contar con una pantalla capaz de expedir gráficos y no sólo letras y números, impulsó a la Macintosh a un nicho de mercado que hasta la fecha mantiene: la autoedición y las aplicaciones gráficas avanzadas (programas ahora populares en el mundo de la PC –como PageMaker o PhotoShop–, nacieron originalmente en ambiente Macintosh). Desafortunadamente para el desarrollo de la plataforma, los directivos de Apple decidieron mantener a la Macintosh como una tecnología propietaria, de modo que ninguna empresa externa podía copiar su diseño sin meterse en serias dificultades legales; esto condujo a la falta de competencia, a precios altos y a poca difusión de la plataforma. En sus mejores épocas, Macintosh logró acaparar alrededor del 15% del mercado mundial de computadoras; pero en la actualidad este porcentaje ha descendido aproximadamente 8-10%;

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y no ha caído más, gracias al enorme impulso que significó la nueva creación de Steve Jobs: la iMac (figura 8).

servido para terminar con el amplio dominio que en porcentaje de ventas mantiene la plataforma PC).

La Commodore Amiga Figura 8

Actualmente la plataforma Macintosh sigue teniendo un público fiel en el mundo de la autoedición, el diseño gráfico, el retoque fotográfico, etc.; en tanto, la iMac ha logrado captar la atención del público que por primera vez va a comprar una computadora y que por ello desea le resulte fácil manejarla y no le genere problemas de configuración. También hace menos de diez años, las Macintosh abandonaron los microprocesadores de la serie 68K de Motorola para usar el PowerPC (figura 9), desarrollado conjuntamente por Apple, IBM y Motorola; con esto, la plataforma ha recibido un gran impulso en cuanto a potencia de cómputo (lo cual, de cualquier forma, no le ha

El caso de la plataforma Amiga de Commodore es completamente distinto. Esta máquina, que también estaba impulsada por un MC68000 de Motorola (y microprocesadores posteriores), fue una de las primeras en presentar una interfaz gráfica de usuario (figura 10) y en abordar el concepto “multimedia” (las computadoras Amiga podían conectarse al televisor, tenían salida para bocinas externas, su pantalla podía manejar múltiples resoluciones y diferentes profundidades de color ¡al mismo tiempo!); por esta razón, desde su lanzamiento tuvieron aceptación inmediata entre un segmento muy especializado del público informático (la mayoría de los juegos con alto contenido gráfico que circulaban en el mundo a finales de los años 80 y principios de los 90, fueron diseñados originalmente en Amiga; luego se exportaron a formato PC y Macintosh). Adicionalmente, hubo un segmento de mercado que descubrió cierta particularidad de la plataforma Amiga, y que decidió aprovecharla para fines específicos: la edición de video.

Figura 10 Computadora Amiga de Commodore

Figura 9

Si usted es un usuario avanzado de computadoras, seguramente habrá oído hablar de un dispositivo denominado “Video Toaster” o “tos-

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tadora de video”, nombre curioso para un circuito capaz de combinar dos o más señales de televisión y funcionar como una especie de “switcher” muy avanzado, insertando cortinillas muy interesantes en las transiciones de escenas (hasta la fecha se siguen produciendo comerciales y programas de televisión, en los que se aprecia el uso del Toaster). Desafortunadamente para Commodore, el público en general se quedó con la idea de su modelo Commodore-64 (una computadora “de juguete”); nunca tomó muy en serio a la plataforma Amiga como una máquina de trabajo, situación que contribuyó a la quiebra a esta empresa en la primera mitad de los años 90; sin embargo, recientemente la plataforma Amiga parece haber renacido de sus cenizas, y parece que ahora sí se ha enfocado casi 100% en el mundo de la edición de video profesional y semiprofesional.

El mundo de las estaciones de trabajo Existe un nicho de mercado en el que la plataforma PC no había podido incursionar sino hasta hace relativamente muy poco tiempo; se trata de las estaciones de trabajo, en las que se hacen labores que demandan del sistema un enorme poder de cálculo.

Puesto que la plataforma PC es un desarrollo más bien dirigido al público de bajos ingresos y menores requerimientos técnicos, el segmento de alto poder fue acaparado por diversas empresas. Entre las de mayor prestigio y éxito, podemos mencionar a Sun Microsystems y a Silicon Graphics. El caso de Sun es muy curioso, porque esta empresa atacó el segmento de las computadoras personales desde un punto de vista que en su tiempo resultaba poco lógico, pero que en la actualidad ha demostrado su validez: decidió abandonar la arquitectura tradicional de los mainframes (una computadora central con muchos periféricos), ofreciendo estaciones de trabajo como computadoras completas, con su unidad de proceso, discos de almacenamiento, etc.; la diferencia estriba en que estos sistemas están diseñados desde un inicio para interconectarse en red, de modo que múltiples usuarios puedan trabajar al mismo tiempo en un mismo problema, cada uno en su máquina. De hecho, el lema de Sun es “La computadora es la red”. Esto ha hecho de Sun la elección lógica para aplicaciones donde se necesita que una gran cantidad de máquinas trabajen en un objetivo común (Sun suele ser proveedor de eventos como juegos olímpicos o copas de fútbol); en la actualidad, se ha convertido en una de las plata-

Figura 11 Sistemas de Silicon Graphics

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formas preferidas para los servidores de acceso a Internet; sin embargo, el público en general conoce poco de esta empresa debido a que está más enfocada a aplicaciones empresariales. Por su parte, Silicon Graphics se ha concentrado en un segmento de mercado muy específico: el manejo de gráficos muy complejos, que la plataforma PC simplemente no puede soportar (figura 11). Los logros de esta empresa son reconocidos; ¿recuerda la escena del baile en el salón, de la película “La Bella y la Bestia” de Disney? ¿o la estampida de dinosaurios en “Parque Jurásico”? todas estas escenas fueron creadas por computadora usando máquinas Silicon Graphics. Esta plataforma de cómputo sigue gozando hasta la fecha de una enorme popularidad entre las personas dedicadas al diseño de animación en tercera dimensión, la generación de paisajes por computadora, el desarrollo de juegos tridimensionales, etc.; pero su alto costo la coloca completamente fuera del alcance del público en general. Por otra parte, desde diversas fuentes se ha intentado desarrollar plataformas de cómputo alternativas que arrebaten mercado a la PC; entre ellas podemos mencionar a las máquinas Next (diseñadas por el propio Steve Jobs); las Network Computers o NC (un desarrollo conjunto de varias empresas, para producir una computadora sencilla que dé al usuario acceso a Internet de forma fácil y económica); la PC Jr. (introducida por IBM, y que fue un fracaso comercial), etc. Sin embargo, todavía no hay sistema que desplace de su sitio predominante a la plataforma PC.

Evolución reciente de la plataforma PC Como podrá suponer, la plataforma PC no ha permanecido estática durante los casi 20 años que ya tiene; de hecho, hoy día estamos inmersos en la sexta generación de computadoras personales, y ya comienzan a circular las primeras máquinas de séptima generación. Podemos decir que estas máquinas han avanzado según han ido apareciendo nuevos y más poderosos microprocesadores (ver artículos: Microprocesadores

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tipo Slot-1 y AMD Athlon: el primer microprocesador de séptima generación, en los números 16 y 19, respectivamente, de esta publicación), casi siempre de los laboratorios de Intel; pero recientemente esta compañía ha sido enviada a un segundo lugar tecnológico (tal vez sólo por algún tiempo), por uno de sus eternos rivales: AMD. A mediados de los 80 apareció la segunda generación de PCs, también conocida como “plataforma AT” e impulsada por un microprocesador 80286. Esta máquina también tuvo una unidad de disquete más grande (en el mismo disco de 5 1/4 pulgadas se podían almacenar hasta 1.2 MB de datos), un monitor a color y con capacidad de gráficos (estándar CGA o EGA), mayor cantidad de memoria (se rompe la barrera de los 640 KB), etc. Podemos decir que con el estándar AT se marcó la pauta que de un modo u otro siguen respetando hasta la fecha las computadoras más avanzadas. La tercera generación de PCs estuvo impulsada por un 80386, que es el primer microprocesador de 32 bits producido por Intel. Entonces se introdujeron conceptos nuevos como la memoria protegida, la memoria virtual, la multitarea, etc., y se popularizó el monitor VGA de gráficos avanzados; se dieron a conocer los ambientes de trabajo amigables (como Windows) y los programas grandes y complejos que requerían de discos duros de ¡más de 100MB de capacidad!; además, la memoria RAM llegó a un promedio de 4MB, etc. Puede afirmarse que con la llegada del 386, las PC invaden también los hogares. La cuarta generación tuvo como núcleo central un procesador i486 o clones de compañías rivales de Intel. En esta etapa se populariza el concepto multimedia, por lo que se que añadió a la estructura básica de la PC un lector de CDROM y una tarjeta de sonido con sus respectivas bocinas. En esta generación se percibe por primera vez que el postulado de Sun también podía aplicarse al mundo de las PC, y se incorporan utilidades para la conexión sencilla en red en ambientes como Windows para trabajo en grupo.

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La quinta generación de PCs estuvo impulsada por microprocesadores tipo Pentium de Intel, K5 y K6 de AMD y el 6X86 de Cyrix. Es en este punto donde la popularidad de Internet obliga al usuario a incorporar un nuevo elemento: el módem; también aumenta considerablemente el poder de cálculo, no sólo gracias al microprocesador sino también a la inclusión de mayor cantidad de RAM (el estándar sube hasta 16 MB o más) y de discos duros más grandes (1.0 GB típico), lo que permitió el uso de aplicaciones más complejas. En la actualidad, estamos inmersos en la sexta generación de computadoras personales; sus representantes más conocidos son los procesadores Celeron, Pentium II y III de Intel, el K6-2 y K6-3 de AMD y el M-II de Cyrix, aunque hay otros competidores recientes como el C6 de IDT y el uP6 de Rise Tech. El poder de estos dispositivos es tal, que se calcula que una persona que posee una máquina de este tipo tiene en su escritorio más poder de cálculo que el que tenían todas las computadoras que guiaron al

Apollo-11 en su viaje a la luna; y por si fuera poco, los precios de las computadoras se han desplomado de forma tan dramática, que tener en casa un sistema de estos cuesta normalmente menos de 1,000 dólares; incluso, hay casos en que se puede conseguir una máquina muy buena por aproximadamente 500 dólares. Recientemente AMD lanzó al mercado el primer microprocesador de séptima generación: el Athlon; ya comienzan a circular máquinas impulsadas por este dispositivo, cuyo desempeño ha demostrado ser superior al del microprocesador más poderoso de Intel. Esta situación resulta casi inédita en el mundo de las PCs, y nos hace concebir la esperanza de que además de Intel otras compañías desarrollen nuevos y más avanzados circuitos que serán el núcleo de las futuras computadoras. Después de todo, recuerde que este tipo de competencia beneficia finalmente al público consumidor; que puede tener en sus manos una máquina cada vez más poderosa sin que ello implique un sacrificio monetario enorme.

FUNDAMENTOS DE LOS SEMICONDUCTORES Oscar Montoya Figueroa

Introducción

Dependiendo de su capacidad para conducir la electricidad, existen materiales que pueden ser clasificados en tres tipos: conductores, no conductores y semiconductores; y bajo ciertas condiciones, existe otro tipo de materiales llamados superconductores. Por ser los materiales que se utilizan más ampliamente en los componentes electrónicos, en el presente artículo explicaremos los fundamentos de los semiconductores.

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Los aislantes o no conductores son aquellos materiales que presentan una resistencia muy alta a la corriente eléctrica; ejemplo de ellos son el hule, el plástico, el vidrio, el papel, etc. Por el contrario, y como su nombre lo indica, los conductores son aquellos materiales que ante el paso de la corriente eléctrica presentan una resistencia casi nula; metales como el oro y la plata son excelentes conductores, al igual que el cobre que, por razones de abundancia y precio, es uno de los más utilizados para transmitir electricidad. Por su parte, los materiales semiconductores presentan la dualidad de comportarse como conductores o como aislantes, dependiendo de las condiciones eléctricas y ambientales a las que se les someta; su resistividad disminuye si su temperatura aumenta. Las sustancias más utilizadas como semiconductores son el silicio y el germanio. Finalmente, los materiales superconductores presentan una resistencia cero al paso de la corriente eléctrica; además, generan campos mag-

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Tabla 1 CONDUCTORES

NO CONDUCTORES

SEMICONDUCTORES

SUPERCONDUCTORES

Ante el paso de la corriente eléctrica, presentan una resistencia casi nula. Materiales conductores: • El oro • La plata • El cobre (que por razones de abundancia y precio, es uno de los más utilizados para transmitir electricidad).

Presentan una resistencia muy alta a la corriente eléctrica. Materiales no conductores: • El hule • El plástico • El vidrio • El papel

Presentan la dualidad de comportarse como conductores o como aislantes, dependiendo de las condiciones eléctricas y ambientales a las que se les someta. Su resistividad disminuye si su temperatura aumenta. Materiales semiconductores: • Silicio • Germanio

Presentan una resistencia cero al paso de la corriente eléctrica; adem ás, generan campos magn éticos tan intensos que pueden emplearse como fuentes de almacenamiento de energía

néticos tan intensos que pueden emplearse como fuentes de almacenamiento de energía (tabla 1).

Conductores Para entender de una forma simple por qué los conductores transportan la electricidad activamente, revisemos el comportamiento del cobre. Si conectamos un trozo de este material con una batería, circulará una gran cantidad de electrones, desde el polo negativo, hasta el polo positivo. El número atómico del cobre es 29; es decir, el núcleo de su átomo contiene 29 protones y 35 neutrones y girando alrededor de él, 29 electrones. De esta forma en su primera órbita hay 2 electrones, en la segunda 8, en la tercera 18 y en la última capa (de valencia) sólo un electrón. Esta

es la causa de que la fuerza eléctrica o de atracción con que el electrón de valencia es atraído hacia el núcleo –y que lo mantiene girando alrededor de éste– es muy débil; así que basta un pequeño potencial eléctrico, para que el electrón de valencia se desprenda y pase de un átomo a otro hasta llegar al polo positivo de la batería. De ahí que el cobre sea un buen conductor (figura 1). Es obvio que cuando la batería se conecta al cobre, el potencial eléctrico (fem) afecta a todos los átomos del material; con esto se obliga a los electrones de valencia a desplazarse hacia el polo positivo de la batería, mediante una serie de saltos continuos entre los átomos. Esto mismo sucede en la gran mayoría de los materiales conductores, y de hecho todos ellos

Figura 1 El cobre es uno de los materiales conductores más utilizadso en el campo de la electrónica

Distribución electrónica del cobre

29p 35n

2 8 18 1

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cuentan con un solo electrón en su última capa (capa de valencia).

No conductores o aislantes Por su parte, los materiales no conductores o aislantes, por lo general, tienen ocho electrones en su órbita exterior; la fuerza de atracción que mantiene a éstos girando alrededor del núcleo, es relativamente grande; por eso se necesita un potencial eléctrico más elevado para hacer que se desplacen, lo que provoca que la corriente eléctrica que se transporta por estos materiales sea casi nula.

Superconductores El físico holandés Kamerlingh Onnes, quien recibió el premio Nobel de Física en 1913 por el descubrimiento de la superconductividad (figura 2), advirtió que ante temperaturas cercanas al cero absoluto (-273º C) ciertos materiales presentaban una resistencia de casi cero ohms. Es decir, si un alambre de plomo se somete a un baño de helio líquido (cuya temperatura es

Figura 2 Kamerlingh Onnes recibió el premio Nobel de Física en 1913 por el descubrimiento de la superconductividad

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de apenas unos cuantos grados por arriba del cero absoluto) y recibe un pequeño voltaje, la corriente inicial fluye indefinidamente, a pesar de que se haya retirado la fuente de alimentación; esto se debe a que la resistencia presentada por el plomo, bajo estas circunstancias, es nula. Además el campo magnético generado por el paso de la corriente eléctrica es muy fuerte. Actualmente se producen cerámicas de diversos materiales, que pueden emplearse como superconductores a temperaturas de -175º C. Esto abre una puerta para futuras aplicaciones en la industria electrónica, como puede ser la transmisión de la energía eléctrica sin pérdidas; las celdas solares, que almacenen energía eléctrica en forma de campos magnéticos; las computadoras de tamaños muy reducidos; y los trenes eléctricos suspendidos por intensos campos magnéticos.

Semiconductores La característica común de los semiconductores es que poseen cuatro electrones de valencia; entre los materiales semiconductores más comunes están el silicio y el germanio. El silicio, que se encuentra en grandes cantidades en la arena de mar, forma estructuras ordenadas llamadas cristales (figura 3); en éstos, los átomos se acomodan en forma de retícula constante, es decir, siguen un mismo patrón de orden a todo lo largo del material. En un cristal de silicio, cada átomo comparte sus electrones de valencia con otros cuatro átomos; por eso su capa de valencia queda estructurada con ocho electrones, aunque cuatro no le pertenezcan. Esto explica por qué el silicio es totalmente aislante. La atracción que existe entre los núcleos de los átomos, confiere una cierta fuerza de unión que propicia el intercambio de electrones entre ellos. A este tipo de enlace se denomina "enlace covalente"; en él, cada átomo se vuelve químicamente estable y hace del silicio un cuerpo compacto. La descripción que acabamos de hacer, se refiere a cristales de silicio químicamente puros o sea, formados únicamente por átomos de sili-

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Figura 3 Cuando los átomos de silicio o germanio se combinan para formar un sólido, se acomodan siguiendo una configuración ordenada llamada "cristal".

cio. A este tipo de materiales se les llama semiconductores intrínsecos.

Efectos de la temperatura sobre los semiconductores En general, cualquier temperatura superior a los -273º C produce un movimiento vibrante entre los átomos de cualquier material; y el silicio no es la excepción, puesto que sus átomos vibran ante el aumento de la temperatura; cuanto mayor sea el calor, mayores serán las vibraciones. Si las vibraciones son lo suficientemente fuertes, se provoca el desprendimiento de uno de los electrones de la órbita de valencia y entonces queda un espacio libre denominado hueco (figura 4). Debido a este hueco, el átomo se comporta como una carga positiva y, como la suma de sus protones es mayor que la de sus electrones, cual-

quier electrón libre que se le acerque será capturado para compensar su carga total. En un cristal semiconductor de silicio se originan igual cantidad de huecos que de electrones libres; en consecuencia, estos últimos se desplazan aleatoriamente de un átomo a otro, provocando el proceso que se conoce como "recombinación". El tiempo que transcurre entre la liberación y la recombinación de un electrón, se llama "tiempo de vida"; pero éste es tan corto que puede durar apenas entre unos cuantos nanosegundos (1 X 10-9 seg.) o sólo algunos microsegundos (1 X 10-6 seg.). Considerando las características anteriores, se deduce que el silicio se comporta más bien como un aislante cuando está químicamente puro porque sólo contiene algunos electrones libres, producto del efecto del calor.

Movimiento de cargas Figura 4 Cuando una energía es lo suficientemente fuerte, se provoca el desprendimiento de uno de los electrones de la orbita de valencia, y entonces queda un espacio libre denominado "hueco". Hueco

N

26

-

N

Si colocamos una muestra de silicio intrínseco entre un par de placas conductoras y las conectamos a una batería, el voltaje aplicado ejercerá los siguientes efectos sobre los electrones libres: a) La placa conectada al polo negativo de la batería, repele los electrones libres hacia el lado opuesto (placa positiva); entonces, los electrones viajan a través del material realizando continuos saltos desde su órbita externa hasta el hueco más próximo, y en cada salto el electrón se recombina dejando un hueco en la

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posición que acaba de desocupar; y así continúan hasta alcanzar el extremo donde se encuentra la placa positiva. Los electrones pasan del semiconductor a la placa y de ésta al interior de la batería. b) Al mismo tiempo que un electrón sale del semiconductor con destino a la placa positiva, su lugar es ocupado por otro que proviene de la placa negativa volviendo a iniciar el ciclo, produciendo así millones de recombinaciones durante el proceso. El resultado de este experimento es una pequeña corriente eléctrica circulando a través del semiconductor. Mencionamos anteriormente que un hueco (hole en inglés) es la ausencia de un electrón en un átomo que genera una carga positiva. Ahora bien, si consideramos a los huecos como entidades eléctricas, deduciremos que se desplazan en sentido opuesto al de los electrones; es decir, se trasladan del polo positivo de la batería al polo negativo. Cuando se aplica un potencial eléctrico al material, la placa positiva atrae a los electrones libres de los átomos del semiconductor; y cuando los electrones atraviesan la unión, dejan un hueco en el sitio del que salieron; a su vez, estos huecos atraen a los electrones libres más próximos; entonces estos últimos abandonan su respectivo lugar, creándose así otros huecos. En ese momento, los huecos se han desplazado ya por dos niveles y, como el proceso es continuo, "viajarán" a través del material hasta alcanzar la placa negativa, donde serán empleados por otros electrones. El proceso no aumenta ni disminuye, ya que por cada electrón que sale del material ingresa otro por el lado opuesto; y lo mismo sucede con los huecos: por cada hueco que se recombina con un electrón, se genera otro cuando el primer electrón sale del material. Ahora bien, denominamos "portadores negativos" a los electrones y portadores positivos a los huecos, ya que transportan carga eléctrica

Dopado de un semiconductor La corriente eléctrica que circula por un semiconductor intrínseco es muy débil (recuerde que éste se comporta casi como un aislante). No obstante, para aumentar la intensidad de la corriente que lo atraviesa, se recurre a un proceso que se denomina dopado. El dopado consiste en agregar al semiconductor intrínseco o puro, átomos cuya órbita externa contenga tres o cinco electrones, esto con objeto de proporcionarle huecos o electrones libres adicionales. A los elementos que se utilizan para el dopado de semiconductores, se les llaman "impurezas donadoras"; entre ellos destacan el Boro, el Aluminio y el Galio, con tres electrones en su órbita externa; así como el Fósforo, el Arsénico y el Antimonio, con cinco electrones en su capa de valencia. La elaboración de un semiconductor dopado, consiste en fundir primero el Silicio puro y añadir el elemento que actuará como impureza donadora; las cantidades serán determinadas por el fabricante (figura 5). Mientras mayor sea la cantidad de impurezas agregadas, mayor será la conductividad del material y menor su resistencia eléctrica, y viceversa.

Figura 5 La fabricación de los semiconductores es una de las industrias más versátiles y modernas de la actualidad.

de una posición a la otra. Es importante señalar que en un semiconductor, la corriente es el efecto combinado de huecos que se trasladan en un sentido y de los electrones que lo hacen hacia en el otro.

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resistores de carbón. No obstante, diferentes combinaciones de ellos dan origen a dispositivos de gran versatilidad, tales como los varistores, húmetros, diodos, transistores, tiristores e incluso los circuitos integrados. En realidad, los diodos y los transistores se inventaron antes del desarrollo tecnológico de los semiconductores, por medio del llamado "tubo de vacío". La invención del tubo de vacío (también llamado "válvula electrónica") permitió que se construyeran los primeros aparatos electrónicos; éstos sin embargo eran grandes y pesados, por las propias dimensiones del tubo. Sólo hasta que se descubrió que diversas combinaciones de semiconductores daban lugar a componentes cuyos efectos son similares a los del tubo de vacío, fue posible construir aparatos electrónicos de pequeñas dimensiones.

Cuando un semiconductor presenta alta conductividad eléctrica, se dice que es altamente dopado; cuando presenta alta resistencia, se dice que tiene un dopado bajo.

Semiconductor tipo P Cuando se dopa el Silicio intrínseco con átomos que tienen tres electrones de valencia (trivalentes), se forma un semiconductor positivo (tipo P), esto se debe a que adquiere la capacidad de aceptar electrones libres al poseer una mayor cantidad de huecos. Por tal motivo, se dice que los semiconductores tipo P son portadores mayoritarios de huecos y portadores minoritarios de electrones.

Semiconductor tipo N Cuando el silicio intrínseco se dopa con átomos que tienen cinco electrones de valencia (pentavalentes), se dice que es un semiconductor negativo (tipo N); siempre es capaz de donar electrones porque el número de éstos supera al de los huecos. Entonces, los semiconductores tipo N son portadores mayoritarios de electrones y portadores minoritarios de huecos.

El diodo semiconductor El diodo construido a partir del tubo de vacío, se ha sustituido por uno que utiliza materiales semiconductores; las ventajas de éste son sus dimensiones y peso menores, además de una mayor calidad y durabilidad. Un diodo semiconductor está constituido por un cristal semiconductor dopado en dos secciones, una tipo N y otra tipo P (figura 6A); su principal característica es conducir la corriente eléctrica en un solo sentido; o sea, posee polaridad.

Algunas aplicaciones Por sí solos, los semiconductores no son de gran utilidad ya que se comportan como simples

Figura 6

B

A Estructura de un diodo formado por un semiconductor dopado en dos secciones: una tipo P y otra tipo N

P + + + + + + + + +

Huecos

28

N - - - - - - - - -

Electrones libres Unión

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Esta sencilla peculiaridad le permite, por ejemplo, convertir la CA en CD, procesar una señal de alta frecuencia de radio y transformarla en una señal de audio, etcétera. Actualmente hay diversos tipos de diodos semiconductores, cada uno con una función específica; pero todos se basan en el principio de operación del diodo tipo PN. Estos diodos son diferentes entre sí por los materiales que emplean, los niveles de dopado y la forma de polarización; esto les permite trabajar en diferentes puntos de la curva característica de operación. Entre los tipos de diodos que más se utilizan en electrónica, está el de unión, el zener, el emisor de luz, el fotodiodo y el varicap (figura 6B).

El transistor En 1951, el triodo de Lee De Forest fue sustituido por una invención de William Shockley y sus colaboradores: el transistor de unión H. Hasta ese entonces, todos o casi todos los aparatos electrónicos eran construidos con tubos de vacío o bulbos.

A

Por supuesto, el transistor realiza las mismas funciones que un triodo: es rectificador, relevador, modulador y amplificador, aunque de tamaño más pequeño; además consume menos energía, su tiempo de vida es mucho mayor y la cantidad de calor que disipa es mínima, por lo que puede operar a temperaturas muy bajas. El transistor está formado por un cristal de silicio dopado en tres secciones (figura 7A): dos secciones P y una N o dos secciones N y una P; de ahí que a estos tipos de transistores se les denomine PNP y NPN, respectivamente. Las terminales de un transistor se denominan "emisor", "base" y "colector", independientemente del tipo que sea. En los transistores NPN, la corriente eléctrica entra por el emisor, sigue por la base y sale por colector; en los transistores PNP, la corriente entra por el colector, sigue por la base y sale por el emisor. La principal característica del transistor, es que permite que con una pequeña corriente en su base se obtenga un aumento en la cantidad

Figura 7

Estructura de un diodo formado por un semiconductor dopado en tres secciones: una tipo P y dos tipo N o viceversa.

Colector

N

P

N

Base

Emisor

Colector

P

N

P

Emisor

Base

B Uno de los primeros transistores utilizados comercialmente en 1950, y los diferentes tipos que actualmente se emplean.

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de corriente que lo atraviesa; esta última sigue las variaciones de la señal aplicada, estamos hablando del principio de amplificación. Con el transistor en función de amplificador, se han podido construir innumerables circuitos electrónicos para muy diversas aplicaciones. Entre los diversos tipos de transistores existentes, destacan el bipolar y el de efecto de campo (figura 7B).

El varistor El varistor es otro dispositivo elaborado con materiales semiconductores que conduce electricidad sólo cuando el voltaje supera cierto valor específico. Si se alimenta al varistor con un voltaje menor al valor de ruptura (especificado por el fabricante), su resistencia será tan grande que ninguna corriente eléctrica circulará por él. Mas si el voltaje aplicado alcanza o supera el valor de ruptura, su resistencia decaerá instantáneamente hasta casi cero ohms; así, permitirá que la corriente eléctrica lo atraviese (figura 8).

Figura 8 180 V (voltaje de línea)

180v

El varistor no conduce

200 V (voltaje de línea)

180v

El varistor conduce

El tiristor

Gracias al comportamiento que acabamos de explicar, el varistor se utiliza principalmente como dispositivo de protección de línea. En realidad, el varistor (también llamado supresor de transitorios) equivale a dos diodos zener puestos en serie, pero en sentidos opuestos (vea el artículo "Diodo Zener" en Electrónica y Servicio No. 11).

El húmetro El húmetro está formado por una base aislante, sobre la cual está grabada una línea curva de

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material semiconductor (generalmente de óxido de silicio); su función es detectar los niveles de humedad ambiental. Al conectarse en serie con una fuente de alimentación y una carga, el dispositivo presenta un valor de resistencia eléctrica que depende de la humedad en el ambiente (entre mayor sea la humedad menor será la resistencia, y viceversa). Por sus características, los húmetros se emplean en circuitos electrónicos con aplicaciones de control atmosférico. La conductividad o la resistencia eléctrica de los húmetros varía, porque las moléculas de agua suspendidas en el aire circundante se depositan sobre el óxido semiconductor y así se logra un enlace iónico que permite el paso de la electricidad sobre la superficie del material. Esto significa que las moléculas de agua dopan al óxido semiconductor, con lo cual se obtiene el mismo efecto que cuando se dopa un semiconductor intrínseco con impurezas donadoras (como en el caso de los diodos o transistores). Por esta razón el fabricante designa una zona de operación para cada dispositivo, en donde el valor de la resistencia se considera confiable. Por sí solos, los húmetros no son de gran ayuda; requieren de un conjunto de circuitos analógico/digital que permitan convertir el valor entregado (analógico) en un valor representativo (digital).

Un tiristor es un dispositivo que utiliza retroalimentación interna para funcionar como amplificador en conmutación (figura 9). Está formado por un semiconductor dopado en más de tres secciones, y se utiliza generalmente en electrónica industrial para controlar grandes cantidades de corriente de carga en motores (control de velocidad), calentadores (control de temperatura), sistemas de iluminación (control de intensidad de luz), etcétera. Podemos encontrar en nuestras casas un tiristor en los llamados dimmer, que son controles de iluminación para las lamparas incandescentes. El tiristor es un dispositivo semiconductor de tres terminales, de las cuales – a través de un

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Figura 9

do y el TRIAC (tiristor de corriente alterna), que permite el paso en ambos sentidos.

Tiristor

El circuito integrado

potencial llamado "voltaje de disparo"– una de éstas controla el paso de la corriente eléctrica entre las otras dos. La característica más importante del tiristor consiste en que, una vez aplicado el voltaje de disparo, se mantiene conduciendo electricidad por tiempo indefinido en tanto no se interrumpa la alimentación del circuito. Los dos tipos más importantes de tiristores son el SCR (rectificador controlado de silicio), que permite el paso de la corriente en un solo senti-

El circuito integrado apareció en la década de los setenta. Se le denomina "integrado", porque se compone de cientos de elementos interconectados y dispuestos sobre una misma base de material semiconductor. La interconexión de los componentes que lo forman, se realiza durante el proceso de fabricación original, en una sola base de algunos milímetros cuadrados (figura 10). En realidad, un circuito integrado está compuesto por cientos de dispositivos de tamaño microscópico (resistores, diodos, varistores, transistores, etc.) interconectados. Así que la función global de cada circuito integrado puede variar, dependiendo de los dispositivos con que cuente. En cuanto a tamaño, rendimiento y capacidad de integración, las ventajas que representa este tipo de tecnología son obvias. A la fecha, casi todos los aparatos electrónicos cuentan con circuitos integrados; los encontramos, tanto en un pequeño radio-receptor, como en un televisor, un automóvil, un aeroplano, y hasta en los modernos satélites de comunicaciones.

Figura 10 Los circuitos integrados son bloques pequeños de material semiconductor que contiene en su interior un conjunto de dispositivos interconectados, y que realizan una función determinada.

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LA OPERACION DEL DVD Armando Mata Domínguez

Qué es el DVD

Las siglas DVD provienen del término Disco Versátil Digital, utilizado para designar tanto a los reproductores que emplean este nuevo sistema, como a los discos con este formato. En el artículo “Del fonógrafo al disco versátil digital (DVD)” publicado en el número 3, explicamos principalmente el formato DVD. Ahora, en este artículo nos concentraremos en algunos aspectos funcionales y en la estructura de estos equipos.

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Desde el punto de vista técnico, el formato empleado para los discos CD y DVD es fundamentalmente el mismo; la diferencia radica principalmente en la capacidad de almacenamiento de datos que cada uno presenta. Un disco DVD puede almacenar información de audio y video simultáneamente, con un tiempo de duración similar al de una película. Esta característica es de resaltar, si consideramos que su diámetro es similar al disco CD de audio (12 cm). El aumento en la capacidad de almacenamiento es el resultado de la densidad de datos, aumentada por la menor distancia entre los tracks; esto significa que la distancia de giro de la espiral se ha reducido de 1.6 a 0.74 micras. Además, las dimensiones de los pits se han modificado de 0.83 a 0.4 micras (figura 1). Con esto un disco DVD alcanza la capacidad de almacenar hasta 4.7 Gbytes en una sola de sus capas.

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Figura 1 1.6µm separación

CD 0.80µm mínimo

0.74µm separación

0.4µm mínimo

DVD

Por salir del objetivo del presente artículo, le recomendamos que revise los aspectos de grabación de datos y métodos de lectura en el número 3 de esta revista.

Versatilidad de funciones Ahora bien, las ventajas de almacenamiento de datos que brinda el formato DVD son aprovechadas por los equipos reproductores para ofrecen una variedad de funciones, y que sólo pueden lograrse con un sistema de almacenamiento de esta capacidad; las más sobresalientes son: 1) Selección del idioma. Puede hacerse mediante control remoto, y si es el caso que la propia película contenga subtítulos en 32 idiomas, la selección de cualquiera de ellos se hace por el mismo medio. 2) Función de multiángulo. Para ofrecer distintas vistas de una misma toma, en el caso de películas que se hayan filmado con varias cámaras de video en diferentes posiciones, el reproductor de DVD cuenta en su control remoto con la tecla angle, por medio de la cual el usuario puede activar esta función para elegir el ángulo de imagen que más le agrade. 3) Funciones de multihistoria y clasificación de película. La primera permite al usuario disfru-

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tar hasta de nueve señales simultáneas, por lo que el usuario puede elegir aquella que más le agrade. En tanto, la función de clasificación de historia, ofrece la posibilidad de calificar a la película en turno como apta para toda la familia (A), para adolescentes y adultos (B) o sólo para adultos (C), de acuerdo con las características de los espectadores. Ambas funciones se habilitan por medio del control remoto. 4) Audio Dolby Digital. Para complementar la calidad de la imagen, el reproductor de DVD cuenta con un sistema de Audio Dolby Digital, conformado por dos canales en el frente y dos canales en la parte posterior (o de surround). El equipo también tiene un canal de audio central, que se encarga de reproducir únicamente voces y un canal extra exclusivo para la reproducción de sonidos dentro de la gama de 3 a 120 Hz (que a pesar de ser inaudibles, gracias al efecto de vibraciones proporcionan cuerpo al sonido). 5) Reproducción de CDs de audio digital. Además de todo lo anterior, el reproductor de DVD es capaz de reproducir en forma totalmente normal los CDs de audio convencionales.

Tipos de discos En el sistema DVD, se emplea un disco de alta densidad que puede almacenar información equivalente a la de varios discos de audio, dependiendo del tipo de disco. Con base en ello, pueden identificarse cuatro tipos diferentes de discos DVD: • Disco de una cara y una capa, con capacidad de 4.7 gigabytes. • Disco de dos caras y una capa por cara, con capacidad de 9.4 gigabytes. • Disco de una cara doble capa, con capacidad de 8.5 gigabytes. • Disco de doble cara y doble capa, con capacidad de 17 gigabytes. Considerando los datos anteriores, en un disco de una cara y una capa es posible almacenar 133 minutos de película con pistas de audio en tres

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idiomas y subtítulos en cuatro. Esta referencia, sirve para calcular la capacidad de almacenamiento en minutos que tendría un disco de doble capa y doble cara. La posibilidad de almacenar esta cantidad de imágenes en un disco relativamente pequeño, se logra gracias al uso de la tecnología MPEG2 (MPEG = Moving Picture Experts Group o Grupo de Expertos en Imágenes en Movimiento integrantes de la Organización de Estándares Internacionales y que trabajan en la investigación de técnicas de compresión). La tecnología MPEG2 es un sistema de compresión de 20 pasos, que permite almacenar imágenes complejas –y con mucho movimiento– en área más pequeñas; lo cual permite mantener la calidad de imagen de 500 líneas de resolución (tabla 1). Recuerde que la cantidad de líneas de resolución determina la calidad de imagen: a

Tabla 1 Formato VHS

240 líneas de resolución

Formato SVHS

400 líneas de resolución

Formato V8

280 líneas de resolución

Formato HI 8

400 líneas de resolución

Formato HI 8 XR

440 líneas de resolución

Formato DVD

500 líneas de resolución

mayor cantidad de líneas, mejor calidad de imagen.

Estructura del reproductor de DVD Para describir la estructura de estos equipos, tomaremos como referencia el modelo DVP-530D de la marca Sony, que es un reproductor de un solo disco (figura 2).

Figura 2

Vista posterior

Salida de audio S.1

Salida de video y audio por líneas

Salida de componente video

Salida de S-video

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M

M

SLED MOTOR

M001 LOADING MOTOR

MS-29 BOARD

M

SPINDLE MOTOR

TRACKING COIL

FOCUS COIL

DVD/CD PDIC

OPTICAL DEVICE

BASE UNIT

RF

TK-51 BOARD

IC304 IC402, 403 16M SDRAM

IC401

Parallel BUS

SW-315/317 BOARD

SWITCH

IF CON

IC201

Serial BUS

SYSTEM CONTROL

IC202

IC502 V EQ/NR

S550D/S705D

AV DECO DER

S530D/S550D/S705D

FL-97/99/101 BOARD

ND201

16M NAND-F

S550D/S705D

IC601

HGA

CDDOUT, CDDATA, CDBCK, CDLRCK

SD 0-7

SPINDLE/SLED LOADING MOTOR DRIVE

SERVO DSP

IC701

IC303 ARP2

16M DRAM

IC602

DVD RF, CD RF

MB-82/85 BOARD

IC802

FOCUS COIL/ TRACKING COIL/ DRIVE

IC801

DVD/CD RF AMP DIGITAL SERVO

IC001

Diagrama a bloques

PDO 0-7

Figura 3

PDI 0-7

16FLASH

1M SRAM

SWITCH

-12V EVER5V

FR-146/148/150 BOARD

SWITCH

IC203 S-LINK

S330/S530D: US, Canadian S550D

4K EEPROM

IC201

IC205

JOG UNIT

AUDIO DSP

IC501

IC204

SPDIF, ACH12, ACH34, ACH56, BCK, LRCK

-3.3V +5V A+12V M+12V

AUDIO 5.1CH DAC

IC905-907

S530D/S550D/S705D

AUDIO 2CH DAC

IC902

SPDIF

VIDEO G/Y VIDEO R/B - Y VIDEO B/R - Y

S530D/S550D/S705D

VIDEO V VIDEO Y VIDEO C

S705D

LPF

SRV902UC BOARD SW REG

T901

AC10V

HP-109/111 BOARD

RY-12 BOARD

HEADPHONE AMP

LPF, GAIN CONTROL

HS-030SF/030SH BOARD

+3.3V +5V +12V -12V EVER5V

AUDIO L,R AUDIO LS, RS AUDIO C, LFE

AUDIO LT, AUDIO RT

VIDEO BUFFER

VIDEO BUFFER

AU-208/210/212 BOARD

VIDEO 1, 2

S-LINK

5, 1CH OUTPUT

PHONES

AUDIO OUT 1, 2

DIGITAL OUT

COMPONENT VIDEO

SVIDEO 1, 2

Figura 4

Fuente de alimentación Relay

Amplificador RF y circuito servo

Ensamble de SW de encendido y sensor IR

Sección de audio

Entrada para audífonos Switch surround Circuito de procesamiento digital

Sistema de carga Switch de funciones

En la figura 3 se presenta el diagrama a bloques con las principales secciones que integran al equipo. Y en la figura 4 puede observar la estructura física de las secciones más sobresalientes. Ahora expliquemos el sistema.

Figura 5

Proceso de las señales En sentido estricto, la reproducción inicia cuando el equipo es conectado a la red de VCA y la fuente de alimentación comienza a proporcionar los diferentes voltajes que requiere cada una de las secciones del equipo. La fuente de alimentación que se utiliza en este modelo, es de tipo conmutada (figura 5); y es que las múltiples ventajas que estas unidades ofrecen, garantizan el buen funcionamiento del aparato.

ELECTRONICA y servicio

37

Figura 6 El Pick up dual discreto integrado en los equipos Sony, cuenta con un diodo láser separado para la lectura del disco DVD y CD. Esto asegura una precisa y original reproducción de ambos formatos.

Al insertar el disco DVD, la señal de RF es leída por el rayo láser, y es transformada en un voltaje de señal por el optical pick up (figura 6); luego es aplicada al amplificador de RF IC001, el cual se encargará de mejorar y reforzar la lectura de los datos digitales. Posteriormente, esta señal de RF es aplicada al decodificador IC303 y se almacena temporalmente en una memoria de 16 MB (IC304). De esta forma, se crean cuadros de imagen para poder modificar o decodificar la información grabada en formato MPEG2 y regresarla a su formato original. Así, las señales de video, audio y la información de control están contenidas en el disco, y se aplican al decodificador de video IC401. La información de control es separada del mismo circuito decodificador de video IC401, y se aplica al sistema de control IC202. Esta información es utilizada por el MPU o microcontrolador para controlar todas las funciones del equipo y proporcionar información al usuario a través del display o visualizador. Dentro del mismo circuito decodificador IC401 (figura 7), la señal es procesada por un convertidor digital-análogo (DAC), el cual convierte la señal de video digital en una señal de video análoga. Esta señal análoga se entrega como señal

38

de componente de color, como señal de video compuesta o como señal de supervideo (S-video). Aprovechando cualquiera de estas tres variantes, y dependiendo de la conexión realizada en la parte trasera del aparato (previamente a los bornes de salida), la señal que sale del decodificador pasa a través de un amplificador acoplador de impedancias (emisor seguidor).

Figura 7 Tarjeta MB-82/85, la cual contiene al circuito decodificador IC401, al sistema de control IC202, los circuitos de servo, la memoria y los convertidores DAC.

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Este amplificador es un montaje que se utiliza para mantener las altas frecuencias en la señal de imagen y determinar su definición; para ello, la señal se amplifica hasta alcanzar un nivel estándar de 1 a 1.5 voltios. Por su parte, la señal de audio es separada por el decodificador del sistema para ser aplicada al convertidor paralelo-serial IC501. Este convertidor recibe señales de datos en serie, y entrega señales en paralelo que serán aplicadas al convertidor DAC (IC902) para obtener la señal de audio en estéreo. La señal original de audio también es aplicada al decodificador AC-3 (IC905-907), que decodifica (demodula) la señal produciendo señales para 5.1 canales de audio: 4 canales para el sonido frontal y posterior, tanto izquierdo como derecho; un canal central principalmente para la voz de los actores; y un canal que sólo reproduce frecuencias de 3 hz. a 120 hz. El resultado es un sonido 100% digital, conocido como Dolby Digital (tabla 2). Tabla 2 Estructura del sonido Dd (canales y frecuencias) Señales independientes

5.1 Señales

Número de canales

3 + 2 + 0.1

Frecuencias de trabajo canales Frontales L y R

Hasta 20Khz estéreo

Frecuencia de trabajo bocina central

Hasta 20Khz. Monofónico

Frecuencia de trabajo canales posteriores

Hasta 20 Khz

Frecuencia de trabajo de Woofer

3Hz a 120Hz Monofónico

Después de que la señal digital de audio es convertida en señal de audio análoga, se filtra por redes de filtro del tipo de ganancia controlada –en el caso de señales estéreo o señales AC3– o se amplifica para la conexión de audífonos. Ambos casos, se llevan a cabo gracias a los componentes utilizados en la tarjeta de circuito impreso AU-208/210/212 (figura 8).

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Figura 8 Tarjeta AU 208/210/212

Circuitos del servo Los circuitos del servo en un reproductor DVD están compuestos por el servo de enfoque, tracking, desplazamiento o sled y de motor de disco o CLV. El método de operación de estos circuitos, depende del formato que se esté utilizando: DVD o CD. Veamos con más detalle cada uno de estos sistemas. • Servo de enfoque: DVD, CD método astigmático • Servo de tracking: DVD detección de fase diferencial verificada • Servo de tracking: CD sistemas de tres haces • Servo de CLV: DVD, CD Velocidad lineal constante • Servo de sled: DVD/CD método de integración

Circuito servo de enfoque Este sistema es común para los modos DVD y CD. La señal del recuperador óptico se aplica al amplificador de RF (IC001), el cual compara las señales (A+C) y (B+D) y envía el resultado al servo IC701 como señal de error de enfoque. La señal de control de enfoque es amplificada por el circuito drive IC801, mismo que se encarga de aplicarla a la bobina de enfoque (figura 9). Cuando un disco DVD es reproducido, el punto de enfoque es conmutado hacia la primera y segunda capa, dependiendo del tipo de disco que se esté empleando.

39

Figura 9

Figura 10

Fuera de foco

Correcto

Fuera de foco

A

B

A

B

A

B

D

C

D

C

D

C

1

2

A

B

D

C

3 B+D

B+D A+C

FE (Focus Error)

B+D

SERVO A+C 2 Tracking correcto

A+C

+ Amplificador de tracking

B+D

Circuito servo de tracking Este servo se encuentra estructurado por el circuito IC701 y el circuito amplificador de R.F, este último va a proporcionar el voltaje de señal de error. Cuando un disco CD se reproduce, las señales de E-F del pick-up se aplican al amplificador de RF IC001 para ser comparadas; el resultado se aplica al circuito servo IC701, como señal de error de tracking. Pero si se reproduce un DVD, las señales A-B-C-D del recuperador óptico se aplican al amplificador de RF IC001, para que primero compare las señales (A + C) y (B + D) y fije la polaridad (figura 10). La comparación de fase se aplica hacia el switch interno selector CD/DVD del amplificador de RF, como señal de error de tracking DVD. Esta pasa a través del amplificador RF IC001 para ser suministrada hacia el circuito de control del servo del tracking IC701; aquí es convertida en señal de control de tracking, y es enviada hacia el excitador ubicado dentro del circuito drive IC801. En la salida del excitador, la señal se inyecta a la bobina de tracking ubicada dentro del recuperador óptico. Y de esta manera se realiza el seguimiento del track de disco.

A+C 1ó3 Tracking incorrecto

Circuito servo del sled El desplazamiento del pick up se logra integrando el voltaje que envía el tracking; este voltaje es convertido en pulso dentro del circuito servo IC701 y cada pulsación es interpretada como una orden de deslizamiento del pick up. Después estos mismos pulsos son reforzados por el circuito drive IC801, el cual se encargará de habilitar al motor sled (figura 11).

Regiones El funcionamiento del reproductor de DVD es posible, siempre y cuando cada uno de los circui-

Figura 11 IC701

Integrador

Amp

IC801

Motor Sled

Drive

M

Circuito servo de CLV (velocidad lineal constante) El control de giro del disco se lleva a cabo en un circuito independiente que controla al excitador de motor de disco IC801 por medio de una señal de control; esta señal se obtiene al comparar una señal de reloj local de 27 Mhz (generada en el proceso de video) con la señal de datos leída del disco.

40

TE Drive de tracking

Al drive de tracking

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Figura 12

Figura 13

tos que acabamos de describir opere correctamente; y además, que el disco que se trate de reproducir esté en condiciones adecuadas. Esto último es importante, porque debe considerarse que el planeta se ha dividido en seis regiones con el único fin de evitar la «piratería» de discos y de equipos (figura 12). Esto significa que no se puede reproducir un disco DVD de una región determinada, en otra que no coincida con la del equipo que se esté empleando. Si, por ejemplo, se adquiere un equipo de la región 4 (que abarca desde México hasta Chile), éste sólo podrá leer discos que se hayan producido para la mis-

ma. El número de la región determinada para cada equipo está señala en una etiqueta que lo identifica (figura 13). Sin embargo, muy recientemente han aparecido en el mercado equipos de tipo multiregión, es decir, aparatos que pueden reproducir discos de cualquier región. Pero hay que tener cuidado en la adquisición de estos equipos, ya que además de su costo elevado, son introducidos al país por importadores y no por las firmas o compañías productoras, lo que significa que el servicio para estos equipos se ve limitado por la falta de información y de refacciones.

EL MECANISMO “S” EN LAS VIDEOGRABADORAS TRI-LOGIC José Luis Orozco Cuautle [email protected]

El sistema mecánico tipo S

Las videograbadoras actuales son muy versátiles, compactas y ligeras, además de que producen un mínimo de ruido y trabajan de manera más rápida. Una serie de máquinas que cumple estas condiciones son las llamadas “Tri-Logic”, de Sony, cuyos modelos más conocidos son SLV-L49, SLV-L52 y SLV-LX66HF. En este artículo explicaremos el funcionamiento del sistema mecánico de estos equipos, tomando como base el modelo SLV-L69HF, cuya principal característica es que posee un sistema mecánico denominado “tipo S”. 42

Las videograbadoras actuales son muy versátiles, compactas y ligeras, además de que producen un mínimo de ruido y trabajan de manera más rápida. Un ejemplo claro de estos avances son las videograbadoras Tri-Logic de la marca Sony, que a pesar de no presentar ninguna diferencia en relación con otros modelos, utilizan un mecanismo tipo "S" (figura 1). Los aspectos funcionales del mecanismo tipo S serán explicados enseguida.

1. Movimientos de enhebrado y desenhebrado de cinta En el caso de las videograbadoras Tri-Logic, como en cualquier otro modelo, el sistema mecánico se encarga de introducir el casete en el compartimento correspondiente, de extraer la cinta magnética para que sea enhebrada alrededor del cilindro y de colocarla en la posición adecuada; así, la máquina queda lista para rea-

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Figura 1

lizar las funciones de grabación o reproducción (figura 2). Para ilustrar lo anterior, observe el dibujo esquemático que se presenta en la figura 3; puede apreciar cómo la cinta, que sale del carrete S de suministro, en su recorrido por el sendero de cinta atraviesa la palanca reguladora de tensión TG1 (que se encarga de guiarla hasta llegar al cilindro). Una vez que la cinta semi-rodea al cilindro, alcanza la guía TG5 y continúa hasta la guía TG8, para finalmente llegar hasta el carrete T recolector. A todo este proceso se le conoce como “enhebrado de la cinta”. Cuando se presiona la tecla EJECT, la cinta es liberada por los postes-guía del sendero de cinta para ser devuelta al casete; entonces éste puede ser expulsado. De esta forma se completan los ciclos del proceso de carga y descarga.

2. Coordinación entre el sistema mecánico y el sistema electrónico Todos los movimientos que intervienen en las diferentes funciones que activa el sistema mecánico de una videograbadora (carga, descarga, enhebrado y desenhebrado de la cinta), son inducidos por el motor Cam (figura 4). También es importante señalar, que el sistema mecánico es accionado en su totalidad por un sistema electrónico o sistema de control (figura 5). Cuando el casete es introducido en la videograbadora, el sistema de control empieza a funcionar y el interruptor marcado como Rec Proof Cassette In se cierra; en ese momento, por la terminal 30 del circuito integrado IC160 se indica que el casete está adentro. Entonces, por la terminal 33 del mismo IC160 sale la señal que activa al circuito integrado Drive IC101 (terminal 4), para que determine la polaridad del motor Cam M903. La polarización se determina de acuerdo con la función activada por el usuario; es decir, como este motor es de corriente directa, para cambiar la dirección de su movimiento es necesario cambiar la polaridad que se le está aplicando. Veamos la forma en que esto ocurre.

3. Polarización del motor Cam El circuito integrado IC101 recibe, dependiendo de la función que le sea ordenada, diferentes niveles de voltaje.

Figura 2

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Figura 3

Tambor o drum

TG3 TG4

Cabeza ACE TG5

TG6

TG7

Capstan shaft Motor capstan

Pinch roller

x x

Cabeza FE

TG8

TG2

x

TG1

Sensor T

Sensor End

TG1 (banda reguladora de tensión)

Carrete S

Cuando el casete entra en la videograbadora, la terminal 33 le envía una señal al circuito integrado IC101; para ello, proporciona a la terminal 4 de éste un voltaje de 4.6 volts. Este voltaje activa el movimiento de carga, y en las termina-

T/S Led

Carrete T

les del motor M903 aparece la polaridad necesaria para efectuar la carga. Aquí es importante hacer una pausa para mencionar que el motor Cam, a través del sistema mecánico, mueve al switch Cam Encoder; éste se encarga de enviar la información hacia el sis-

Figura 4

Motor Cam

44

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Figura 5

Sistema de control

Take end sensor

IC-160

4.6v 2.2v 0v

+ 7

carga stop descarga

+ 6 Supply end sensor

33

Cam

Sistema de control

IC101

29 28 Drive led

20

2 10

4

2 - + M M903 + -

Cam encoder mecha posición

27 26

30 Rec proof cassette in

Eject

tema de control IC160, para indicar la posición en que se encuentra el mecanismo. Ahora bien, cuando por la terminal 4 del circuito integrado IC101 se reciben sólo 2.2 volts, éste entrega en su salida 0 volts; en consecuencia, el motor Cam no se mueve. Y cuando se presiona la tecla Eject, por su terminal 5 el circuito IC160 recibe la orden de expulsar la cinta; en respuesta, entrega por su terminal 33 un voltaje de 0 volts a la terminal 4 de IC101; éste, finalmente, genera una polarización inversa a la carga en el motor M903 y el proceso de descarga se lleva a cabo.

El objeto de analizar el funcionamiento del sistema de control, es resaltar el hecho de que en el proceso de carga y descarga solamente se utiliza una terminal del sistema de control; en cambio, en versiones anteriores se empleaban de 2 a 3 terminales.

Previo al ajuste Para desensamblar el mecanismo, es necesario retirar los tres tornillos que sujetan al mecanismo de carga frontal (figura 6).

Figura 6

1 2

3

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45

Figura 7 3

2

4

1

De la misma manera, también hay que retirar los cuatro tornillos que sujetan al ensamble del mecanismo con el chasis; al hacerlo, tome en cuenta que también tiene que separar algunos conectores para que el ensamble quede libre por completo (figura 7).

En la figura 8 tenemos la vista inferior del sistema; encontramos indicados los nombres de las partes principales.

Procedimiento para el ajuste mecánico Antes de ensamblar el equipo, es necesario, para la ejecución del procedimiento de ajuste del sis-

Figura 8

Freno del capstan

Banda

Motor capstan Palanca de deslizamiento

Engrane de transmisión del pinch-roller

Engrane CAM

FL slider

46

Worm wheel

Motor CAM

Engrane directo

Engrane polea

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Precisamente con el propósito de facilitar esta tarea, cada una de las partes cuenta con una serie de señalamientos que se deben respetar:

Figura 9A

Figura 9B

tema mecánico, que cada una de las partes de éste quede instalada en la posición previamente determinada por el fabricante.

1. El carrete S tiene una pequeña placa saliente que debe embonar con el hueco que se cuenta en el carrete T (figura 9A). 2. En la palanca de deslizamiento existe una flecha que debe coincidir con el eje en el que va colocada la propia palanca (figura 9B). 3. Para el ajuste del engrane Cam, se toman en cuenta cuatro puntos de ajuste: a) Existe una perforación que debe hacerse coincidir con la perforación ubicada en la parte inferior de la palanca de deslizamiento (punto A de la figura 10). b) Este engrane también tiene una flecha que se debe alinear con la marca localizada en la pieza metálica que soporta al engrane worm weel (punto B). c) Para ajustar el engrane de transmisión del pinch roller, hay que alinear las marcas de ambos engranes (punto C). d) Finalmente, el engrane Cam tiene una marca que debe coincidir con la separación que existe en la cremallera marcada como FL Slider (punto D). 4. Otro dispositivo que requiere de ajuste es el switch Cam, el cual tiene en su cuerpo una fle-

Figura 10

C

A

D Engrane CAM

B

Worm Well

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Figura 11

Figura 12 Pinch roller

Switch CAM

cha que debe coincidir con la que se encuentra en su base (figura 11). 3. Para ajustar la sección donde se encuentra el pinch roller de elevación (figura 12), debemos considerar los siguientes puntos: a) El engrane de transmisión del pinch roller cuenta con una pequeña perforación, y el engrane de presión tiene grabada una flecha en su superficie; ambas señales deben coincidir (punto A de la figura 13). b) En el engrane de presión de pinch roller, existe una segunda marca que debe coincidir con la marca que presenta el engrane de elevación (punto B).

c) El engrane de presión del pinch roller tiene una pequeña perforación que debe coincidir con el orificio en el chasis (punto C).

Verificación de los ajustes Una vez realizados los ajustes en la forma que acabamos de especificar, la videograbadora no debe presentar ningún problema. Como prueba, aplique 6 volts en los extremos del motor cam M903; esto es para verificar que el movimiento de todo el sistema mecánico se realice sin ningún contratiempo. Luego de tal comprobación, con toda confianza puede ensamblar el mecanismo.

Figura 13 Engrane de elevación

B

A C Engrane de transmisión

Engrane de presión

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PUESTA A TIEMPO DEL MECANISMO TIPO “O” DE VIDEOCAMARAS DE 8mm Armando Mata Domínguez

Introducción

Continuamos con la serie de tres artículos dedicados a la tarea de “puesta a tiempo” de mecanismos de videocámaras Sony de 8mm. Ahora nos corresponde hablar del sistema tipo O, el cual se utiliza en una amplia variedad de modelos de máquinas de tan prestigiada marca. Al igual que en el artículo anterior, el autor ha puesto especial atención en ilustrar los procesos y las partes citadas, por lo que este material es una fuente valiosa para quien se inicia en el servicio a videocámaras. ELECTRONICA y servicio

El mecanismo tipo O, se utiliza en algunos modelos recientes de videocámaras. Por ejemplo, Sony lo incorpora en sus modelos CCDV3, CCDV4, CCDV5, CCDF30, CCDF330, CCDF50, CCDF70 y CCDF500; y de hecho, las fallas más comunes que ocurren en estos aparatos, se relacionan precisamente con su sistema mecánico (tabla 1). En el presente artículo explicaremos, tal vez, la más importante y delicada tarea de corrección de anomalías de estos mecanismos: la sincronización o puesta a tiempo; mas cualquiera que sea la acción correctiva ejecutada, el ciclo de reparación debe cerrarse con la verificación del buen funcionamiento de la cámara de video. 49

Tabla 1 Problema específico

Síntoma

Soluci ón

1. Desajuste de guías

El equipo funciona en su totalidad, pero cuando se da la orden de grabar o reproducir la imagen (previamente grabada), aparecen franjas de ruido y audio entrecordado

Ajuste de guías utilizando una cinta correctamente grabada.

2. Brazos-guía desprendidos

No se puede expulsar el casete, porque el mecanismo está trabado. En el visualizador aparece la indicación caution.

Reacomodo de los brazos-guía

3. Brazos-guía dañados

El equipo funciona en su totalidad, pero cuando se da la orden de grabar o reproducir la imagen (previamente grabada), aparecen franjas de ruido y audio entrecordado.

Reemplazo de los brazos-guía

Acciones preliminares Obviamente, para tener acceso al sistema mecánico, el primer paso es retirar las cubiertas del equipo y las tarjetas de circuito impreso. En la figura 1 se muestra el panorama que tendremos entonces, lo cual marca el inicio –propiamente dicho– del proceso de reparación del mecanismo.

Desensamblado del sistema mecánico 1. Para retirar el carro de carga, primero libere los tornillos que se señalan en la figura 2; para separarlo del sistema mecánico, levántelo cuidadosamente.

Figura 1 Mecanismo tipo "O", sin tarjeta de circuito impreso

Eje del motor capstan

Cabezas de video

50

2. Retire los tornillos indicados en la figura 3, para que pueda remover la placa cubrecarretes; levántela ligeramente, a fin de que el led emisor de luz infrarroja y los sensores de inicio y fin de cinta sean liberados sin sufrir daño alguno. Es muy importante que la placa cubrecarretes no sea levantada en exceso, porque existe el riesgo de romper el cable flexible del led. Antes de retirarla, desmonte el brazo liberador-tensor de freno de los carretes del casete. 3. Como paso previo al desensamblado del mecanismo, debe retirarse el péndulo impulsor de los carretes de suministro (supply) y recolección (take-up). Para ello, con mucho cuidado quite primero la arandela plástica mostrada en la figura 4. Tome entonces el péndulo, y jálelo suavemente hacia arriba (pero asegúrese de que el sistema mecánico esté en posición de enhebrado o carga completa de casete –por supuesto, sin casete dentro). 4. Para retirar el subchasis, primero quite los tornillos señalados en las figuras 5A y 5B, así como el seguro tipo "E" que se localiza en una de las guías deslizadoras del mismo. Para separarlo del chasis, levante el subchasis ligeramente (no más de 5 cm). Proceda con precaución, porque si se excede puede dañar la unión del subchasis con el chasis principal. Esta unión, que consiste en un conector flexible de tipo plano, conecta conjuntamente a los sensores de inicio y fin de cinta del led emisor y a los sensores de rotación de carretes; y puesto que este conector se encuentra ligado a las conexiones del switch de modo o encoder, el subchasis no puede separarse por completo

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Figura 2

A extraer el carro, primero retire los tornillos que aquí se indican como "a" y "b". Para

a

a

b b

B Una vez removidos los tornillos

C

de la sección A, puede separarse de ésta el carro.

Retirando los tornillos de la sección B, el carro puede separarse de ésta.

Sección A del carro

Sección B del carro

Sección A del carro

del chasis. Es recomendable entonces que estos dos elementos queden tal como se indica en la figura 5C; mas si el sistema mecánico se coloca en posición de enhebrado, esta tarea se simplificará considerablemente.

Reparación de los brazos-guía Con el propósito final de reemplazar los brazosguía o reparar el sistema mecánico, lo primero

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que debe hacer es suministrar, con una fuente de alimentación, 4 ó 5 volts al motor de carga. La idea es que los brazos-guía se muevan como si estuvieran enhebrando y desenhebrando, para poder desensamblarlos y/o reemplazarlos (figura 6). Ahora bien, para retirar los brazos-guía, es necesario hacerlos girar de modo que se destraben de las partes señaladas en la figura 7. Es importante asegurarse de que las arandelas

51

Figura 3

Tornillo 1

Figura 4 Tornillo 2

Arandela plástica

Péndulo impulsor de carretes Carrete "S" Carrete "T"

Led IR, para sensores de inicio y fin de cinta

plásticas se encuentren en buen estado, ya que su holgura es causa de que a veces los brazos se desprendan; a su vez, esto origina que el mecanismo quede trabado totalmente. Para solucionar este problema, sustituya las arandelas por unas nuevas.

En el momento de colocar los brazos-guía, cuide que coincidan con los mismos orificios en que originalmente se encontraban (vea figura 7). Después alimente al motor de carga, de forma tal que proporcione movimiento suficiente para que los brazos-guía enhebren y conserven la posición que se muestra en la figura 8; aproveche esta posición para verificar la puesta a tiem-

Figura 5A Los tornillos aquí señalados son del tipo Philips con rondana deslizadora Tornillo

Figura 5B Imagen de acercamiento a un tornillo tipo Philips y ranura de deslizamiento

Seguro tipo "E"

52

Tornillo

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Figura 5C

Conector flexible del encoder, y sensores de inicio y fin de cinta

Subchasis desmontado

Brazos guía

Chasis principal

po del mecanismo. Apóyese en la figura 9, teniendo siempre en mente que los puntos especificados deben coincidir.

Figura 6 Para lograr el movimiento del mecanismo, con una fuente externa se deben aplicar 5 voltios a las terminales del motor de carga.

Ensamblado del sistema mecánico 1. Para colocar el subchasis en el chasis, la primera recomendación es que los brazos-guía estén en posición de enhebrado; proceda a colocar el subchasis sobre el chasis, de acuerdo Figura 7 Para sujetar el ensamble del brazo-guía, la placa metálica se inserta en el poste-guía y luego se desplaza media vuelta.

Brazo-guía de salida Motor de carga

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El ensamble queda sujeto con una arandela ubicada en la parte inferior.

53

Figura 8

Figura 9

Brazo guía de salida

Verificación de la sincronización mecánica Recuerde que el mecanismo debe estar en posición de enhebrado.

Brazo guía de entrada Orificios que deben quedar alineados

con lo que se indica en la figura 10. Es importante asegurarse de que se cumplan las condiciones especificadas en esta figura; entre ellas, la correcta posición del pinch-roller y de su brazo-guía deslizador. Una vez que el subchasis haya asentado correctamente sobre el chasis, coloque los 3 tornillos tipo Philips y sus rondanas deslizadoras. Sobre el brazo deslizador, coloque también el seguro tipo "E". 2. Antes de colocar la placa cubrecarretes, inserte el péndulo impulsor de carretes; éste tiene que ser fijado con su respectiva arandela plástica, y el led de luz infrarroja. Cuando coloque la placa, asegúrese de que quede dentro de las pestañas que se indican en la figura 11. Por último, coloque los dos tornillos de fijación y la palanca que libera el freno de los carretes del casete. 3. En el montaje del carro de carga, es importante no introducirlo por completo en su sitio; inicie colocando su primera mitad, y asegúrese de que asiente perfectamente en sus dos partes metálicas; así será más fácil colocar los cuatro tornillos sujetadores. Los pernos-guía del carro tienen que embonar en las ranuras sujetadoras del subchasis (figura12). Cuando ensamble la segunda mitad del carro, revise que también asiente perfectamente (figura 13). No importa que por ahora esta mitad quede abierta; cuando la verificación sea realizada, se acoplará automáticamente a la primera.

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Orificios que deben quedar alineados Orificio del engrane (debe coincidir con el orificio del chasis)

Verificación del sistema mecánico Es recomendable que luego de ensamblar por completo el sistema mecánico, se aplique alimentación al motor de carga. Esto tiene un doble objetivo: verificar que los movimientos mecánicos sean correctos y, como ya se mencionó, hacer que la segunda mitad del carro embrague en la sección fija.

Figura 10 Tornillos

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Figura 11

Antes de colocar la placa cubrecarretes, con ella misma y las pestañas plásticas de la base del led IR, el ensamble de éste debe asegurarse.

Cuide que los movimientos mecánicos coincidan uno a uno, para que se logre una posición correcta de desenhebrado. Con el propósito de comprobar que se producen los movimientos correctos para la función de enhebrado, invierta

la polaridad del voltaje aplicado al motor de carga.

Indicaciones finales Si todo lo descrito anteriormente coincide, sólo resta colocar las tarjetas de circuito impreso y la

Figura 12 Pernos-guía

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Figura 13

55

sección de cámara, así como alimentar al equipo con su batería o cargador correspondiente. En cuanto a la prueba de reproducción de imágenes, habrá que utilizar un videocasete que haya sido grabado correctamente. Si en la imagen aparecen franjas de ruido y audio entrecortado, significa que los brazos-guía sustitutos deben ajustarse; para ello, primero afloje ligeramente los tornillos prisioneros que los sujetan (figura 14) y gire el brazo-guía correspondiente. Dependiendo del tipo de distorsión que aparezca en la pantalla, gire el brazo-guía hasta lograr la estabilización de la imagen y la eliminación de las franjas de ruido. Una vez eliminadas las anomalías en la imagen, apriete fuertemente los tornillos prisioneros de los brazos-guía. Un método rápido y fácil para comprobar el ajuste, consiste en adelantar o atrasar la imagen con ayuda de las teclas FF o REW. La ima-

Figura 14 Con los tornillos prisioneros de los brazos-guía, se aseguran los postes.

gen debe aparecer con un máximo de tres franjas de ruido; si es así, quiere decir que el ajuste ha sido realizado correctamente.

REPRODUCCION DE LA SEÑAL DE CROMA EN VIDEOGRABADORAS SONY Carlos García Quiroz

La señal de croma En el artículo anterior de la serie sobre videograbadoras Sony SLV-L40MX, mencionamos que, en el proceso de grabación, la señal de croma es convertida de 3.58 MHz a 629 KHz y desplazada en fase 90 grados para que pueda ser reproducida correctamente por las cabezas de video. En esta ocasión estudiaremos las etapas que dicha señal atraviesa durante el modo de reproducción, así como los principales circuitos que intervienen durante el proceso. Incluiremos también los diferentes oscilogramas que produce esta señal durante su recorrido, a fin de que el técnico pueda detectar las variaciones que llegan a presentarse en ella, y tenga una referencia para localizar fallas. ELECTRONICA y servicio

Como punto de partida observe la figura 1. Advierta que la señal de RF es detectada por las cabezas de video; posteriormente atraviesa el circuito preamplificador y es filtrada para separar la señal de FM de luminancia de la señal de color. La señal de color, convertida previamente en 629 KHz, atraviesa por el circuito de control automático de color (ACC) para mantener un nivel de color constante.

Función de las etapas posteriores al ACC En el convertidor ascendente de frecuencia principal, la señal de 629 KHz se combina con la señal de 4.2 MHz –cuya fase está desplazada 90 grados en cada línea– para obtener una señal de 3.58 MHz. Ello restablece la fase original de los componentes de color de cada línea H.

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Figura 1 Diagrama a bloques del proceso de la señal de croma en el modo PB. BPF IC CH1 Pre-amp Pre-amp

629kHz

Selector de cabezas

CH2

629kHz

Acc

629kHz

Convertidor principal de frecuencia

3.58MHz

4.2MHz

BPF

Al circuito de procesamiento de luminancia PB.

Convertidor de sub-frecuencia Señal compuesta a la línea de salida y modulador RF Mix amp

PBH Sync Convertidor de fase 90˚

Luminancia del circuito de proceso de luminancia

629kHz

Color killer DET

Burst de -emphasis

Comb filter

Por otra parte, aunado al desplazamiento en fase de 90 grados en el rango de línea, la señal de 4.2 MHz es también corregida en frecuencia y fase por los circuitos de control automático de frecuencia (AFC) y de control automático de fase (APC). El circuito de APC sigue de forma automática las variaciones de frecuencia de la señal de 629 KHz en la cinta, para sincronizar una señal generada internamente en la reproducción de la señal de color. La frecuencia es corregida y utilizada como señal de entrada para el circuito de rotación de fase de 90 grados.

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APC DET

3.58MHz Local osc. (X'TAL)

BPF

La señal de salida del circuito de rotación de fase (629 KHz) se mezcla en el convertidor de sub-frecuencia con una señal estable de 3.58 MHz. Este convertidor produce la señal de 4.2 MHz, necesaria para alimentar al convertidor principal de frecuencia y para elevar –de 629 KHz a 3.58 MHz– a la señal de color durante la reproducción. De esta forma, en la salida del convertidor de frecuencia principal se encuentran la señal de color de 3.58 MHz y las señales de suma y diferencia. Enseguida, por medio de un filtro pasa-banda (BPF) se admite solamente a la señal de 3.58

ELECTRONICA y servicio

Figura 2 Proceso de la señal de color en el modo PB.

Sub conv

3a IC260 PIN22 PB Y/C

15 C-LPF

IC 201 Y/C Processor audio processor (mono)

Sub BPF

Y-Processor

ACC Amp

Main conv P BPF 1

BPF 2 R Señal Y P FBC

Y/C MIX

KIL B.O

CNC

R

NAP

OV/OH INS

BPF 3c Video out V mod out

38

Video Amp

3b 45

46

C237 0.01µF

MHz –que continúa hacia el filtro tipo peine (comb filter), el cual elimina la modulación cruzada (crosstalk). La etapa final, antes de que la señal de color se combine con la de luminancia, ocurre en el circuito de desenfatización del burst. Este circuito restablece el burst de color que fue preenfatizado en el proceso de grabación, para regresarlo a su nivel normal; conjuntamente con él, trabaja el circuito supresor de color. Cuando se reproduce una grabación en blanco y negro, o la señal de color grabada es muy débil o la fase no está sincronizada, el circuito supresor de color procede a anular al circuito de desenfatización del burst. Por lo tanto, las señales de color parásitas no pasarán por los circuitos de salida. Pero si la señal de color está bien, se combinará con la señal de luminancia para producir la señal de video compuesta NTSC. Con excepción de los filtros, los osciladores de cristal y los componentes de soporte, la mayoría de los circuitos se alojan en circuitos de integración a gran escala (LSI).

ELECTRONICA y servicio

Diagnóstico de fallas Muchos de los problemas que se presentan en videograbadoras, ocurren en el modo de reproducción. Por tal motivo, el técnico debe ser suficientemente capaz de identificar si el problema se origina durante el procesamiento de video, en el servo o en cualquier otro circuito que pueda afectar la calidad de la imagen reproducida. Veamos las distintas formas en que la falla se manifiesta.

Casos típicos 1) Si la imagen se puede apreciar, aunque sea débil o ruidosa, significa que el problema se localiza en los circuitos de procesamiento de video; sospeche de una falla en las cabezas de video. 2) Si la imagen se aprecia durante algunos segundos, y después la pantalla se pone blanca o azul, es señal de que existe un problema en el circuito de control de cabezas o de que el viaje de la cinta está fuera de posición.

59

3) Si la imagen en reproducción es invadida por barras de ruido que la atraviesan "rítmicamente", se trata de un caso típico de problemas en el servo de drum (tambor) o de capstan (cabrestante). (Nota: en los próximos artículos abordaremos el tema de la sección del servomecanismo; entonces indicaremos los procedimientos para localizar estas fallas.) 4) Si en la parte superior e inferior de la imagen aparecen barras de ruido estacionarias, el problema se origina en la trayectoria de cinta. Las barras de ruido también pueden ser causadas por un incorrecto ajuste de conmutación de las cabezas.

Figura 3 A

Oscilogramas en IC210 de la señal de color en el modo de reproducción

B

C

60

Observación En su mayoría, los circuitos que intervienen en el proceso de la señal de video se incluyen en circuitos integrados. De tal suerte, la localización de fallas en el modo de reproducción debe realizarse examinando la señal en los puntos de salida de dichos circuitos, para el procesamiento por componentes externos. Otro recurso que puede utilizarse de manera efectiva, es la aplicación de una señal en puntos estratégicos.

La señal de croma en la videograbadora SLV-L40MX Recordemos que durante el modo de reproducción, la señal Y/C proviene de las cabezas de reproducción y atraviesa IC260 hasta salir por la terminal 22 (figura 2). Luego entra a IC201 por la terminal 15 (figura 3A), en donde se separa de la señal de luminancia para su procesamiento; hasta aquí, la señal de color mantiene su frecuencia en 629 KHz. La señal Y/C atraviesa el filtro pasa-bajas (en donde se separa la señal de color) y alcanza al control automático de color para llegar hasta el convertidor principal; éste trabaja con una portadora de 4.21 MHz. En la salida del convertidor hay únicamente réplicas de la señal de color, pero situadas en distintos rangos de frecuencia. (Estas réplicas entran al filtro pasa-banda BPF 2, que sólo deja pasar la señal de color de 3.58 MHz). Posteriormente la señal pasa al circuito supresor de color, y llega hasta un filtro pasabanda. La señal de color sale por la terminal 46 y, a través del capacitor C237, regresa para acoplarse con la terminal 45 (figura 3B); esto es para combinarse con la señal de luminancia en la etapa Y/C MIX. Finalmente, se dirige hacia el amplificador de video, para salir por la terminal 38 como señal V OUT (figura 3C). Encontrándose como tal, seguirá la misma trayectoria que la señal de luminancia hasta alcanzar el conector VHF/UHF OUT (consulte el artículo El sintonizador de canales en videograbadoras Sony, en “Electrónica y Servicio” número 16).

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LA UNIDAD DE CASETE DEL EQUIPO DE AUDIO SONY TC-H1600 Alvaro Vázquez Almazán

Introducción

En esta ocasión, hablaremos del sistema mecánico utilizado en el equipo de audio Sony modelo TCH1600. Cabe mencionar que este mecanismo, por corresponder a un diseño moderno, tiene un control totalmente digitalizado, por lo que no utiliza solenoides que indiquen los cambios que debe hacer para posicionarse de acuerdo con la función solicitada por el usuario; además, puede reproducir de manera automática la cinta por ambos lados, recurso conocido como “sistema reversible”. 62

En la actualidad, los sistemas mecánicos que se emplean en reproductores de cinta de audio son totalmente digitales; entre sus prestaciones destaca la posibilidad de reproducir automáticamente y por ambos lados la cinta, de precisar el tipo y duración de ésta, etc. Como referencia, para analizar este tipo de sistemas mecánicos, hemos elegido el reproductor de cinta incluido en el equipo de audio Sony modelo TC-H1600. Este aparato no utiliza solenoides para indicar al sistema mecánico los cambios que debe hacer a fin de posicionarse de acuerdo con la función solicitada por el usuario; en su lugar, utiliza un par de motores: el motor de reel (carrete) y el motor de capstan (cabrestante), este último auxiliado por un sistema de control y algunos sensores (figura 1). Una vez puntualizado lo anterior, veamos los procedimientos para desensamblar y ensamblar

ELECTRONICA y servicio

Figura 1

Motor de cabrestante

este sistema mecánico, así como algunas de sus fallas típicas; pero antes daremos algunos consejos que pueden contribuir a facilitar su trabajo.

Recomendaciones generales a) Lo primero que hay que considerar, es que este tipo de mecanismos cuentan con una gran cantidad de engranes; por lo tanto, es recomendable trabajar en un sitio despejado y depositar en una franela extendida (preferentemente de color claro) las piezas que se vayan extrayendo; de esta manera no las confundirá o extraviará. No obstante, hay quienes prefieren depositar cada tipo de piezas en un recipiente específico, rotulado con los nombres o matrículas respectivas. b) Procure tener a la mano las herramientas necesarias para desensamblar y ensamblar el sistema mecánico (desarmadores, pinzas, hisopos de algodón, alcohol isopropílico, grasa, etc.); así evitará distracciones continuas que puedan provocar el extravío de piezas.

Motor de carretes

obvia. Entonces tendrá en sus manos al sistema mecánico junto con la tarjeta principal, misma que contiene a los controladores de los motores, al microcontrolador, al amplificador de grabación, a los reguladores de voltaje, al circuito reset, etc. 2) Si el sistema mecánico no se puede extraer del gabinete, tendrá que retirar los dos tornillos localizados en la parte inferior de éste. Dichos tornillos sostienen al panel frontal, mismo que a su vez viene instalado junto con el sistema mecánico. 3) Una vez liberado el conjunto panel frontalsistema mecánico, separe estos elementos; Figura 2 Tarjeta principal

Desensamblado 1) Retire el gabinete metálico principal, tarea que no representa ningún problema por ser muy

ELECTRONICA y servicio

63

para ello, retire los cuatro tornillos que los mantienen unidos. 4) Para retirar las puertas de los compartimentos para casetes, empuje éstos hacia arriba; pero antes oprima el botón de EJECT. Si no se retiran las puertas de los compartimentos para casete, el sistema mecánico no podrá separarse del panel frontal. 5) Para retirar la tarjeta principal, simplemente jálela hacia atrás con un poco de fuerza; viene insertada en unos peines que se conectan a presión (figura 2). Luego de que la tarjeta principal se extrae del sistema mecánico, aparece un panorama como el que se muestra en la figura 3. Puede observarse otra tarjeta electrónica más pequeña, donde se encuentran los amplificadores de cabezas y los controles de ajuste de velocidad del motor de cabrestante (capstan).

Figura 3 Tarjeta pequeña

6) El cable de señal debe separarse de la cabeza magnética con mucho cuidado, pues es tan frágil que puede sufrir roturas; para evitar que se rompa, utilice unas pinzas de punta; de esta manera también se facilita el retiro de la conexión entre la cabeza magnética y la tarjeta controladora. En este punto es importante verificar el buen funcionamiento de los transistores que se encuentran en dicha tarjeta (los osciladores de polarización a la cabeza de grabación, los reguladores de alimentación, los controladores

64

Figura 4

de velocidad del motor de cabrestante), con el fin de garantizar el correcto funcionamiento del sistema electromecánico, al menos en lo que concierne a esta sección. 7) Después de haber retirado la tarjeta controladora, tendremos un panorama como el que se muestra en la figura 4. Se aprecian los motores de cabrestante y de carrete (capstan y reel, respectivamente), cuyos tres tornillos tipo Philips habrán de retirarse para liberar el soporte plástico que los cubre, y entonces comprobar su correcto funcionamiento; ponga una gota de aceite en el eje de cada uno de éstos, y enseguida, para hacerlos girar y que queden bien engrasados, aplíqueles voltaje; así se eliminará el polvo que se les haya adherido. 8) Asegúrese de que las bandas de transmisión no se encuentren deformadas ni agrietadas. Si es necesario, sustitúyalas por piezas nuevas; pero procure que éstas sean ligeramente más pequeñas, porque con el paso del tiempo se van aflojando y entonces pueden provocar inestabilidad en el arrastre de la cinta magnética; esto, a su vez, se traduce en una reproducción con ululación y vibración (efecto wow and flutter). 9) Tras haber retirado los motores y la banda de transmisión, y comprobado su buen funcionamiento, revise los engranes tipo planetarios que se localizan en el eje del motor de carre-

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Figura 5

te (figura 5). Estos componentes tienen la función de mover a los engranes de los carretes de arrastre y suministro, según la dirección en que se esté reproduciendo la cinta magnética (de izquierda a derecha o viceversa); de ahí que si alguno de ellos está roto o desgastado, el arrastre de la cinta no será correcto en ninguno de los dos sentidos. Si tal cosa sucediera, definitiva e irremediablemente habría que cambiar el motor; recuerde usted que en él se localizan los engranes planetarios.

10) Proceda enseguida a retirar las ruedas volantes; para ello, quite los seguros plásticos que las sujetan por la parte frontal (figura 6). Sea muy cuidadoso al retirar estos seguros, o de lo contrario pueden deformarse y disminuir su fuerza de presión; entonces las ruedas volantes quedarían flojas, y la presión entre el eje del cabrestante y el rodillo de impedancia no sería la adecuada; a su vez, esto provocaría que la cinta magnética se pegara entre el rodillo de impedancia y el eje del capstan, quedando expuesta a romperse. 11) Revise el correcto funcionamiento de los sensores de tipo de cinta, sensor de fin de la misma, y protección contra grabación tanto de la cara A como de la cara B (figura 7). Es muy importante que todos estos sensores se encuentren completamente limpios; si alguno está sucio, la reproducción de audio obtenida no será del todo satisfactoria; incluso, los motores ni siquiera girarán. Esto se debe a que cada sensor cumple una función especifica, que consiste en indicar al circuito integrado controlador de los motores el momento en que termina de reproducirse una cara u otra del casete; con tal señal, dicho circuito procede a cambiar el sentido de rotación del motor de carrete o a detener el movimiento de los motores.

Figura 6

Ruedas volantes

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Figura 7

Figura 8

Sensores

Sensor

Por su parte, los sensores de tipo de cinta indican al sistema de control o microcontrolador si la cinta es de metal o de CrO2 (óxido de cromo), para que éste envíe órdenes al ecualizador y verifique que el sensor de rotación de carrete esté limpio (figura 8); si este sensor se encuentra sucio, los motores girarán por un corto tiempo y después se detendrán (impidiendo así la reproducción de la cinta de audio). 12) Luego de comprobar las condiciones de los sensores, retire el compartimento de soporte

de las puertas frontales y del casete; para ello, simplemente libere el seguro metálico tipo omega localizado en el extremo inferior derecho del sistema mecánico (tenga cuidado al hacer esto, porque se encontrará con un resorte colocado a presión). 13) Enseguida retire el compartimento que aloja a los rodillos de impedancia. A su vez, para extraer los rodillos, libere el seguro plástico

Figura 9

Rodillo de impedancia

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Figura 10 A

B Rodillos de impedancia

Observe la ausencia del rodillo de impedancia

que tienen en sus extremos (figura 9); revise que no estén sucios, brillantes, agrietados o desgastados; en los dos primeros casos, la solución consiste en limpiarlos perfectamente; en los dos siguientes, será necesario reemplazarlos por piezas nuevas. En la figura 10 se muestra el sistema mecánico ya sin el compartimento de soporte de las puertas frontales y del casete, y sin rodillo de impedancia. Se aprecian los carretes de arrastre y la cabeza magnética, la cual también debe estar limpia y sin desgaste; para limpiarla, utilice un hisopo de algodón humedecido con alcohol isopropílico; si se encuentra desgastada, reemplácela por una nueva para que la reproducción de audio sea satisfactoria.

Ensamblado Si usted ha seguido el procedimiento anterior para desensamblar este sistema mecánico, no deberá tener problemas para reensamblarlo; no olvide que no necesita ser puesto a tiempo. Mas

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si le surgen dudas, recuerde que lo único que debe hacer es ejecutar a la inversa el procedimiento de desensamblado; tal vez puede complicarse el montaje de la banda de transmisión entre las ruedas volante y la polea del eje del motor de cabrestante; pero con un poco de práctica lo irá dominando. En cuanto a la sección electrónica, verifique que existan los voltajes de alimentación adecuados (+7.5 VCD, -7.5 VCD, 9 VAC), que provienen del módulo amplificador incorporado en el equipo de audio Sony modelo HCD-H1600. Como este módulo recibe también la orden de encendido (power on), su ausencia complica la tarea de probar el tocacintas. Asegúrese de que los requerimientos mínimos de operación del microcontrolador estén presentes (alimentación, nivel de tierra, reset, señal de reloj, etc.) Por último, le recordamos que todas las superficies por donde pasa la cinta magnética estén completamente limpias, y que todos los engranes, poleas y levas sean bien engrasados para que el sistema mecánico trabaje en óptimas condiciones.

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INSTALACION DE UN KIT DE VIDEOCONFERENCIA Leopoldo Parra Reynada

Introducción

En los últimos años, la popularidad de Internet y la enorme difusión que están teniendo tecnologías como el correo electrónico, los puntos de encuentro o “chats” y el “InternetPhone”, han hecho que la comunicación entre personas sea más que una simple conversación telefónica. En este artículo explicaremos cómo instalar un equipo de videoconferencia en una computadora PC.

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Los usuarios frecuentes de Internet, seguramente habrán experimentado algunas de sus ventajas adicionales a la obtención de enormes cantidades de información a través de la Web. Como usted sabe, en esta telaraña mundial puede encontrarse prácticamente toda la información que se desee; basta con indicarle a algún ingenio de búsqueda (como Altavista, Yahoo,

Figura 1

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Figura 2

Lycos, Web Crawler o similares, figura 1) nuestro tema de interés, para que estos servidores nos guíen a las páginas en que se encuentra (figura 2). Aun y cuando la navegación por la Web es la más popular aplicación de Internet (junto con el correo electrónico), existen otras formas de aprovechar esta tecnología para cuestiones relacionadas con el trabajo, la escuela o el entretenimiento. Entre estas alternativas, están los “grupos de conversación”, mejor conocidos como chats (figura 3); para quien no conozca esta tecnología, será suficiente con decirle que se trata de un sitio virtual en el que se reúnen usuarios de Internet de todo el mundo, a fin de intercambiar opiniones por medio de mensajes escritos. Gracias a los chats, usted puede entablar una buena amistad con una persona que, por ejemplo, vive en Europa y a quien nunca ha visto antes (y tal vez nunca vea). Figura 3

El correo electrónico es otra aplicación muy popular de Internet (figura 4), ya que permite el intercambio casi instantáneo de información entre usuarios de todo el mundo. Por medio del correo electrónico, usted escribe una “carta virtual” que se envía a través de la infraestructura de Internet a la dirección electrónica del receptor; y ahí queda almacenada en el servidor de acceso a la red del usuario, hasta que éste “abra” su correo y se entere de lo que le han enviado. Esta comunicación es prácticamente instantánea, pues el mensaje tarda apenas unos minutos en llegar hasta el receptor a pesar de que éste se encuentre físicamente muy lejos del emisor. Otra de las ventajas del correo electrónico, es que el intercambio de información no se limi-

Figura 4

ta exclusivamente a texto; también pueden intercambiarse archivos de cualquier tipo (programas, imágenes, bases de datos, hojas de cálculo, escritos con formato, esquemas, etc., figura 5). Gracias a este recurso, por ejemplo, los trabajos de un investigador (reportajes, figuras, diagramas, etc.) pueden ser enviados por Internet a la compañía que los publicará, probablemente separada a cientos o miles de kilómetros. La otra aplicación que últimamente está adquiriendo una creciente popularidad, es el Internet-Phone o conversaciones telefónicas a través de Internet (figura 6). A primera vista, parece un absurdo que si estamos conectados a

Figura 5

la red a través de un cable telefónico, empleemos la tecnología de Internet para simplemente conversar por teléfono; sin embargo, por cualquier llamada de larga distancia nacional o internacional que se hace a través de los métodos tradicionales, las compañías telefónicas cobran al usuario cada minuto de conversación (y entre mayor sea la distancia que recorre la llamada, más altos son estos cargos). En cambio, cuando nos conectamos a Internet únicamente estamos llamando a nuestro proveedor de servicios (o sea, es una llamada local); además, en muchos casos, las compañías telefónicas cobran este servicio como una simple llamada y sin importar

Figura 6 Usando el Internet-Phone, es posible comunicarse al otro lado del mundo y sostener una conversación "telefónica" al costo de una llamada a su proveedor de Internet local.

Hola!

70

Hello!

cuánto haya durado; de ahí que si usted utiliza la tecnología de Internet-Phone para conversar con alguien que se encuentra en otro continente, usted puede hablar todo lo que quiera al costo de una llamada local. Para ello, ya sea mediante una tarjeta de audio o el mismo módem, los programas de InternetPhone captan el audio producido por el usuario; luego lo convierten en formato digital, y finalmente lo comprimen de modo que ocupe el menor espacio posible. Enseguida la información se envía –a través de la red de comunicaciones de Internet– a la computadora del usuario receptor; aquí es decodificada, para luego ser reconvertida en audio; y como todo sucede en “tiempo real”, para fines prácticos las personas entablan una conversación casi igual a la que tendrían mediante las formas tradicionales. Esta posibilidad ha impulsado el desarrollo de una nueva tecnología, que cada vez es más empleada entre los usuarios entusiastas de Internet o entre los hombres de negocios que constantemente tienen que hacer llamadas de larga distancia nacional o internacional, y que desean minimizar costos: la videoconferencia. Gracias a esta alternativa, los interlocutores ya no sólo pueden escucharse sino también verse (aunque sea en una pequeña imagen); de esta manera, se hace realidad un sueño acariciado por años: tener un “video-teléfono”, para observar a la persona con la que se está hablando, con prestaciones similares a las que ofrecen algunos

ELECTRONICA y servicio

3. Una tarjeta de sonido (capta audio y lo convierte en formato digital). 4. Un monitor en color trabajando a una resolución 640 x 480 pixeles con profundidad de color a 8 bits (256 colores). 5. Una cámara de captura de video, que será precisamente la encargada de captar la imagen del interlocutor, de convertirla en formato digital y de enviarla a través de la red.

Figura 7

equipos que se han lanzado en el mundo (figura 7). Si usted quiere convertir su computadora en una estación de videoconferencia, debe disponer de lo siguiente (figura 8): 1. Un sistema lo suficientemente poderoso para manejar el gran flujo de datos que requiere la compresión y descompresión en tiempo real, tanto del audio como del video. 2. Un módem de alta velocidad (de preferencia de estándar V90, es decir, de velocidad de 56 Kbps), con acceso a un servidor de Internet.

Figura 8 Requerimientos mínimos recomendados para la instalación de equipo de videoconferencia Cámara de captura de video

Monitor SVGA o superior Módem 56 khps

Tarjeta de sonido Computadora de quinta o sexta generación, con 32 MB RAM

Aunque los cuatro primeros elementos son comunes hoy en día, hay algo que debe aclararse; para que la computadora en verdad sea potente, su microprocesador debe ser de la quinta generación cuando menos, y desarrollar una velocidad de 200 MHz como mínimo; también se recomienda tener 32 MB de RAM para el manejo de datos, y un disco duro grande y veloz que soporte el enorme flujo de información que implica la digitalización de imágenes. Si su equipo es de estas características, muy probablemente también cuenta con tarjeta de sonido, módem y acceso a Internet. El único elemento no tan común, es la cámara de captura de video, que se adquiere en un kit.

Instalación de la cámara de captura de video El primer paso, obviamente, es elegir bien una cámara de videoconferencia; ponga especial atención en las características de esta máquina. Básicamente, existen tres tipos de cámaras de captura: las que se conectan al puerto paralelo (que de hecho son las menos recomendables, porque este puerto no soporta el gran flujo de información que requiere una imagen en movimiento), las que incluyen su tarjeta controladora propietaria (la tecnología más común en nuestros días) y las de tecnología USB (las más modernas, pero menos empleadas). Como lo más seguro es que si usted adquiere un kit de videoconferencia éste será del tipo de tarjeta propietaria, tomaremos tal opción como base para ilustrar la instalación del equipo (figura 9). Cuando adquiera su cámara de captura de video, procure que sea a color, que soporte una resolución máxima de 640 x 480 y con una pro-

Figura 9

fundidad de colores de por lo menos 256 (color de 8 bits). Y aunque en una videoconferencia por lo general se utiliza una cuarta parte o incluso una novena parte de la pantalla (entre más pequeña sea la imagen, menor será la cantidad de datos que tienen que circular por Internet para establecer el enlace), lo mejor es que se cuente con una buena cámara que permita, en un momento dado, capturar otro tipo de imágenes y pasarlas a formato de PC. Una vez adquirida su cámara, es el momento de instalarla; para ello, consulte cuidadosamente la información técnica que le ha entregado el vendedor. Sólo por si las dudas, tenga a la mano el disco de instalación de la versión de Windows que tenga instalada en su máquina; y no olvide la herramienta necesaria para abrir el gabinete

Figura 10

72

del equipo. Ahora sí, ya estamos listos para montar el kit de videoconferencia. En realidad la instalación de una cámara de videoconferencia no suele ser tan problemática como muchos usuarios imaginan; simplemente hay que abrir el gabinete (obviamente con la computadora apagada), y localizar una ranura ISA o PCI (dependiendo del tipo de tarjeta controladora incluida junto con la cámara); luego debe liberarse la ranura de la ventana correspondiente, e insertar con firmeza la tarjeta (no olvide asegurarla con un tornillo, figura 10). No obstante que ya puede entonces cerrar el gabinete, le recomendamos mantenerlo abierto para que, en caso necesario, le sea fácil localizar cualquier problema que surja durante la configuración. Una vez colocada la tarjeta controladora, conecte la cámara según como lo indique el manual (figura 11); por lo general, existen dos cables que van de la cámara a la tarjeta: uno para la alimentación, y otro para el flujo de la señal de video. Cuando haya terminado, encienda la computadora e inicie la configuración del sistema. Debido a que todas las cámaras que se venden actualmente cumplen con el estándar Plug & Play de Windows 95 y superiores, en el momento de entrar al ambiente Windows seguramente aparecerá en pantalla un mensaje que dice que se ha detectado un nuevo hardware y que se procederá a su configuración (figura 12). Siga los pasos que le marca este proceso, e introduzca el disquete o CD-ROM que acompaña

Figura 11

ELECTRONICA y servicio

Figura 12

Figura 14

a la cámara (figura 13); así, Windows procederá a instalar todos los archivos que le permitan reconocer y utilizar tanto la tarjeta de captura de video como la cámara.

Una vez instalada esta aplicación, en el momento de invocarla aparecerá en nuestra pantalla lo siguiente (figura 15). Observe que para la videoconferencia, en este sistema existe un límite de tamaño de la imagen (la cual sólo puede alcanzar una cuarta parte de una pantalla VGA normal –160X120–); como dijimos antes, esto se hace para minimizar en lo posible la cantidad de información que se envía a través de la red, al tiempo que aún se tiene una imagen agradable en la pantalla.

Figura 13

Figura 15

Una vez concluido el proceso, seguramente se le solicitará que reinicie su sistema; hágalo, y a partir de ese momento podrá capturar video empleando su cámara de videoconferencia. Si desea emplear este conjunto para entablar conversaciones a través de Internet, deberá cargar algunos programas que también le entregaron en la compra de la cámara; uno de ellos, muy popular, es el VDOnet VDOphone (figura 14), que se añade como una prestación más al programa Internet Explorer de Microsoft (aunque también funciona perfectamente con el Communicator de Netscape).

Y ya está listo el sistema para establecer videoconferencias a través de Internet, con otra persona que cuente con un equipo similar en cualquier parte del mundo. Siga las instrucciones de su manual de usuario y busque los sitios donde se “reúnen” los videoconferencistas del hiperespacio.

CONSTRUCCION DE UN VARIAC ELECTRONICO (DIMMER) Ing. Leopoldo Parra Reynada

Introducción

El especialista en servicio a equipos electrónicos, conoce la importancia de aplicar en ciertos procedimientos de diagnóstico una alimentación variable a la fuente del aparato en revisión; sin embargo, no todos los talleres cuentan con un variac. Precisamente con el propósito de subsanar esta situación, en el presente artículo explicaremos una forma sencilla y económica de adquirir o construir un dispositivo que realiza la misma función. ELECTRONICA y servicio

El transformador variable (mejor conocido como "variac") ha sido desde hace tiempo un invaluable auxiliar para el especialista en servicio electrónico, pues le permite hacer mediciones dentro de un aparato sometido a condiciones anormales. Seguramente que usted, estimado lector, está familiarizado con la forma típica de un variac (figura 1); es un artefacto grande, pesado y estorboso, que prácticamente sólo puede estar en un rincón del taller y utilizarse nada más cuando sea forzoso alimentar un equipo con un voltaje variable de entrada; por eso es casi impensable transportarlo para dar servicio a domicilio.

75

Figura 1

Figura 2

Voltaje variable

127Vac

bemos, es una especie de tiristor (dispositivo de disparo controlado) pero con la capacidad de manejar voltajes y corrientes alternas; esto lo hace ideal para conectarse directamente a la línea de alimentación y ser utilizado como elemento regulador del voltaje que se aplica. En la figura 3, observe la estructura interna de un triac típico. El verdadero problema de un triac, consiste en la forma de dispararlo en el momento en que deseemos; para ello se han diseñado numerosos circuitos de disparo que van desde los más sencillos hasta verdaderas "monstruosidades" que garantizan un disparo exacto pero que resultan extremadamente complicados. Para nuestro proyecto, hemos elegido una configuración muy sencilla que se puede ensamblar con pocos elementos. Vea en la figura 4 su diagrama esquemático; se trata únicamente de un triac, un diac de disparo, una resistencia, un potenciómetro de control y un condensador de retardo. Cuando arme este circuito, encontrará que el voltaje en su salida varía de acuerdo con la posición del cursor del potenciómetro; podrá proporcionar desde unos pocos volts de AC, hasta

Particularidades físicas y operativas de un variac En la estructura de un variac tradicional, siempre encontraremos un embobinado muy grande que trabaja como autotransformador, acompañado por un cursor que permite variar el número de espiras conectadas a su extremo “secundario” (figura 2). Para que un dispositivo de estos pueda trabajar por ejemplo con 3 amperes de corriente, tiene que ser formado con alambre muy grueso; naturalmente, el resultado es un conjunto de gran tamaño y peso. A pesar de todos estos inconvenientes, su gran utilidad lo hace atractivo para cualquier centro de servicio; por desgracia, suele ser muy costoso. Mas para quienes no cuentan con él, la tecnología brinda una alternativa: construir un “variac electrónico”, a partir de un dispositivo semiconductor con propiedades muy particulares; estamos hablando del triac, que, como sa-

Figura 3

Terminal MT2

A

Heat sink

N N

MT2

N

P

N

B

Silicon pellet

P

G

Gate

76

Terminal MT1

MT1

ELECTRONICA y servicio

Figura 4 Fusible 3A

2.2K 127 Vac 250K

Carga

Triac 2N6073

Diac GE ST2

algunos minutos), quiere decir que hay tiempo suficiente para hacer mediciones. Justamente en estos casos, después del reemplazo de los transistores de switcheo podemos hacer uso del variac electrónico para aplicar un voltaje bien controlado a la fuente de alimentación y para hacer mediciones sin que se destruyan los dispositivos conmutadores (figura 6B).

Figura 6A

el voltaje total de 127VAC de la línea de alimentación. Por otra parte, en la figura 5 observe el dispositivo ya armado.

Aplicaciones del proyecto

Figura 6B

Caso 1 Supongamos que usted recibe en su taller un televisor cuyos transistores de fuente están dañados; supongamos también, que usted coloca piezas nuevas y que el aparato las daña casi de inmediato (sin darle tiempo para realizar medición alguna). Ahora bien, si en el momento de usar el “focómetro” (o lo que es lo mismo, el viejo truco de colocar un foco de 100 ó 200W en serie con la alimentación -figura 6A-) se da cuenta que los nuevos transistores duran un poco más de tiempo (desde unos cuantos segundos hasta

Figura 5

Variac

Caso 2 Otra forma en que puede aprovechar su variac es para construir un cautín de temperatura controlada, aprovechando el tradicional cautín de lápiz o de pistola que seguramente tiene en su taller. Simplemente coloque el variac como se muestra en la figura 7, y en el momento en que mueva la perilla encontrará que puede controlar perfectamente la potencia consumida por el dispositivo (y por lo tanto la cantidad de calor generado); así que si tiene que realizar una soldadura a algún elemento muy delicado y sólo cuenta con un cautín de 60W, ponga en serie el variac y coloque la perilla a la mitad; su cautín

Figura 7 Variac

ELECTRONICA y servicio

77

se comportará como uno de 30W, e incluso menos si desplaza aún más el control del variac electrónico.

Caso 3 Una tercera aplicación del proyecto, de mucha utilidad sobre todo para quienes se dedican al servicio a televisores a color, se da cuando hay que reparar un aparato cuyo cinescopio se encuentra en malas condiciones; con base en ello y previa autorización del cliente, supongamos que usted decide cambiar o reparar este dispositivo; mas luego de hacerlo, descubre que cuando conecta todos los elementos y enciende el televisor se producen a veces “chispazos” en el interior del TRC (que si son muy fuertes, pueden dañarlo irremediablemente). Los chispazos se deben a partículas de aire que han quedado dentro del tubo, las cuales se “queman” cuando se pone a funcionar el cinescopio; sería ideal entonces quemarlas, sin afectar el funcionamiento del nuevo dispositivo. Pues bien, hemos encontrado que si utiliza el probador de cinescopios en modo de prueba, pero aplicando un voltaje de aproximadamente 8090V al dispositivo en vez de los 127 tradicionales, con las tensiones producidas se pueden quemar dichas partículas (figura 8); los chispazos serán tan débiles, que no afectarán en absoluto la operación del TRC. Deje el conjunto funcionando toda la noche, y en la mañana siguiente ya podrá montar su cinescopio con la confianza de que no se producirán más chispazos peligrosos.

Figura 8

Estas son algunas de las muchas aplicaciones que se le pueden dar a nuestro variac electrónico. Ya sea que lo adquiera armado o usted mismo lo construya, este interesante proyecto siempre le resultará muy útil. Si prefiere la primera opción, póngase en contacto con Centro Japonés de Información Electrónica S.A. de C.V.

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Diciembre 1999 Búsqu e su dis la con tribui habitu dor al