Saber Electrónica N° 213 Edición Argentina

EDITORIAL QUARK

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SABER

EDICION ARGENTINA

ELECTRONICA

EDITORIAL QUARK Año 18 - Nº 213 ABRIL 2005

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www.webelectronica.com.ar www.webelectronica.com.ar SECCIONES FIJAS Sección del Lector

96

ARTICULO DE TAPA Desarrollo de proyectos electrónicos con técnicas de Inteligencia Artificial Introducción a las redes neuronales, implementación en microcontroladores

3

MONTAJES Preamplificador para discos de vinilo Indicador de tensión de red Prueba y uso de timbres y zumbadores con el sistema PICAXE Módulo convertidor analógico digital de 3 dígitos Colección de circuitos prácticos: amplificador para instrumentación Amplificador de ganancia elevada Amplificador transistorizado para intercomunicador Distorsionador para guitarra eléctrica Amplificador para auriculares

10 13 17 20 66 67 67 68 68

CUADERNO DEL TECNICO REPARADOR Service - Curso de fuentes conmutadas - Lección 7 Medición de la fuente Sanyo 6736-00 Fallas en el motor de SLED de lectores de CD y CD-ROM Liberación de teléfonos celulares por LOGs y por software

29 36 57

PLANOS GIGANTES Modular de audio AIWA NSX-T991 TV Grundig PaP CU1822/23/52

41

ELECTRONICA Y COMPUTACION Motherboards - Parte 2

60

MANTENIMIENTO DE COMPUTADORAS Los secretos del Streaming

73

INFORME ESPECIAL Sistema de posicionamiento global (GPS)

78

RADIOAFICIONADO Medición de impedancias (Parte 4)

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AUTOMATAS PROGRAMABLES Lección 9 - Diseño y montaje de un módulo simulador de proceso de nivel

88

VIDEO Un nuevo camcorder digital Distribución en Capital Carlos Cancellaro e Hijos SH Gutenberg 3258 - Cap. 4301-4942

92 Distribución en Interior Distribuidora Bertrán S.A.C. Av. Vélez Sársfield 1950 - Cap.

Impresión: Inverprenta S. A., San Antonio 941, Bs. Aires, Argentina

Uruguay RODESOL SA Ciudadela 1416 - Montevideo 901-1184

Publicación adherida a la Asociación Argentina de Editores de Revistas

EDICION ARGENTINA - Nº 213 Director Ing. Horacio D. Vallejo Jefe de Redacción Pablo M. Dodero Producción José María Nieves Columnistas: Federico Prado Luis Horacio Rodríguez Peter Parker Juan Pablo Matute En este número: Sergio R. Richter Guillermo H. Necco Ismael Cervantes de Anda Alberto H. Picerno Egon Strauss Juan Manuel de Pablo Ortíz Eduardo Navas Arnoldo Galetto Fernando Ventura Gutiérrez EDITORIAL QUARK S.R.L. Propietaria de los derechos en castellano de la publicación mensual SABER ELECTRONICA Herrera 761 (1295) Capital Federal T.E. 4301-8804 Administración y Negocios Teresa C. Jara Staff Olga Vargas Natalia Ferrer Carla Lanza Valeria Marino Hilda Jara Diego Pezoa Gastón Navarro Javier Isasmendi Colaboradores: Sistemas: Paula Mariana Vidal Web Master: hostear.com Red y Computadoras: Raúl Romero Video: Diego Bouliett Legales: Fernando Flores Contaduría: Fernando Ducach Atención al Cliente Alejandro Vallejo [email protected] Internet: www.webelectronica.com.ar Web Manager: Luis Leguizamón Editorial Quark SRL Herrera 761 (1295) - Capital Federal www.webelectronica.com.ar La Editorial no se responsabiliza por el contenido de las notas firmadas. Todos los productos o marcas que se mencionan son a los efectos de prestar un servicio al lector, y no entrañan responsabilidad de nuestra parte. Está prohibida la reproducción total o parcial del material contenido en esta revista, así como la industrialización y/o comercialización de los aparatos o ideas que aparecen en los mencionados textos, bajo pena de sanciones legales, salvo mediante autorización por escrito de la Editorial. Tirada de esta edición: 12.000 ejemplares.

DEL DIRECTOR AL LECTOR

Inteligencia Artificial y PICAXE: Una Fórmula Explosiva Bien, amigos de Saber Electrónica, nos encontramos nuevamente en las páginas de nuestra revista predilecta para compartir las novedades del mundo de la electrónica. Se habrá dado cuenta que nos estamos “volcando” a los PICAXE cuando trabajamos con microcontroladores; la explicación es muy sencilla: “son fáciles de manejar, difíciles de quemar y hasta aparecen como elementos de diseño en los laboratorios virtuales de New Wave Intercative”. Es por este motivo que decidimos emplear a estos componentes para encarar una nueva sección que muy pronto va a ser “muy difícil” desplazar, nos referimos a “Inteligencia Artificial”. Con esta nueva sección pretendemos aunar los conceptos de róbotica, electromedicina, adquisición de datos y computación y para tratarla decidimos emplear componentes conocidos y baratos para que todos puedan armar los diferentes proyectos que se vayan presentando sin que tengan que gastar grandes sumas. Para programar PICAXE tiene utilitarios gratuitos que puede bajar de nuestra página y para las aplicaciones de inteligencia artificial también daremos aplicaciones gratuitas, como la que presentamos en esta edición y que sería muy importante que baje y comience a practicar ya que en el futuro “hasta para hacer una reparación se podrán emplear técnicas de inteligencia artificial”. En lo personal, les comento que voy a ir aprendiendo este tema con Uds. ya que es una disciplina que me apasiona y que por años he ido relegando debido a la falta de tiempo y a tener que emplear elementos de uso engorroso y muy caros. Les cuento que sólo me llevó media hora entender los conceptos vertidos por Sergio Richter en el artículo de tapa para empezar a experimentar y los resultados son asombrosos. Lo invito a “navegar por el frondoso océano de la inteligencia artificial” y a que compruebe las bondades del sistema PICAXE para que en un futuro cercano pueda “vincular” estos conocimientos con la programación de la mascota virtual publicada en Saber Electrónica Nº 211 y así “aprender mientras practica”. Por último, les comentamos que ya está a su disposición el Nº 7 del periódico del Club SE, cuya portada reproducimos a la izquierda.

Ing. Horacio D. Vallejo

ARTÍCULO

DE

TAPA

Desarrollo de Proyectos Electrónicos con Técnicas de

Inteligencia Artificial Introducción a las Redes Neuronales, Implementación en Microcontroladores Inteligencia Artificial (IA) es el área encargada de estudiar metodologías, procedimientos, arquitecturas, etc, que permitan a una computadora (o a cualquier aparato con capacidad de procesar información) implementar actividades que, por el momento, el hombre realiza mejor (adquirir conocimientos, razonar y actuar). Algunos ejemplos de aplicación son: diagnóstico médico, diagnóstico industrial, problemas de percepción (visión, habla), interpretación de señales e imágenes, juegos, detección de virus en computadoras, navegación de robots móviles, etc.

Autor: Sergio Raúl Richter e-mail: [email protected]

Introducción Este campo ha crecido en los últimos años, junto al enorme avance en la capacidad de procesamiento de los dispositivos electrónicos. Así han surgido muchos métodos, en algunos casos disciplinas completas de estudio y entre ellas cabe mencionar: las redes neuronales artificiales, la lógica difusa, los sistemas expertos y la computación evolutiva. Es la idea de este curso, permitir al lector introducirse en este fascinante mundo, comprendiendo los

principios básicos que se utilizan tanto en un lavarropa con un control basado en “Fuzzy Logic”, como en un robot que es capaz de aprender mediante “Redes Neuronales”. Procuraremos paso a paso recorrer estas técnicas, e implementarlas de una manera sencilla, en microcontroladores. Veremos su aplicación a la solución de problemas simples, pero aleccionadores. La idea no es realizar proyectos completamente concluidos, sino experimentos que el lector pueda modificar a su gusto y aprender.

Redes Neuronales Artificiales Una Red Neuronal Artificial es una estructura computacional inspirada en el estudio de los circuitos neuronales biológicos. Es decir, la emulación mediante software y hardware, de neuronas y sus conexiones. Hay muchos tipos diferentes de redes neuronales artificiales, desde relativamente simples hasta muy complejas, así como también existen muchas teorías sobre cómo trabajan sus pares biológicas. Comenzaremos estudiando una

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Artículo de Tapa muy sencilla que recibe el nombre de perceptrón simple, incluso no se trata de una red en sí, sino de una neurona aislada. La utilidad de la misma es muy limitada, pero su comprensión nos permitirá luego avanzar en el entendimiento de otras redes.

Perceptrón simple Las neuronas biológicas poseen elementos especializados para recibir, integrar, conducir y transmitir señales, éstos son: las dendritas, el cuerpo celular, el axón y los terminales del axón (figura 1). El perceptrón simple lo que pretende, es simular matemáticamente una sola neurona. Como vemos en la figura 2, posee entradas y una función de transferencia de tipo umbral. Las entradas a la red son las componentes del vector de entrada X (las xi), la salida es Y y los pesos (codificación de la intensidad de las sinapsis) son el arreglo de

Tabla 1

números wi. Ya veremos esto con más detalle. Antes de proseguir veamos un poquito de álgebra, a no asustarse, son sólo unas definiciones elementales para facilitarnos la tarea, ya que no es el propósito de este curso ahondar en álgebra. Entonces: Se llama vector a un simple arreglo de números:

A x1,x2, x3 les llamamos las componentes xi . Así decimos que la entrada X es el vector “columna”, por la disposición de sus números, es decir en varios renglones. Y también tenemos el vector de

“pesos” que es un vector “renglón”. Ahora, volviendo a la neurona artificial de la figura 2, veamos cómo ésta funciona. Cada entrada xi sería el equivalente a la señal, digamos un valor numérico, proveniente de otra neurona o de un sensor externo. Cada entrada va a influir sobre el disparo de la neurona, cuánto influya va a depender de la intensidad de esa sinapsis, o sea la “fuerza” con que esa entrada está conectada a la neurona, esto lo va a determinar el valor de su respectivo peso wi. Así cada entrada se va a multiplicar por su peso respectivo, y luego el cuerpo neuronal “suma” todos estos productos. Esta operación en álgebra se llama producto escalar de vectores y se define de la manera que vemos en la fórmula de la tabla 1. Ojo, las entradas pueden ser más que tres o menos y por lo tanto los componentes de cada vector también más que tres, esto se simboliza poniendo la sumatoria desde i=1 hasta n. Bien, no era complicado ¿no?. Después esa suma pasa luego por una función de activación f, que equivaldría a un umbral biológico, o sea Figura 3

Figura 1 Figura 2

si esta suma supera cierto valor, entonces la salida se pone en alto. En este caso usaremos la siguiente f, (figura 3). Por otra parte si volvemos al esquema de la neurona vemos otro valor: b1, este puede ser cero o uno, se le llama bias y lo que hace, en caso de no ser cero, es lo siguiente (figura 4).

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Inteligencia Artificial Figura 4

Desplaza el umbral por b1*w0, a los fines prácticos b1 se trata como una entrada más que, o es siempre cero o siempre uno, según deseemos o no desplazar el umbral, esto le da un grado más de libertad a la región de decisión. Vea la fórmula de la Tabla 2. De esto, el modelo matemático final de neurona queda (algoritmo 1): Y = 1 si

Y = 0 si

computacionalmente es mostrarle una determinada entrada (digamos un grupo de valores de xi, o sea un vector X) a la red y simultáneamente mostrarle la salida que deseamos frente a esa entrada. Los pesos se van modificando y de esa manera la información queda en la intensidad de las sinapsis, codificada en los pesos, al igual que en las neuronas biológicas. Esto se lleva a cabo mediante un proceso que se llama entrenamiento, y una vez concluido, si fue exitoso, y por lo tanto la red aprendió, ésta debe dar la salida deseada al “ver” la entrada correspondiente. O sea, las neuronas tienen dos modos de funcionamiento, uno que es mientras aprenden y por lo tanto modifican sus pesos y otro cuando habiendo aprendido se las usa con sus pesos fijos para obtener la salida ante una entrada determinada, aquí es el momento útil de la neurona.

Algoritmo de Entrenamiento Bueno, hasta aquí sabemos cómo calcular la salida de una neurona frente a una entrada determinada. Ahora sabemos que los sistemas biológicos pueden aprender, entonces se plantea la pregunta: ¿cómo aprende nuestro perceptrón? Y es allí donde volvemos a los pesos wi, son éstos los que determinan el valor de la sumatoria ante una determinada entrada, y de allí que se active o no la salida Y. Entonces cabe la pregunta: ¿supongamos que encontramos la manera para que el valor de los pesos cambie, adaptándose para dar una salida deseada ante una determinada entrada, entonces la red estaría aprendiendo a responder frente a una entrada? Y así es como nace el algoritmo de entrenamiento, o sea lo que se hace

Tabla 2

En realidad, en el entrenamiento lo que se tiene es un conjunto de entradas que representan distintas situaciones (patrones) y el conjunto de salidas deseadas correspondientes a cada situación. Ahora, en nuestra vida cotidiana, ¿Cómo aprendemos?. Podemos observar que, desde niños vamos aprendiendo en base a prueba y error, digamos que nuestra guía en el aprendizaje es el error. Por ejemplo, al leer vemos una “a” y nos dicen que es una “a”, así la entrada es “a”, la salida deseada es que pronunciemos “a”, si decimos “e” nos corrigen, volvemos a intentar, hasta que frente a una “a” decimos “a”, este es un ejemplo muy simple, pero así es todo. Fue esto lo que motivó a los pri-

Figura 5

meros investigadores a pensar en el error entre la salida deseada y la que la neurona proporciona ante una entrada como la herramienta guía para modificar los pesos. Así surge el algoritmo de entrenamiento para el perceptrón simple, que bien podemos ver esquematizado en la figura 5. Describimos a continuación este algoritmo de entrenamiento (algoritmo 2): 1) Inicializar los pesos wi con valores aleatorios menores que 1, así la neurona comienza sin “saber” nada. 2) Presentar al Perceptrón simple un vector patrón de entradas y la salida deseada D. 3) Calcular el error entre la salida Y y la salida deseada D (e = D - y) 4) Ajustar los pesos de la red según el siguiente algoritmo:

Donde wi (t + 1) es el nuevo peso, wi (t) es el peso “viejo”, e es el error y un parámetro de aprendizaje generalmente con valor 1, esto se realiza para cada peso wi. 5) Volver al paso 2) y repetir el proceso. Los patrones de entrenamiento, es decir los vectores de entrada con su salida deseada se van mostrando a la red en forma aleatoria, un número determinado de veces, hasta que ésta aprende. Una vez que la neurona aprendió, los pesos no se modifican más y esta se puede usar para cualquier situación dentro de las que aprendió, o aún “nuevas” (esto se llama generalización y lo veremos más adelante).

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Artículo de Tapa Bueno, creo que por ahora es suficiente teoría, así que mejor algo de práctica para afirmar y comprender lo que hemos visto. A no preocuparse si pareció muy teórico o algo no quedó claro, notaremos que al ver cómo se emplean estas herramientas, todo se esclarece. Pronto veremos lo satisfactorio que es comprender la idea detrás de algo tan vigente como la IA (siglas de Inteligencia Artificial en inglés). En la próxima entrega estaremos entrenando el “cerebro” de un robot para recorrer laberintos, para lo cual necesitaremos varias neuronas. Primero, lo que vamos a hacer es

la resolución de un problema sumamente sencillo, que nos permitirá observar el funcionamiento de una neurona. Pero antes de proseguir con esto, veamos con qué vamos a trabajar:

PRACTICA: Implementación de un Perceptrón Simple en NePic El sistema NePic Para realizar las prácticas, me pareció adecuado crear un pequeño software para el entrenamiento de neuronas y la generación del código

que vamos a emplear en los microcontroladores. Este software va ir creciendo con los artículos. Nuestra primer práctica va ser entrenar un perceptrón simple mediante el software y luego usarlo en un PICAXE, (ver Saber 205, 211 o consultar el sitio web www.rev-ed.co.uk para saber más de éstos). Vamos a enseñarle a un perceptrón a resolver la función “OR”, este ejemplo es sumamente simple, pero sirve para entender la idea, además por tradición, así como al aprender a programar uno aprende a escribir “HELLO WORD” en pantalla, en IA es la función “OR” el primer ejercicio . Veamos nuestro software (que Ud. lo puede bajar gratuitamente de nuestra web: www.webelectronica.com.ar, haciendo click en el ícono password e introduciendo la clave nepic), ver la figura 6. Para cargar la tabla y entrenar la red procedemos como sigue, por ejemplo para cargar el segundo renglón hacemos click en In1 y Out, o sea los encendemos, y luego damos click sobre “cargar”, así en patrones cargados queda tal como se muestra en la figura 7. Y así proseguimos hasta cargar toda la tabla, clickeando los botones con la configuración deseada y a continuación “cargar”, hasta que ingrese-

Figura 6 Cargamos la tabla “OR” para que la red la aprenda

Figura 8

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Inteligencia Artificial

Figura 7

‘codigo para ejercicio OR ‘

Figura 9

mos todos los renglones, como vemos en la figura 8. De esta manera le estamos mostrando a la red las entradas con que se va a encontrar y la salida que deseamos para cada una de ellas (patrones de entrenamiento) y le decimos el número de veces que queremos se haga esto: observe nuevamente la figura 7. Luego presionamos “entrenar” con lo que el software ejecuta el algoritmo de entrenamiento visto ( algoritmo 2), durante el número de veces elegido y va modificando los pesos. Finalmente se enciende el indicador “LISTO”, entonces presionamos “Generar código BASIC”, ésto genera un código para PICAXE que se guardará con el nombre de “C:\Archivos de programa\Nepic\ NeurOR.bas”, (se puede abrir con editor de textos). El código BASIC generado es el que vemos en figura 9: El entrenamiento, lo que genera son los pesos w11 y w12 (equivalentes a w1 y w2), que son los que codifican la solución del problema. El código en sí, no es más que el modelo matemático de la neurona (algoritmo 1) que vimos anteriormente implementado y ejecutado, vez tras vez, en software. Y podríamos haberlo generado mediante el editor de flujo de PICAXE (en el “PICAXE Programming Editor”, se puede bajar gratis de www.rev-ed.co.uk), y simularlo con el simulador, de la forma que se ve en la figura 10. En el problema de la figura 11 incluso “a ojo” podríamos haber obtenido los pesos w1 y w2, ya que por claridad resolvimos un ejemplo muy sencillo, en el que incluso las entradas son binarias, pero más adelante veremos que no es así en problemas de mayor magnitud, donde son muchos pesos y con números reales. Ahora, para probar esto en hardware, debemos abrir este código con el “PICAXE Programming Editor” y pasarlo a código ejecutable. Bueno, no queda más que des-

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Artículo de Tapa Figura 12

Figura 10

Figura 11

Figura 13

cargar el código ejecutable a un circuito experimental como se ve en la figura 12, que podemos hallar en la página www.rev-ed.co.uk, específicamente en: www.rev-ed.co.uk/docs/axe001_pcb.pdf Recomiendo usar el PICAXE 18X, para que nos sirva para los códigos siguientes. Armaremos este circuito y nos servirá para todos los experimentos, en este experimento le agregamos Led1 (será la salida y), s2 (será la entrada x1) y s3 (será la entrada x2):

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Figura 14

Inteligencia Artificial para recorrer laberintos, como se ve en la figura 14. • Diseñar un control simple, del movimiento de rotación de un brazo robot, a partir de las señales de electromiografía de una persona (figura 15).

Figura 15

¡Hasta la próxima edición!. ✪ Lista de Materiales:

Y listo, podemos verificar cómo los interruptores s2 y s3 responden según la tabla OR, encendiendo y apagando el Led1. Quizás parezca inútil tanto proceso para una simple tabla OR, pero lo cierto es que nuestro programa “aprendió” a responder, y ése es el camino hacia la IA. Como dijimos, en la próxima parte veremos las verdaderas redes, los “perceptrones multicapa” y estaremos entrenando el “cerebro” de un robot

para recorrer laberintos, para lo cual necesitaremos de varias neuronas. Algunos de los proyectos experimentales, en los que intentaremos mostrar cómo se utilizan estas herramientas, serán: • Perceptrón simple y perceptrón multicapa (capaz de aprender la respuesta a entradas sencillas). (Ver la figura 13). • “Entrenar el cerebro” de un robot

IC1: Picaxe18 (Microcontrolador) IC2: ULN2803A - C. Integrado CT1: 3,5mm - Conector miniatura estereo TB1: Conector de los usados en baterías de 9V, con portapila de 6V R1 a R6: 10kΩ 1/4W R7: 22kΩ 1/4W R8: 4k7 1/4W C1: 100µF capacitor electrolítico S1: miniature push reset switch S2: switch miniatura S3: switch miniatura Led 1: diodo emisor de luz

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MONTAJE

Preamplificador Para Discos de Vinilo Para los que vivimos nuestra adolescencia en los 70’s surge un ligero inconveniente a la hora de escuchar música de nuestra época: hay muchos artistas e intérpretes cuyos álbumes no han sido editados en CD. Si uno tiene un equipo de audio con algunos años encima no tiene problema, dado que puede conectar una bandeja pasadiscos a la entrada PHONO y por la salida de MONITOR conectar la entrada de una placa de sonido de PC, para que por algún programa de audio (Cool Edit o Sound Forge) se puedan grabar los temas como archivos .wav y encima se pueden mejorar y procesar con los plug-in de estos programas. Pero en estos días, es muy difícil encontrar un equipo de audio hogareño con entrada para cápsula magnética, para hacer la conexión con una bandeja y la PC.

Autor: Guillermo H. NECCO; LW 3 DYL e-mail: [email protected] n mi caso particular tengo arriba de la PC un MiniDisc, un Deck de casetes y una bandeja pasadiscos, para poder pasar a CD todo tipo de formato de música. El equipo de audio lo tengo bastante lejos de la PC, por lo que no me quedó más remedio que hacer un ecualizador RIAA (así se denomina el tipo de ecualizador para cápsulas magnéticas) independiente, que paso a describir en los siguientes renglones.

E

introducía un deénfasis a partir de los 500Hz, que atenuaba los graves. Con respecto a las frecuencias agudas pasaba lo contrario, al decrecer en amplitud el surco era más estrecho, pero existía el problema de la relación señal – ruido. Esto es, que al desplazarse la púa sobre el surco se generaba un siseo, con una componente importante en el rango de los agudos. Podía suceder que el siseo

propio del arrastre se mezclara con la música grabada, por lo que se introdujo un preénfasis a partir de los 2.150Hz para superar este inconveniente (ver figura 2). La tensión de salida de los fonocaptores magnéticos viene dada por: Vsal = (A . v) – (Z . i) donde A es una constante que depende de la inducción magnética B y del número de espiras de la bobina; v es la velocidad de

¿Por qué se Ecualiza? La grabación en un soporte de vinilo tenía ciertos inconvenientes, a saber: para una velocidad angular constante, la diferencia de amplitud entre una señal de baja frecuencia y una de alta frecuencia era muy importante (ver figura 1). Al grabar las frecuencias bajas el surco iba a ser muy ancho, lo que provocaría una reducción en la duración del disco. Para evitar esto, se

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Figura 1

Preamplificador Para Discos de Vinilo desplazamiento lateral del estilete (vemos que si es más aguda la frecuencia, más se desplaza); Z es la impedancia del fonocaptor formada por la inductancia L y la resistencia r de la bobina; e i es la corriente que suministra. De aquí podemos ver que si la impedancia es infinita, la cápsula

entrega una tensión directamente proporcional a la velocidad de desplazamiento. Como la impedancia infinita es teórica, los fabricantes trabajan con una impedancia normalizada de 47 Kilohms. Vemos entonces, que para lograr una reproducción fiel del disco debeFigura 2

Figura 3

Figura 4

mos aumentar graves a partir de los 500Hz y disminuir los agudos a partir de los 2150Hz , o sea, una curva inversa a la que vimos en la figura 2.

¿Cómo Fabricarlo? Teniendo en cuenta que la tensión de salida de un fonocaptor magnético está en el orden de los 5mV, debemos tener mucho cuidado con el tema de la inducción electromagnética, dada la extrema facilidad para captar ruidos de corriente alterna. Como ésta es una unidad independiente, decidí hacerla a baterías. Para que tenga fidelidad y ganancia la única opción de diseño es el amplificador operacional, pero si utilizo uno con integrados voy a tener mucho nivel de ruido (típicamente 4 veces más que con transistores) y un consumo importante, que limitaría la vida útil de las baterías. Es por eso que me decidí a hacer un operacional discreto, esto es con transistores y resistencias, obteniendo un muy bajo ruido y un consumo mínimo (1,5mA por canal), lo que asegura una vida prácticamente ilimitada de las baterías. Podemos ver el circuito en la figura 3. Como vemos, es un elemental amplificador operacional, cuya fuente de corriente es una resistencia de 27K; la entrada está fijada a una impedancia de 47K, que es valor óptimo para el funcionamiento del pick-up y la red de ecualización está conectada entre la salida y la entrada inversora. La resistencia de 120 ohms fija la ganancia del sistema, si ésta es muy elevada y satura la entrada de la placa de sonido de la PC puede aumentarse, con lo que disminuye la tensión de salida. En la figura 4 tenemos el dibujo de circuito impreso de un canal y la ubicación de los componentes en la plaqueta, recuerden que hay que hacer dos plaquetas idénticas para la ver-

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Montaje sión estéreo: una para el canal izquierdo y una para el canal derecho. En la figura 5 hay un diagrama de montaje completo para los que recién se inician. Recuerden que la llave de encendido debe ser doble, para que corte el positivo y el negativo al mismo tiempo, de lo contrario se descargaría una de las pilas. ✪ Figura 5

Lista de Materiales 2 Transistores BC548 1 Transistor BC558 3 Electrolíticos 10uF x 16V 2 Electrolíticos 100uF x 16V111 1 Capacitor poliéster .056uF (56nF)(563) 2 Resistencias de 100Ω 1/4 W 1 Capacitor poliéster .015uF (15nF)(153) 1 Res 120Ω 1 Res 2K2 1 Res 4K7 1 Res 10K 1 Res 27K 1 Res 47K 1 Res 56K Varios: Placa de CI, conectores, cables, etc.

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MONTAJE

Indicador de Tensión de RED Contar con un aparato que indique si la tensión de red está dentro de los valores "normales", puede resultar muy útil para no exponer determinados equipos electrónicos a que sufran daños irreparables. Es el caso de las PC, cuya fuente puede quemarse si se la alimenta con tensiones inferiores a los 200V o si la tensión es excesiva. En este artículo, proponemos el armado de un sencillo y económico indicador de tensión.

AUTOR: Ing. Horacio Daniel Vallejo e-mail: [email protected]

ace más de 6 años presenté este circuito, cuyo funcionamiento retomo para que pueda comprobar las bondades de los laboratorios virtuales, especialmente el simulador Livewire. En esta nota volvemos a describir el funcionamiento de un voltímetro que indica si la tensión de línea Figura 1 está entre 200V y 250V, o si la misma es demasiado baja o muy alta. El circuito de nuestro indicador de tensión de línea se muestra en la figura 1. La tensión de alimentación de la parte electrónica se toma a través del regulador formado por R1 y el diodo zener que en este caso está formado por 3 componentes (D5, D6 y D7) dado que es preciso contar con un zener de más de 20V y el simulador que usaremos sólo cuenta con componentes de menor tensión zener. Esta tensión de re-

H

ferencia se aplica a un regulador integrado tipo TL78L15, en cuya salida se tiene una tensión constante de 15V que permanece prácticamente inalterable por más que baje demasiado la tensión de la red. La tensión presente a la salida de

RG1 de 15V no sólo sirve para alimentar al conjunto, sino también como tensión de referencia para los comparadores IC1 e IC2. La tensión de red, que es la que se quiere monitorear y que se aplica en las terminales CN1 y CN2, se to-

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Montaje ma del punto central del potenciómetro VR1, integrante del divisor de tenFigura 2 sión formado por R2, VR1 y R3. La porción resultante se rectifica con D1 y se filtra con C4. Cuando la tensión de red baja más allá de 200V se deberá encender el led D9, mientras que si sobrepasa los 250V será D8 quien se ilumine. Obviamente, cuando la tensión está entre 200V y 250V, será indicación de que la tensión de la línea está dentro de los parámetros normales; en esas condiciones conducirá Q1 Figura 3 y, por consiguente, se encenderá el led D10, para dar un aviso de la condición normal. La indicación "normal" de tensión de red dentro de los parámetros antes mencionados se ajusta mediante el potenciómetro VR1. Para ajustar el equipo dentro de la banda de operación apropiada se debe contar con un reductor de tensión de red (variac, si es posible) y si no Figura 4 se dispone de un método apropiado, se puede dejar el potenciómetro en la mitad de su recorrido. Por último, debe tener presente que el circuito no está aislado de la corriente eléctrica, por lo cual se debe tener cuidado en el ajuste y luego tiene que colocarlo en un gabinete aislante. Para la “simulación” del circuito, con el objeto de ver si funciona, lo armamos en el programa Livewire, para ello abrimos el programa y nos aparece una pantalla como la de la figura 2. De la galería “Fuen-

cuits)” tomamos y arrastramos los dos amplificadores operacionales, ubicándolos en la posición semejante a las que ocupan en el circuito de la figura 1. El siguiente paso consiste en seleccionar la galería de “Semiconductores Discretos (Discrete Semiconductors)” y arrastrar hacia nuestra hoja de trabajo los diodos D1 a D4, los zener D5, D6 y D7 (se colocan 3 zener de 6,8V porque el programa no posee, por el momento, componentes de 20V o más, tema que será resuelto en una próxima actualización del programa Livewire) y el transistor Q1. Cabe aclarar que en algunos casos deberá “rotar” el componente y para hacerlo tiene que seleccionarlo y luego hacer un “click” en el ícono que está en la barra del menú. Acto seguido, de la galería “Componentes de Salida (Ouput Components)” agregamos los leds D8, D9 y D10 y, si es necesario, los rotamos como explicamos anteriormente. Hecho ésto, tendremos en nuestro programa una imagen como la mostrada en la figura 4. Antes de continuar con el armado del circuito para poder simularlo, conviene “identificar” a cada componente con su valor correcto, conforme con la siguiente lista: tes de poder (Power gallery)” tomamos el regulador de tres terminales y lo arrastramos hasta nuestra hoja de trabajo (figura 3). Luego, de la galería “Circuitos Integrados (Integrated Cir-

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RG1 = 78L15 IC1, IC2 = LM741 Q1 = BC548B D1, D2 = 1N4001

Indicador de Tensión de Red D3, D4 = 1N4148 D5, D6, D7 = Zener de 6,8V D8 = Led rojo D9 = Led Amarillo D10 = Led verde Para darle el valor a cada componente, nos posicionamos con el mouse sobre él y hacemos click con el botón derecho del mouse, nos dirijimos a la opción “Modelos (Models)” y elegimos el componente 7815 (15V, 100mA), tal como se muestra en la figura 5. Luego de hacer este procedimiento con todos los componentes, tendremos en nuestra hoja de trabajo, una imagen como la de la figura 6, note que ahora todos los componentes tienen su valor (matrícula) identificado. Ahora, sólo nos queda agregar los componentes pasivos, la fuente de alimentación y comenzar a “unir” los componentes. De la galería “Componentes Pasivos (Passive Components)” arrastramos las resistencias y las colocamos en el lugar indicado, dentro de la hoja de trabajo, luego el potenciómetro y por último los capacitores. Ahora debemos agregar el valor adecuado a cada componente pasivo, para ello nos posicionamos con el mouse sobre cada uno y hacemos un doble click con el botón izquierdo, luego colocamos el valor en el casillero correspondiente y apretamos OK. Nos queda una imagen como la mostrada en la figura 7. Los valores de los componentes que debe colocar son: VR1 = 250kΩ R1 = 1kΩ - 5W R2 = 180kΩ R3 = 4k7 R4 = 2k2 R5 = 2k2 R6 = 12kΩ R7 = 100kΩ R8 = 1kΩ R9 = 1kΩ R10 = 56kΩ R11 = 1kΩ C1 = .47µF

C2 = 100µF C3 = 220nF C4 = 22µF Ahora, debo unir los diferentes componentes colocándome sobre el terminal de uno de los componentes, apretando el botón del mouse y arrastrando dicho mouse hasta el extremo del otro componente, donde debo hacer la unión. Haga esto hasta completar el esquema mostrado en la figura 1. El circuito quedará “casi” como queremos, sólo debo agregar los contactos CN1 y CN2, que serán las “puntas de prueba” de mi circuito. Ahora bien, compare lo que quedó en pantalla con lo que está en la figura 1, verá que es muy probable que las

Figura 5

“matrículas” de los componentes están encimadas (vea la figura 8), lo que impide que se pueda comprender bien “de qué se trata”. Se puede mover la indicación o texto que está al lado de cada componente. Para hacerlo, debe dar primero la indicación de que se pueda mover el texto. Para realizarlo, seleccione un com-

Figura 6

Figura 7

Saber Electrónica 15

Montaje Figura 8

Figura 11

ponente cualquiera y diríjase a la columna “Edición (Edit)” de la barra del menú, seleccione la opción “Etiqueta (Label)” y asegúrese que esté destildada la opción “Fijo (Fixed)”, tal como vemos en la figura 9. Ahora podrá mover cualquier texto hasta la posición que quiera, sólo debe seleccionar el texto y arrastrarlo hasta la nueva ubicación y… Figura 10

Saber Electrónica 16

¡ya está! Ahora podemos hacer Figura 9 la simulación, para ello puede colocar un generador o una batería entre los bornes CN1 y CN2. Con una tensión de 220V alterna (o 310V de continua), debe ajustar VR1 para que encienda el Led D10 y estén apagados D8 y D9. Si ahora coloca una tensión entre bornes menor de 180V y vuelve a simular (apretando el triangulito play- de la barra de menú) se deberá encender el Led D9 y permanecerán apagados D8 y D10, indicando baja tensión. Vuelva a parar la simulación (con el botón que tiene el cuadradito - stop- de la barra del menú), cambie la tensión de la fuente a 360V y vuelva a simular, verá que se enciende el Led D8, lo que muestra que hay una tensión excesiva. Recuerde que para cambiar la tensión de la batería deberá ubicarse sobre ella, seleccionarla y hacer un doble click. Comprobado el funcionamiento observará el comportamiento de este indicador y “el potencial” de Livewire. Si aún no posee este programa, puede bajar el demo de nuestra web con la clave newave. Ahora está en condiciones de realizar el circuito impreso, para ello deberá ejecutar el programa PCB Wizard 3 y seguir los pasos que explicamos en el libro “Simulación de Circuitos & Diseño de Circuitos Impresos” (figura 10) o bajar un tutorial de la web con la clave que mencionamos. En la figura 11 tiene uno de los tantos diseños que puede realizar de la placa de circuito impreso. Si quiere “practicar” la simulación de circuitos y no quiere armar este proyecto, puede bajar de nuestra web los archivos “indi.lvw” e “indi.pcb” con la clave indi. ✪

MONTAJE

Prueba y Uso de Timbres y Zumbadores

con el Sistema PICAXE Los lectores de Saber Electrónica conocen las ventajas de los microcontroladores PICAXE tales como: son relativamente económicos y fáciles de programar, no requieren equipos adicionales para cargar un programa y su funcionamiento interno es tal, que “cualquiera” puede aprender en un instante a manejar instrucciones para crear sus propios programas. Empleando las técnicas utilizadas en ediciones anteriores para otros componentes, en ésta veremos cómo se hacen programas que empleen timbres y zumbadores para conocer su funcionamiento. Por Ing. Horacio D. Vallejo Sobre un trabajo de Revolution Education Ltd.

¿

Qué es un zumbador electrónico?

Un zumbador electrónico es un “miniparlante” (minibocina) de bajo costo que se utiliza para hacer sonidos. El sonido generado por el zumbador puede cambiarse alterando las señales electrónicas suministradas por el microcontrolador. ¿Para qué se utilizan los zumbadores? Los zumbadores se utilizan en una gran variedad de diferentes productos para dar “retroalimentación” al usuario. Un buen ejemplo de esto es una máquina expendedora, la cual emite un sonido cada vez que se presiona un botón para escoger un refresco o algo para picotear. Este sonido da retroalimentación al usuario para indicarle que se recibió la señal del botón presionado.

Otros tipos de zumbadores se utilizan a menudo en tarjetas musicales de cumpleaños, para tocar una melodía cuando se abre la tarjeta. ¿Cuál es la diferencia entre un zumbador y un timbre ? El timbre contiene un pequeño circuito electrónico, el cual genera la señal electrónica necesaria para emitir un sonido. Por lo tanto, cuando el

timbre se conecta a una batería siempre emitirá el mismo sonido. El zumbador no tiene este circuito y por ende necesita una señal externa. Esta señal puede suministrarla un pin de salida del microcontrolador. El zumbador también requiere menos corriente para operar y por lo tanto durará más en circuitos alimentados por baterías.

Cómo se Usan los Zumbadores

Figura 1

La conexión de los zumbadores a un PICAXE es muy sencilla. Simplemente conecte el cable rojo al pin de salida del microcontrolador y el cable negro a 0V (tierra), figura 1. Tome en cuenta que los zumbadores más económicos no tienen cubierta plástica exterior. En estos casos es necesario montar el zumbador sobre una sección

Saber Electrónica 17

Montaje Figura 2

Este programa hará que el zumbador (conectado al pin de salida 2) haga 4 sonidos diferentes (valores 65, 78, 88, 119), siguiendo el diagrama de flujo de la figura 2. Vea qué sencillo es programar… “main” (del inglés “principal), es una etiqueta que dice que está por empezar el programa. “sound 2” es una instrucción que dice que el PICAXE genere un sonido y lo emita por la salida 2, cuya frecuencia dependerá del primer número que está entre paréntesis en la instrucción y su valor puede ser cualquiera entre 0 y 127.

del circuito impreso (con cinta adhesiva de doble contacto) para crear un sonido que se pueda escuchar. El circuito impreso actúa como una “caja de sonido” (baffle) y amplifica el sonido emitido por el zumbador. Asegúrese de pegar la cinta adhesiva al lado correcto del zumbador (¡el lado de bronce que no tiene los cables!). Haciendo más Ruido En algunas ocasiones puede que desee emitir sonidos más fuertes. En este caso lo adecuado es utilizar un parlante (bocina) en vez de un zumbador. Al utilizar parlantes es necesario conectar un condensador (por ejemplo un condensador electrolítico de 10µF) al circuito del microcontrolador para evitar causarle daños al chip. Recuerde que, al igual que el zumbador, los parlantes sólo operan correctamente si están montados en una “caja de sonido”. Después de conectar el zumbador, el mismo puede probarse utilizando un simple programa tal como el siguiente: Main: Sound 2, (65,100) Sound 2, (78,100) Sound 2, (88, 100) Sound 2, (119, 100) Go to main

Si el zumbador no funciona verifique: 1. Que el valor del sonido (primer número en el paréntesis) esté entre 0 y 127. 2. Que se esté utilizando el número de pin correcto dentro del programa. 3. Que todas las conexiones estén bien soldadas. Para probar este elemento puede utilizar el circuito que dimos en Saber 211. En síntesis, al utilizar el comando sound, el primer número indica el número de pin (en los proyectos el pin 2 es utilizado frecuentemente). El siguiente número es el tono, seguido por la duración. Mientras más alto es el tono, mayor será la altura tonal del sonido (tome en cuenta que algunos zumbadores no pueden emitir tonos muy altos y por lo tanto valores mayores de 127, puede que no se escuchen). Al utilizar sonidos múltiples puede incluirlos todos en la misma línea. Por ejemplo: Sound 2, (65,100, 78, 100, 88, 100, 119, 100) El programa BASIC mostrado en la tabla 1 utiliza un bucle for...next para emitir 120 sonidos diferentes, utili-

Saber Electrónica 18

Microcontroladores y PICAXE Un microcontrolador del sistema PICAXE puede ser de 8, 18, 28 o 40 terminales o más, internamente dentro de su encapsulado, posee como equipamiento mínimo un microprocesador, memoria RAM, y distintas versiones de memoria ROM. Los microcontroladores más avanzados, aparte de lo mencionado anteriormente, también llegan a poseer temporizadores ADC, DAC, Comunicación en paralelo, USAR, etc. Un microcontrolador, desde el punto de vista de operación, puede considerarse como si fuera una PC, ya que cuenta con el conjunto básico de implementos que necesita para realizar sus funciones, esto es, microprocesador, disco duro, memoria RAM, etc. Clásicamente, cuando programamos un microcontrolador, de forma implícita se tiene que desarrollar un programa que trabaja a manera del BIOS de una PC, ya que lo primero que debemos tomar en cuenta es la configuración de sus puertos, ya sea como de entrada o de salida, configurar sus demás herramientas como pueden ser los temporizadores, los ACD, etc. Han aparecido en el mercado, sistemas de desarrollo que permiten la programación del microcontrolador de una manera relativamente fácil, en la cual se puede emular el proceso que nos interesa desarrollar. Para la mayoría de estos sistemas de desarrollo, una vez que se tiene terminada la aplicación, el paso siguiente es armar el prototipo e insertar el microcontrolador debidamente programado. Tenga en cuenta que para programar microcontroladores PICAXE no es preciso que compre programa alguno para empezar a trabajar, dado que lo puede bajar gratis de Internet, además, Ud. puede armar el cable de conexión a la PC y la placa de circuito impreso del dispositivo que desee. Quien ha utilizado estos microcontroladores PICAXE, puede constatar lo sencillo que resulta su programación, el sistema de desarrollo PICAXE hace las cosas todavía más sencillas para el programador.

Prueba y Uso de Timbres y Zumbadores en el Sistema PICAXE

Tabla 1 Main: For b1 = 1 to 120 Sound 2, (b1, 50) Next b1 End

step-1

,iniciar un bucle for … next ,emita un sonido con el tono b1 , siguiente b1 ,fin del programa

For b1 = 120 to 1 Sound 2, (b1, 50) Next b1 End

step-1

,iniciar un bucle for … next ,emita un sonido con el tono b1 , siguiente b1 ,fin del programa

Tabla 2 Main:

zando la variable b1 para almacenar el valor (tono) del comando sound. El número almacenado en la va-

Qué es PICAXE El sistema de desarrollo PICAXE hace las cosas todavía más sencillas para el programador, ya que cuenta con dos opciones de diseñar una aplicación: una por medio de diagramas de flujo y otra por medio de “BASIC”, y aunque esto no es ninguna novedad, (ya que estas herramientas exis-

nota se cambia en cada bucle. El programa de la tabla 2 realiza la misma tarea pero en orden inverso (contando el tono en cuenta regresiva). Le aconsejamos que lea el artículo de la edición anterior, que baje de Internet el programa para trabajar con PICAXE y realice sus propios “ejemplos”. Si no tiene la edición anterior y los programas para trabajar con los microcontroladores PICAXE, puede bajarlos sin cargo de nuestra web: www.webelectronica.com.ar, haciendo click en el ícono password e ingresando la clave: “picaxe212”.

riable b1 aumenta 1 en cada bucle (12-3-etc.), por lo tanto, al utilizar la variable b1 en la posición del tono, la

En la próxima edición veremos cómo se emplean otros componentes con el sistema de microcontroladores PICAXE. ✪

tían con anterioridad), lo ventajoso del PICAXE radica en el hecho de que se trata de un microcontrolador PIC que, en un segmento de memoria ROM interna le ha sido grabado desde su fabricación, un firmware a manera de BIOS que simplifica la forma de programarlo. Al igual que en todos los sistemas de desarrollo, existen ya predefinidas toda una se-

rie de tarjetas de prácticas sobre las cuales podemos emular las aplicaciones que hemos diseñado, pero gracias al firmware que poseen los microcontroladores PICAXE “se puede armar la aplicación completa incluyendo al microcontrolador”, y sobre la aplicación programarlo sin necesidad del sistema de desarrollo, ni del circuito programador de microcontroladores.

Saber Electrónica 19

MONTAJE

Módulo Convertidor Analógico Digital de 3 Dígitos En diversas ocasiones hemos visto que un mismo “aparato” puede ser utilizado para realizar diversas tareas, como puede ser un multímetro digital, que aparte de medir los valores eléctricos del voltaje corriente y resistencia, puede ser empleado también, para medir temperatura. Esto último puede ser posible debido a que se cuenta con un convertidor Analógico – Digital (ADC) y dependiendo de la circuitería que adecúa los niveles de voltaje, podemos contar con diversos aparatos que pueden medir cualquier variable.

Autor: Ing. Ismael Cervantes de Anda [email protected] [email protected] l circuito que aquí se propone tiene la misión de actuar como un módulo de conversión Analógico – Digital “universal”, que convierte niveles de voltaje analógico a valores digitales bajo los parámetros de la lógica TTL. (Figura 1) En general, con este circuito convertidor se podrá medir cualquier variable física que se encuentre en la naturaleza o proceso de producción, tan sólo necesitamos emplear el transductor adecuado para cada caso, y acondicionar su señal eléctrica para no exceder los niveles de voltaje que requiere el módulo concertador analógico a digital, ya que éste se encuentra diseñado para operar dentro de un rango establecido de voltaje. En la figura 2, vemos el diagrama interno del circuito convertidor ADC CA3161E. El ADC que es empleado en este circuito, trabaja mediante la técnica de conversión conocida como de “doble rampa”, en la cual el proceso de conversión requiere de dos etapas. En la primer etapa, un capacitor tiene que ser cargado a cierto nivel de voltaje que corresponde con el valor que tiene que ser convertido. Para

E

Saber Electrónica 20

Figura 1 - Circuito armado en Protoboard.

Figura 2 - Diagrama interno del circuito convertidor ADC CA3161E.

Módulo Conversor A/D de 3 Dígitos Figura 3

Figura 3 - Diagrama esquemático del módulo convertidor ADC.

ello, un contador interno del propio ADC fija un tiempo establecido y cuando éste ha expirado, termina la primer parte y comienza la segunda parte del proceso. En la segunda parte del proceso, el contador interno del ADC vuelve a activarse, pero ahora para contabilizar el tiempo en que tarda el capacitor en descargarse, ese tiempo tiene un valor proporcional al valor final de la conversión.

Diseño del Circuito El elemento principal del módulo convertidor ADC es el circuito integrado identificado como IC1, cuya matrícula es CA3162E y se trata, precisamente, del circuito integrado que se encarga de convertir los valores analógicos de voltaje en sus correspondientes combinaciones binarias, en la figura 2 se muestra el detalle del circuito IC1. El circuito identificado como IC2, que posee la matrícula CA3161E, es de un circuito com-

se encuentran las terminales 10 y 11 de IC1 (observe el diagrama de la figura 3), este voltaje comienza a cargar el capacitor C1 que está conectado en la terminal 12 de IC1, y tiene la función de predeterminar el rango de tiempo en el cual se realizará la conversión analógico a digital, lo que da origen a la primera etapa de la conversión. Al finalizar la primera etapa, el bloque que tiene a las terminales 10 y 11 de IC1 (observe la figura 2), las desconecta del capacitor C1 dando comienzo a la segunda etapa de la conversión. Ahora es conectado hacia el capacitor una fuente de corriente constante, pero con polaridad opuesta a la anterior, esto es con motivo de provocar la descarga del capacitor C1, a la vez el contador que fue restaurado a su posición original al comienzo de la segunda etapa, lleva el conteo de tiempo que origina la descarga del capacitor hasta el valor de 0 volts, el contador en esta segunda etapa se encuentra acoplado a un multiplexor con salidas BCD, las cuales muestran el valor Figura 4 - Circuito impreso del módulo del conteo cuando el capacitor ha convertidor analógico digital.

plementario que auxilia al IC1 en la conversión analógico a digital, el circuito IC2 es un decodificador que interpreta las combinaciones binarias y enciende los segmentos de los displays de acuerdo con el valor que corresponda, formando números que podemos leer. Ver figura 3. El proceso de conversión analógico a digital comienza en el circuito IC1, al cual se le hace llegar el valor analógico de voltaje a través del conector CN1 en el cual

Saber Electrónica 21

Montaje

Figura 5 - Colocación de los dispositivos en el módulo convertidor ADC.

sido descargado totalmente, el valor que muestran las salidas BCD es proporcional al valor correspondiente a la digitalización del valor analógico, pero este dato se muestra mediante una combinación binaria de 4 bits. En la figura 4 vemos el circuito impreso del módulo convertidor analógico digital. El contador interno del circuito IC1 es controlado por un oscilador que aporta la llamada frecuencia de muestreo, la terminal 6 del circuito IC1 llamada “control de conversión” es en donde se fijan las condiciones de operación del oscilador interno del convertidor, de acuerdo a lo siguiente: Si se le hace llegar 5V a la terminal 6 de IC1, se fija una frecuencia de muestreo de 96Hz para establecer un muestreo de alta velocidad, para ello un jumper se fija en el conector CN2 en donde se encuentra la identificación A.V. Si se le hace llegar 0V ó GND a la terminal 6 de IC1, se fija una frecuencia de muestreo de 4Hz para establecer un muestreo de baja velocidad, para ello un jumper se fija en el conector CN2 en donde se encuentra la identificación B.V. Si se le hace llegar 1.2V a la terminal 6 de IC1, se elimina la frecuencia de muestreo para establecer la función de retención o guardado en memoria del último valor digitalizado, para ello el jumper se quita totalmente del conector CN2. Se mencionó en líneas anteriores que se utilizan 4 bits para desplegar la información del valor digitalizado, estos 4 bits

contienen la información BCD del dato digital esto es, se pueden tener las combinaciones de la tabla 1. Las combinaciones binarias restantes no se ocupan (1010, 1011, 1100, 1101, 1110 y 1111) ya que BCD significa “Código Binario Digital” por sus siglas en inglés BCD. Como se podrán dar cuenta, de esta manera se tiene la posibilidad de desplegar sólo un dígito, pero nuestro convertidor es de 3 dígitos. Esto es posible debido a que, dentro del circuito IC1, el multiplexor contador va desplegando un sólo dígito a la vez comenzando por el menos significativo (unidades), y al mismo tiempo que la información BCD se hace llegar al decodificador que se encuentra en el circuito IC2. A través de la terminal 4 del IC1 TABLA 1

Saber Electrónica 22

se activa la base del transistor Q1 (que se trata de uno tipo PNP con matrícula BC557) que le hace llegar el voltaje de VCC a la terminal ánodo común del Display correspondiente, provocando el encendido de sus segmentos que corresponden con el valor que se tiene que mostrar en el display identificado como DS1, manteniendo apagados los otros 2 displays. Posteriormente, para mostrar la información de las decenas, ahora se envía la correspondiente información BCD al decodificador del circuito IC2, al mismo tiempo a través de la terminal 3 de IC1 se activa la base del transistor PNP identificado como Q2, provocando que se apaguen los otros 2 displays y mostrando los segmentos iluminados el display identificado como DS2. Por último, para mostrar la información de las centenas se envía la correspondiente información BCD al decodificador del circuito IC2, al mismo tiempo a través de la terminal 4 de IC1 se activa la base del transistor PNP identificado como Q2, provocando que se apaguen los otros 2 displays y mostrando los segmentos iluminados el display identificado como DS3. En la figura 5 se observa la colocación de los dispositivos en el módulo convertidor ADC. Cuando se termina el proceso, se vuelve a repetir nuevamente mostrando primeramente la información a través del display de las unidades DS1, posteriormente por el display de las decenas DS2, y por último en el display de las centenas

Módulo Conversor A/D de 3 Dígitos TABLA 2

Figura 6 - Kit armado del módulo convertidor analógico digital.

valor mostrado será muy distinto del real, es a través del preset VR2 (50KW), en donde se ajusta el valor de 0V que sirve de referencia. Para ajustar a cero el módulo ADC, se debe conectar en ambas terminales del conector CN1 el valor de GND, esto tiene que provocar que en los displays se muestre la combinación “000”, cualquier otro dato significa que se requiere del ajuste, realizando éste manipulando el preset VR2, ubicando en los displays el valor 000. El preset identificado como VR1 (10 KW) sirve para ajustar la ganancia, esto es, fijar el nivel de voltaje de referencia para tomar la base del valor de conversión, para ajustarlo se requiere utilizar una fuente de voltaje “exacta” y fijarla a 500mV (0.5V), este voltaje se hace llegar a las terminales del conector CN1 respetando la polarización, y en los displays debe de mostrarse el valor de “500”, una vez realizado el ajuste primero de VR2 y después de VR1, ahora si las terminales del conector CN1 se deben hacer llegar al sensor o al circuito del cual se tiene que digitalizar el valor de voltaje. Este módulo convertidor ADC requiere energizarse con 5VCD, para una perfecta operación. En la fig. 7 vemos el Kit para armar el módulo convertidor analógico digital. ✪ Lista de Materiales

Figura 7 - Kit para armar del módulo convertidor analógico digital.

DS3, pero como este proceso se lleva a cabo a una frecuencia de aproximadamente 500Hz, da el efecto óptico de que los displays se encuentran permanentemente iluminados. Los displays DS1, DS2 y DS3 son del tipo ánodo común. En los display pueden aparecer los valores desde 000, 001, 002,…, 098,…, 267,…, 854,…, hasta 999, pero por medio de los siguientes valores se indican los valores fuera de rango, ya sean positivos o negativos. Ver tabla 2.

El rango de operación del módulo convertidor ADC va de 0V a 999mV, por lo que si el valor de voltaje que se va a digitalizar sobrepasa 999mV, se tendrá que emplear un divisor de voltaje para adecuar el nivel y no sobrepasarlo, ya que de otra forma lo que únicamente se observará en los display será “EEE”. En la figura 6, vemos el Kit armado del módulo convertidor analógico digital. Este módulo convertidor ADC tiene que ajustarse, ya que de otra manera el

IC1: CA3162E (ADC) IC2: CA3161E (decodificador) Q1, Q2, Q3: BC557 Transistor NPN R1: 12KΩ 1/2Watt VR1: 10KΩ Preset VR2: 50KΩ Preset C1: 270NF de Polyester C2: 100nF DS1, DS2, DS3: - Displays ánodo común Varios Zócalo (bases) de 16 terminales para CI, terminales tipo header, cables de conexión, circuito impreso.

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Curso de Fuentes Conmutadas - Lección 7

Medición de la Fuente SANYO 6736-00 Ya estamos promediando este “curso” destinado a explicar el funcionamiento de las fuentes conmutadas para que tenga recursos que le permitan mantener y reparar equipos electrónicos con fallas en estos bloques. En esta entrega analizaremos una fuente comercial y la forma en que se puede “saber” si funciona correctamente. Por: Ing. Alberto Horacio Picerno e-mail: [email protected]

Introducción ¿Medición en destino o medición en origen? A la hora de catalogar las diferentes fuentes, ésta es una de las preguntas que debemos realizarnos. La estructura de la fuente no sufre cambios fundamentales, pero el método de reparación debe ser debidamente modificado porque en un caso existe un optoacoplador y en el otro no. ¿Si no hay optoacoplador, no hay aislación galvánica? Mentira, las fuentes más económicas no tienen optoacoplador pero mantienen la característica de ser fuentes aisladas. Lo único que pierden es algo de regulación contra variaciones de carga, pero tienen un funcionamiento adecuado y preciso contra variaciones de la tensión de red. También existen fuentes comúnmente llamadas maestro esclavo que transforman la tensión a medir en una alterna y la envían al primario para su

análisis. Aquí vamos a concentrarnos sobre la fuente de los equipos SANYO modelo 6736-00 (chasis 83P) y CLP2121-00 (chasis 83P). En realidad vamos a concentrarnos fundamentalmente sobre las diferencias entre estas fuentes y las F41/c y sucesivas que ya fueron analizadas en la primer entrega de este curso, en un “especial de fuentes” que acompañó a esa primer entrega.

Breve Descripción de la Fuente Sanyo 6736-00 Nuestros lectores ya conocen el modo de analizar una fuente separada en cuatro bloques. El bloque de arranque, el bloque oscilador, el bloque de medición y el bloque de control. El bloque de medición puede estar situado en el origen (zona caliente o primaria) o en destino (zona fría o secundaria). Cuando está situado en destino la información del bloque debe trasladarse a la zona caliente a tra-

vés de un dispositivo que acople la tensión continua y presente aislación galvánica como el optoacoplador. Cuando el bloque medidor se encuentra en el origen opera sin ayuda de ningún dispositivo y entonces la fuente es mas económica. En la figura 1 se puede observar el circuito completo de la fuente F41/a con su bloque medidor, que se encuentra en parte ubicado en un circuito híbrido llamado JUO114. Como se puede observar, el bobinado de referencia (aquel que genera la tensión a regular) se encuentra sobre el bobinado 3 – 1 (la pata 3 es el terminal de la masa caliente o virtual del primario). Observe que la tensión del bobinado de referencia se rectifica con el diodo D332 que carga a los electrolíticos C327 y C325 en serie con una tensión negativa de 28V (no sabemos por qué el fabricante utilizó dos capacitores de 10µF en serie en lugar de uno de 4,7µF; suponemos que lo hizo por algún problema de disponibilidad o de costos).

Service y Montajes, pág

3

29

Service Esta tensión negativa, Figura 1 ingresa al híbrido para su medición y su conversión a una señal PWM, que varíe el tiempo de actividad libre del oscilador básico construido alrededor del transistor Q311 (llave de potencia de la fuente). El verdadero regulador de esta fuente es el transistor T1 del híbrido que opera en una disposición del tipo comparador de tensión. Los transistores T2 y T3 operan como amplificadores de la señal del comparador utilizando una fuente de tensión intermedia de –5,2V (obtenida de la derivación 2 del transformador de pulsos, que es a su vez, la derivación de realimentación). El bloque de arranque está aquí circunscripto a sólo dos componentes; los resistores R311 (120K) y R312 (270K) que hacen circular una pequeña corriente por el transistor llave para que comiencen las oscilaciones. La sección secundaria solo posee diodos rectificadores y capacitores electrolíticos desde donde se obtienen tensiones continuas de 16, 26, 130 y 180V. Sobre los diodos se pueden observar las correspondientes redes antirradiación, que en algunos casos poseen inductores de bajo valor para un mejor filtrado.

Teoría del Bloque Medidor de Tensión Es perfectamente evidente, que un bobinado acoplado al primario ge-

Service y Montajes, pág 30

nera una tensión (que si no existiera regulación) variaría conjuntamente con la tensión de red. Imagínese una fuente pulsada con una PWM fija. Al bobinado primario se le agrega un secundario desde el que se toma la energía para la etapa de deflexión horizontal con un diodo y un capacitor. 4

Esta fuente se alimenta con una tensión continua obtenida desde la red, a través de un puente de diodos. Si la tensión de red cae, la tensión rectificada por el puente también lo hace y el transistor llave transfiere menor tensión al secundario. En consecuencia cae la tensión enviada a la etapa de salida horizontal. Ver la figura 2. Si se conecta otro bobinado con la misma cantidad de vueltas que el secundario, ambos bobinados pueden fabricarse en forma bifilar y se consigue un elevado acoplamiento entre ellos. De cualquier modo, aun si el tercer bobinado no es bifilar, en él se va a generar una tensión alterna que debidamente rectificada, tiene la misma tensión continua que nuestra fuente para la etapa de deflexión horizontal. Lo más importante es que sobre esta salida se producen la mismas variaciones de la tensión de salida con la tensión de red. Para que el lector no tenga dudas al respecto, le recomendamos bajar el archivo de la figura y correrlo con su computadora, comparando la tensión de salida sobre C354 y la tensión negativa sobre C4+C6. Observe que realizamos dos cambios para que la simulación funcione mejor; por un lado bajamos 10 veces la capacidad de salida para acelerar el proceso de cálculo del Workbench, que demoraba varios minutos aún con un Pentium III de 500

Medición de la Fuente SANYO 6736-00 Figura 2

MHz. El otro cambio fue agregar un resistor de 20K sobre C4+C6, que simula el consumo de la sección de medición y control del JUO114. La transferencia entre salida y referencia es evidente y prácticamente no necesita demostración. Si cae la tensión del primario, debe caer la tensión del secundario. La variación de la tensión del bobinado agregado al modificar la carga ya es algo un poco mas difícil de entender, pero de hecho basta con analizarlo del siguiente modo. Si cae la tensión sobre la salida para el horizontal, también debe caer la tensión en el correspondiente bobinado y lo mismo ocurrirá con cualquier bobinado acoplado a él. Por carácter transitivo también caerá la tensión sobre el capacitor asociado al bobinado agregado y nuestra fuente tendrá una tensión de referencia que podemos conectar galvánicamente a la masa caliente. Sólo debemos agregar que cuando se trabaja con diodos reales, que tienen resistencia interna, se produce una caída de tensión de salida que no tienen correspondencia con la caída de la tensión alterna de salida y por lo tanto no podrá ser transferida al bobi-

nado agregado. Esto implica que la tensión de nuestro bloque medidor de tensión varía menos que la tensión de salida ante variaciones de tensión de red. Posteriormente completaremos la fuente; utilizando la tensión continua rectificada desde el bobinado agregado para variar la señal PWM. De ese modo lograremos que la fuente regule, encontrando que la regulación contra variaciones de carga no es muy buena pero es perfectamente utilizable en TV. Al bobinado agregado se lo suele llamar bobinado de referencia y es bastante común que se lo utilice también como bobinado de realimentación positiva para el oscilador. En ese caso suele tener una relación de espiras distinta de 1:1 con respecto al bobinado de salida. Esto significa un empobrecimiento del acoplamiento pero que no genera problemas importantes.

Los Bloques de Medición y Control del Sanyo 6736 En la figura 1 se puede observar que el bloque medidor está compuesto principalmente por D302, C327+C325,

T1 y los materiales anexos que forman un comparador de tensión. Para un mejor análisis armamos el circuito del bloque en un WB Multisim, agregando el circuito del generador PWM incluyendo la base del transistor llave. Ver la figura 3. En el bloque medidor la tensión más importante es la que llamaremos U3, presente sobre los capacitores electrolíticos de medición (C327+C325). Esta tensión es de –28V cuando la tensión de salida es de 130V. Debe existir una proporcionalidad extrema entre estas tensiones para que la fuente regule perfectamente. La tensión U3 se medirá posteriormente en un transistor con disposición comparadora. En el emisor del transistor se coloca un zener de 7,5V y un resistor de polarización que lo mantiene conduciendo, generando de este modo la tensión continua de referencia de nuestra fuente. Como sea, el emisor tendrá una tensión fija de 7,5V a pesar de las fluctuaciones de la tensión U3 y esta tensión es el punto de comparación de nuestra fuente; si esa tensión varía, la fuente la acompañará y variará la tensión de salida. En el punto medio del preset se

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Service Figura 3

obtendrán aproximadamente 8,2V cuando el mismo esté ajustado y la tensión U3 tendrá el valor nominal de –28V. Este punto puede considerarse como el punto de transición de la tensión de salida de colector. En efecto, el colector está conectado a los –28V por intermedio de un divisor resistivo (y un capacitor de pequeño valor) de modo que cuando la tensión de base de T1 se encuentra un poco por arriba de 8,2V, el transistor se satura y el divisor entrega una tensión muy baja a los transistores amplificadores T2 y T3 (que los mantiene cortados). En cambio si la tensión de base del comparador está levemente por debajo de 8,2V, el mismo está cortado y el divisor entrega tensión alta que hace conducir a los transistores amplificadores. ¿Cuál es la fuente que mantiene conduciendo a los transistores T2 y T3 conectados en cascada? Es una fuente especialmente formada, tomando tensión de la derivación de realimentación. Observe que D333 y C330 generan una tensión de –5V que alimenta

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a T2 en forma directa y a T3 a través de R329. Lo que aún no se entiende bien, es cómo se genera una PWM en la base del transistor llave (como explicaremos más adelante); es decir cómo es que la conducción de T2 y T3 se sincroniza con la señal del oscilador de autobloqueo variando su periodo de actividad libre. Observe que en este caso los transistores amplificadores hacen algo más que llevar la tensión de base a masa para cortar al transistor llave. En efecto, cuando conducen envían la base a –5,2V asegurando realmente el corte rápido del transistor.

El Oscilador Básico y la Protección del Sanyo 6736 Como se puede observar, se trata de un oscilador de autobloqueo discreto construido alrededor de un transistor bipolar NPN del tipo 2SD1403. El dispositivo de arranque está constituido por dos resistores conectados a la tensión principal no regulada y la red de realimentación está constituida por el resistor R335 el diodo D335 y el 6

capacitor C333. Sintéticamente existen dos caminos de circulación de corriente de base; el directo a través del diodo para hacer conducir la base (corriente hacia la base) y el inverso para descargar el capacitor equivalente interno de base, que está saturado de portadores. El diodo presenta una alta resistencia a la circulación de corriente desde la base a masa y entonces viene en su ayuda el capacitor con la resistencia en serie que permiten una importante circulación de corriente hacia un potencial negativo, que es el que presenta el terminal 2 del transformador de pulsos en el momento en que deseamos cortar la fuente. En la mayoría de las fuentes se coloca un resistor de pequeño valor en el terminal de masa de la llave electrónica (en nuestro caso el emisor del transistor bipolar), que cumple la importante función de generar una tensión proporcional a la corriente que circula por la llave. Si se monitorea esa tensión, se puede cortar el funcionamiento de la fuente cuando ella está entregando mayor corriente que un valor máximo autorizado. En una palabra, que el va-

Medición de la Fuente SANYO 6736-00 lor medio de la corriente entregada por la fuente y el valor de pico de la tensión obtenida sobre el resistor agregado, tienen una proporcionalidad exacta y por lo tanto el valor de pico es perfectamente utilizable como valor para detener el funcionamiento de la fuente como una medida de seguridad. En nuestra fuente, el resistor en cuestión es el R330, pero a diferencia de la mayoría de las fuentes en donde sólo se utiliza la tensión sobre él en caso de fallas, en este caso cumple una función permanente para generar el acortamiento del período de actividad libre y ajustar así la salida. Este resistor está retornado a la masa del electrolítico de la fuente no regulada de entrada (C310). Observe que el emisor del transistor llave está conectado a la masa virtual. La corriente de colector tomada desde el positivo del electrolítico atraviesa el primario del transformador, entra por el colector, sale por el emisor, entra en la masa virtual y final-

mente vuelve al terminal negativo del electrolítico. Con respecto a la masa virtual, el negativo del electrolítico tiene una señal en rampa negativa que se aplica por medio de C330 a la tensión de fuente de –5,2V indicada como U1. Es decir que la tensión aplicada a la pata 2 del híbrido, tiene una componente continua de aproximadamente 5,2V negativos a la que se suma una rampa de un valor pico de aproximadamente 1V con el pico hacia abajo. En la pata 2 del híbrido se conecta el emisor de T2, que es un transistor NPN cuya base está conectado a un potencial de –7,2V cuando la fuente regula su salida en 130V y este potencial cambia muy rápidamente apenas la salida sufre cualquier cambio. Esto significa que en algún punto de la rampa, T1 tiene tensión de base como para conducir y que ese instante de tiempo puede avanzarse o retrocederse levemente, de acuerdo a la tensión continua de la base. Cuando T2 actúa, hace conducir a T3 y el tran-

sistor llave lleva su base a negativo abruptamente, cortando antes que su período de actividad libre lo haga por sí mismo.

El Híbrido JUO114 Un circuito integrado para fuente de alimentación debe ser un dispositivo preciso y confiable, ya se trate de un híbrido o de un monocristalino. El JUO114 es factible de fallar como cualquier otro semiconductor y a la hora de remplazarlo el reparador puede tener un bonito problema porque el repuesto original es imposible o muy difícil de conseguir. Primero pregunte en las casas de electrónica a ver si algún fabricante local no vende algún reemplazo, armado sobre una plaqueta de circuito impreso. Si no lo consigue en su zona no se preocupe, por suerte no es imposible construirlo si uno tiene el circuito y las indicaciones correspondientes que nosotros le vamos a dar.

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Service Como sea que lo consiga, comprado o armado, no es cuestión de conectarlo y a probar. Primero se debe probar el módulo solo y posteriormente se lo debe colocar en el TV. La prueba no es compleja y nos permite conocer aun más a esta fuente tan común y tan didáctica. La prueba se realiza con una simple fuente regulada y variable que debe cubrir un rango de tensiones de 3 a 35V. El consumo es muy bajo, así que basta con una fuente de 0,5A. La segunda tensión de fuente de –5,2V se genera con un divisor de tensión externo, aunque si Ud. tiene una segunda fuente regulada puede utilizarla para generar esta tensión que se aplicará a la pata 2 del híbrido directamente y a través de un resistor de 12 Ohms a la pata 4 (para imitar lo más posible al circuito). En la figura 5.6.1 se puede observar el circuito del híbrido solamente, realizado en un Workbench Multisim para que Ud. lo baje de nuestra página y lo pruebe en su PC. Simplemente conecte la fuente como se indica en la figura 4. Conecte un preset de 1kΩ en las patas 6, 8 y 9 (o mejor cablee el que está en la plaqueta principal del TV para que quede ajustado con el proceso de prueba) y realice el siguiente procedimiento: 1) Ajuste el cursor completamente hacia masa. 2) Mida la tensión de salida en la pata 3 del híbrido. Debe ser de 0V porque Q2 y Q3 están al corte cuando la entrada está por debajo de la tensión del zener. En la pata 9 del híbrido se establece una tensión de -7,2V y en la pata 8 otra de –23,5V. Cuando el cursor toca los -7,2V, la tensión de base está por debajo de la tensión de emisor y Q1 está cortado. En esa condición, los tres resistores de base de Q2 generan en su base, una tensión que está por debajo de la tensión de fuente de 5,2V y por lo tanto este transistor está cortado. Con Q2 cortado Q3 también lo está y la tensión de salida debe estar, por lo tanto, en un valor nulo.

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3) Lleve el cursor del preset hacia el potencial más negativo de la pata 8. En esa condición la base de Q1 tendrá un potencial más negativo que el emisor y el transistor conducirá llevando el potencial de la base de Q2 a niveles menos negativos y por lo tanto más cercanos a cero. Como se trata de un transistor NPN con el emisor a una fuente fija de –5,2V en determinado momento conducirá e inyectará una importante corriente de base sobre Q3 que conducirá a su vez hasta el punto de saturarse y llevar la salida a –5V aproximadamente para cortar al transistor llave. 4) Con el preset en la mitad de su recorrido, la tensión de salida debe tener aproximadamente, la mitad de salida entre los dos valores extremos indicados anteriormente, es decir aproximadamente 2,5V. Si este valor está corrido debe ajustarse con el preset para asegurarse que la fuente completa regule en la tensión de salida nominal.

Conclusiones Por razones de espacio continuaremos explicando el funcionamiento de esa fuente pulsada en la próxima entrega. Allí analizaremos el funcionamiento dinámico de este híbrido, para que el lector comprenda cómo es que traduce las variaciones de la tensión de -28 V en variaciones de tiempo de actividad en la señal de base del transistor llave.

APENDICE Circuitos Reales y Circuitos Aproximados ¿Ud. sabe que un cable de 0,5 mm2 de unos 30 cm, que está a 2,5 cm de la masa de una plaqueta tiene una resistencia de 0,016W, una inductancia de 0.24mH y una capacidad de 3,3pF aproximadamente? 8

Si tuviésemos que incluir los efectos de la resistencia, la inductancia y la capacidad de los cables en cada cálculo, emplearíamos una cantidad enorme de tiempo en completarlos. Esta es la razón por la que todo el mundo ignora la resistencia, la inductancia y la capacidad de los cables y de las pistas de circuito impreso en la mayoría de las ocasiones. Por eso se realiza lo que se llama “aproximación ideal” (algunas veces llamada también la “primer aproximación”) en donde se considera a los componentes como ideales (por ejemplo los resistores no tienen L y C) y los conductores de conexión son considerados de dimensiones nulas. En una palabra, que se trabaja con el circuito equivalente más simple de ese dispositivo. La “segunda aproximación” incluye algunas características más con el fin de mejorar el análisis. Generalmente, éste es el circuito de la mayor precisión que alcanzan muchos ingenieros y técnicos en el trabajo diario. Por ejemplo, la aproximación ideal a una pila de linterna es una fuente de tensión de 1,5V sin resistencia interna. La segunda aproximación es una fuente de tensión de 1,5V en serie con una resistencia Thévenin de 1W aproximadamente. La “tercera aproximación” incluye otros efectos de menor importancia que sólo se pueden lograr en el campo de los laboratorios virtuales, ya que pretender considerar todos los componentes parásitos del circuito es una tarea absolutamente imposible para un ser humano. Sólo las aplicaciones más exigentes requieren este nivel de aproximación. El paso de aproximación a emplear depende de lo que se esté intentando hacer. Si se está intentando detectar fallas de funcionamiento en un circuito que en algún momento funcionó, no es necesario hacer un análisis muy riguroso. En este caso, la aproximación más adecuada es la ideal, si la falla es

Medición de la Fuente SANYO 6736-00 catastrófica, (dejó de funcionar). En aplicaciones criticas se puede necesitar hasta la tercera aproximación (fallas en las secciones de RF). Para la mayoría de las situaciones se utiliza la segunda aproximación. Vamos a realizar un resumen de lo visto hasta aquí con intención de asentar nuestros conceptos. Fuentes de Tensión Una fuente ideal de tensión genera una tensión constante. Esto equivale a decir que tiene una resistencia interna igual a cero. Una fuente real de tensión puede considerarse como una fuente ideal de tensión en serie con una resistencia. Una fuente de tensión constante tiene una resistencia interna que es por lo menos 100 veces menor que su resistencia de carga. Cuando se acepta un error menor que el 1% , las fuentes de tensión constante pueden ser consideradas como ideales. Fuentes de Corriente Una fuente ideal de corriente produce una corriente constante, sin importar cuál es el valor de la resistencia de carga. Una fuente de corriente constante es aquella cuya resistencia interna es por lo menos 100 veces mayor que la resistencia de carga. Cuando sea aceptable un error menor al 1%, las fuentes de corriente constante se pueden tratar como si fueran fuentes ideales de corriente. Teorema de Thévenin Todo circuito conectado a una resistencia de carga, puede sustituirse por una fuente de tensión ideal y una resistencia en serie. La tensión Thévenin es igual a la tensión en la carga cuando la resistencia de carga está desconecta. La resistencia Thévenin es la resistencia equivalente que se ve desde la resistencia de carga. Teorema de Norton Cualquier circuito conectado a una resistencia de carga, se puede susti-

tuir por una fuente ideal de corriente en paralelo con una resistencia. La corriente Norton es igual a la corriente de carga, cuando la resistencia se supone que es un cortocircuito. La resistencia Norton es igual a la resistencia Thévenin. Detección de Averías Los problemas más comunes son los cortocircuitos y los circuitos abiertos. Siempre que se exceda el límite de potencia máxima, es posible que algún dispositivo se quede cortocircuitado o en circuito abierto en forma permanente. También las gotas de soldadura pueden provocar el cortocircuito de componentes, y las uniones por soldadura fría pueden crear circuitos abiertos. Aproximaciones La primera aproximación, es el circuito equivalente más simple de un dispositivo; es muy utilizado en la detección de fallas de equipos. La segunda aproximación incluye algunas características adicionales para mejorar la exactitud; es muy usada en el trabajo cotidiano. La tercera aproximación es muy precisa, pero apenas se utiliza. Esta aproximación es la empleada por un laboratorio virtual, por ejemplo el Workbench Multisim.

Fuentes de Corriente Constante Para todo Rs > 100RL Esta es la condición que caracteriza a una fuente constante de corriente. Su resistencia es al menos, 100 veces mayor que la resistencia de carga. Cuando se satisface esta condición, más del 99% de la corriente ideal pasa por la resistencia de carga. Cuando son aceptables errores menores del 1%, todas las fuentes de corriente constante se pueden tratar como fuentes ideales de corriente. Teorema de Thévenin y de Norton Se puede decir que IN = VTH / RTH que la corriente de Norton es igual a la tensión de Thévenin dividido la resistencia de Thévenin y que: RN = RTH o que la resistencia de Norton es igual a la resistencia de Thévenin Obsérvese que las resistencias Norton y Thévenin son iguales en valor, pero diferentes en cuanto a su situación física. La resistencia Thévenin está siempre en serie con un generador de tensión, mientras que la resistencia Norton está siempre en paralelo con un generador de corriente. ✪

Las Ecuaciones más Importantes Fuentes de Tensión Constante Para todo Rs < 0,01RL Esta es la condición utilizada para reconocer a una fuente de tensión constante. Su resistencia interna es, al menos, 100 veces menor que la resistencia de carga. Cuando esta condición se satisface, más del 99% de la tensión ideal aparece en la resistencia de carga. Para errores menores del 1%, todas las fuentes de tensión constante se pueden tratar como fuentes ideales de tensión.

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Cuaderno del Técnico Reparador

Fallas en el Motor de SLED de Lectores de CD y CD-ROM El Nº 4 de la colección “Club Saber Electrónica” explica el funcionamiento, mantenimiento y reparación de los equipos que tienen reproductores de CD. En esta nota tratamos uno de los temas explicados en dicha obra, si Ud. quiere tener más bibliografía sobre este texto, puede bajarla sin cargo de nuestra web con la clave “repaclub4”.

Autor: Ing. Alberto H. Picerno

Introducción El diagnóstico de fallas en reproductores de CD es un verdadero arte más que una ciencia. La realidad es que el reproductor manifiesta casi del mismo modo un problema de foco, de tracking, o de velocidad. En este artículo le vamos a explicar cómo se puede determinar el servo fallado sin ningún tipo de duda. Otro de los problemas que genera discusiones en el service de reproductores de CD, es el instrumental utilizado. ¿Se puede reparar sin usar un osciloscopio? Se puede y, más aún, a veces las indicaciones del osciloscopio no son tan claras como las que puede brindar un amplificador con un auricular conectado detectando la señal de lectura RF o la señal de error de los servos TE, FE o VE (no esfuerce su memoria VE, es un in-

vento del autor para referirse a la señal de error del servo de velocidad, es la señal que se aplica a la entrada del driver de velocidad y que cada fabricante llama con nombres diferentes). ¿Una vez que se determina que la falla está en el servo de tracking, cómo se arregla? Todas estas preguntas pretenden ser contestadas en este artículo de manera ordenada y didáctica y el lector puede estar seguro de que las respuestas son concretas y prácticas porque se basan en técnicas de reparación que el autor o sus ayudantes aplican a diario en su laboratorio de reparaciones al gremio. ¿Hasta dónde se debe llegar en las reparaciones? A nivel de componentes o a nivel de conjuntos completos. Todo depende de la marca y modelo del reproductor, el nivel de precios de los componentes es algo tan varia-

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ble que no se pueden sacar conclusiones generales. En muchos casos se consiguen ofertas de bandejas ópticas a un precio menor que el pick-up solo. El autor suele desconfiar de esas ofertas y muchas veces prefiere reparar una bandeja antes que tentarse con una oferta generalmente deshonesta y sin ninguna garantía. Claro que reparar un pick-up a nivel de componentes (por ejemplo cambiar un engranaje con un diente roto), depende de tener un buen stock de bandejas con fallas para recuperar materiales. En la jerga esto se llama “cirujear” y no es una técnica muy aconsejable ya que estamos reemplazando piezas falladas por otras usadas. En fin, la decisión de aplicar cirugía menor o mayor depende del cirujano y éste debe tomar la decisión en función de las circunstancias. Analice los costos de los conjuntos de componentes y compare con el tiempo de reparación a nivel de componentes individuales.

Cuaderno del Técnico Reparador El Movimiento Compuesto del Pick-Up y el “Juego Muerto” El pick-up tiene un movimiento compuesto, cuando el mismo se mueve hacia afuera mediante el motor de sled, la lente se dirige hacia adentro por medio de la bobina de foco y compensa el movimiento anterior para que el haz no cambie de posición. Si Ud. recuerda las dimensiones del haz y el ancho del surco, se dará cuenta que no es una tarea menor conservar la posición relativa de ambos. Es como realizar equilibrio sobre una cornisa durante un temblor de tierra. Digamos que el sistema está preparado para trabajar mientras se produce un temblor, pero no para funcionar durante un terremoto. Con esto queremos decir que es necesario que el movimiento del motor sea suave y que no se repita muy rápidamente. El motor de sled, las colizas de desplazamiento, los bujes (generalmente de bronce sinterizado que son reemplazados por un paupérrimo plástico en los pick-up de dudosa procedencia) los engranajes reductores, los engranajes sinfín, etc, etc. deben ser de una precisión absoluta y estar perfectamente lubricados para evitar los movimientos bruscos (el terremoto) del pickup. El sistema mecánico de transmisión debe tener algún modo de evitar el juego muerto de los engranajes sin endurecer la transmisión. El juego muerto se produce cuando un engranaje tiene (por su tolerancia de fabricación o por desgaste) un hueco mayor que el diente hermanado. Ver figura 1. En ella se observan los dos casos más comunes, pero existen otros más difíciles de dibujar relacionados con el desgaste de los dientes. Observe que un engranaje se puede mover a una distancia determinada antes de transmitir su movimiento al otro; justamente el

problema se produce porque el motor de sled se encuentra sin resistencia mecánica y se acelera hasta que el engranaje que se mueve hace tope con el quieto y se produce un movimiento brusco. ¿Y cuál es la consecuencia de Figura 1 ese movimiento brusco? Generalmente, la consecuencia es un error de lectura corto o largo dependiendo del estado de los dos servos de posición (foco y tracking).

Sistemas Mecánicos que Reducen el “Juego Muerto” Si el lector es un reparador de la vieja época, seguramente conoce los sistemas reductores del juego muerto, porque se utilizaban en el mecanismo del dial de las viejas radios de buena calidad. El problema allí era similar al del mecanismo de CD; el juego muerto no permitía sintonizar con precisión las emisoras de OC ya que no existía una reacción inmediata del tándem al realizar una acción sobre el eje del dial, sino que se necesitaba girar un buen ángulo para que el tándem reaccionara. Para los técnicos más jóvenes: el tándem era un conjunto de dos o más capacitores variables del orden Figura 2

de los 200 a 500pF de capacidad máxima, que variaban al unísono por estar montadas en un eje común. Este dispositivo se encargaba de sintonizar el circuito de antena y el oscilador local de la radio, considérelos como varicaps mecánicos. Un juego muerto entre engranajes se puede evitar principalmente con dos métodos: el método del engranaje partido y el método de la cupla antagónica y ambos se utilizan por igual. En la figura 2 se puede observar el método del engranaje partido. La figura debe entenderse del siguiente modo: el engranaje que imprime el movimiento está reba-

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Fallas en el Motor de SLED de Lectores de CD y CD-ROM

Figura 3 nado en dos mitades independientes; estas dos mitades están relacionadas con un resorte de expansión o de contracción de modo que los dientes queden desplazados entre sí. Antes de acoplar los engranajes se desplazan las dos mitades, de modo que los dientes del engranaje enfrentado trabe el retorno de las dos mitades a su posición de reposo. Con esto se elimina el juego muerto, pero las pérdidas de transmisión pueden resultar elevadas sobre todo cuando el lubricante entre las dos mitades del engranaje se endurece por acción del tiempo y el polvillo atmosférico. Este sistema, muy utilizado por otra parte, adolece de un grave pro-

Figura 4

blema cuando el dispositivo se utiliza en un ambiente con mucho polvo atmosférico. Cada tanto se debe realizar un mantenimiento preventivo consistente en desarmar las dos mitades, limpiar el lubricante y volver a armar el sistema cruzando la misma cantidad de dientes que se cruzaron en fábrica al armar el sistema por primera vez. Por lo común, los reparadores se dan cuenta que el sistema necesita lubricación y proceden al desarme sin observar el entrecruzamiento de dientes. Lo más común es que vuelvan a armar el mecanismo sin cruzar los dientes y el sistema tenga juego muerto y cortes del sonido tal como antes de cambiar el lubricante. Con referencia al lubricante a utilizar es muy poco lo que se puede decir, ya que no es común que ingresen lubricantes especiales por distribuidores confiables dado su poco margen de ganancia. El autor, luego de probar diferentes de ellos fabricados localmente, observó que todos tenían contenido alcalino o ácido y por lo tanto atacaban a los metales en mayor o menor medida. Definitivamente, el autor considera que lo más indicado

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es la vaselina sólida de uso medicinal ya que sus fabricantes se cuidan de que no tengan contenido ácido o alcalino, dado su uso íntimo en órganos extremadamente sensibles. En todo caso, el mayor problema de la vaselina se encuentra en su elevada capacidad de fluir, lo que hace que la necesidad de lubricación se vuelva más frecuente. En cuanto a dónde lubricar y dónde no debe lubricarse es cuestión de observar atentamente una bandeja nueva o conseguir el manual original del equipo en alguna cooperativa de técnicos o en la colección de discos CDROM de “Saber Electrónica”. Como criterio general, recuerde que los componentes que se desplazan a una baja velocidad relativa se deben lubricar con grasas y los que se mueven a elevadas velocidades, con aceites. Los bujes de bronce sinterizado no requieren lubricación ya que son autolubricantes (se reconocen por su color amarillo oscuro y su consistencia porosa y porque siempre se usan en contacto íntimo con ejes de acero (se los utiliza en las colisas del pick-up es decir en los ejes cilíndricos de desplazamiento). Mejor deberíamos decir que los bujes sinterizados no deben lubricarse porque los lubricantes los afectan en modo tal que al principio reducen el rozamiento, pero a las pocas horas lo incrementan (vea la figura 3). El segundo sistema para anular el juego muerto es el método de la cupla antagónica que puede observarse en la figura 4. Observe que los sistemas mecánicos que utilizan el método del engranaje partido, terminan acoplando el pick-up con un engranaje sin fin o engranaje tornillo. En cambio los sistemas de cupla antagónica utilizan un acoplamiento con engranaje lineal. Allí, en este engranaje lineal, es donde se realiza el acoplamiento que anula el juego muerto.

Cuaderno del Técnico Reparador En efecto, observe que el engranaje lineal tiene dientes con el mismo paso que el engranaje de acoplamiento, pero con diferente ángulo de ataque, de modo que al avanzar diente contra diente terminan calzando sin juego muerto. La cupla antagónica es, justamente, la que aprieta los dientes del engranaje lineal contra los del engranaje circular para eliminar el juego muerto. Este sistema no tiene graves problemas de lubricación debido a que la grasa se coloca en un lugar muy accesible y puede renovarse cuando se desea. Por otro lado, los problemas de lubricación se generan en el uso de ejes muy largos o piezas con planos de apoyo muy exagerados (como es el engranaje partido), ya que la menor cantidad de polvo, es suficiente para evitar que las piezas se deslicen.

Determinación del Servo con Fallas ¿Que servo está fallando, el de foco, el de tracking o el de velocidad? En realidad, cuando funciona el motor de sled parecería que el servo que más se exige es el de tracking, Sin embargo, el autor asegura que ambos servos están exigidos y el mas débil es el que pierde. Lo primero que debe Ud. hacer es relacionar las fallas o cortes de audio con el movimiento del motor. Simplemente mire el motor y escuche el audio; si cada vez que se enciende el motor se corta el audio significa que el desencadenante es el motor de sled (el temblor de tierra). Si Ud. observa que el disco se detiene, se realiza una búsqueda de foco, comienza a girar nuevamente el disco, se ajusta la velocidad y luego se abre el audio; evidentemente significa que se cortó el lazo de foco y el sistema tuvo que co-

menzar todo desde cero. No hay duda de que el servo de foco generó una falla que arrastró en su caída a los otros dos servos. El problema es que no sabemos la magnitud del temblor de tierra. Si el temblor es un terremoto no hay servo que aguante. Por lo tanto, verifique primero la lubricación y el estado general del desplazamiento del pickup y vuelva a probar. Si el audio se corta pero el motor no se detiene, significa que la falla es menor a la anterior. Todavía no podemos decir que el servo de foco está libre de culpa y cargo. Para saberlo debemos utilizar el osciloscopio conectado sobre la señal FE. Los oscilogramas sobre FE siempre tienen unas oscilaciones cada vez que enciende el motor de sled, pero las mismas no deben ser mucho mayores que las normales cuando el motor de sled está detenido. Considere a la tensión de error de foco y de tracking como si fueran sismógrafos, uno de movimiento telúricos verticales y otro de movimientos telúricos horizontales. Los oscilogramas van a depender del temblor, pero también de las condiciones del servo. Si un servo tiene poca ganancia, va a tener que generar una tensión de error muy grande para controlar la bobina. También puede ocurrir que el servo tenga una ganancia correcta a ciertas frecuencias, pero que no gane lo suficiente a las frecuencias correspondientes al movimiento del motor de sled.

Entonces el oscilograma de la tensión de error tendrá una respuesta normal al ruido pero una mala respuesta al escalón del motor de sled. El único secreto para no equivocarse en el diagnóstico, es la práctica obtenida osciloscopiando aparatos que funcionan bien y otros que funcionan mal. Si el oscilograma de foco es normal y se produce un corte, conecte el osciloscopio sobre TE y controle que no haya un corte del loop (se produce una suspensión del ruido que se reemplaza por un oscilograma plano durante unos instantes y luego retorna a la señal de ruido; el corte puede durar tan poco como 200 o 300 mS si no se llega a cortar el servo de foco). Los cortes del servo de velocidad pueden ser mucho más cortos, al extremo que se pueden escuchar como si fuera un balbuceo o un tartamudeo. El servo de velocidad por lo general, se corta siempre por simpatía; es decir, que casi nunca es el promotor de un corte de audio, pero es cierto que los cortes reiterados de tracking desenganchan al servo de velocidad. Para analizar los servos de foco, tracking y velocidad en el preciso momento del encendido del motor de sled se utilizan los dos haces del osciloscopio, en uno ya tenemos conectados la señal FE, en el otro debemos conectar la señal SLO. El sincronismo del osciloscopio se debe producir con la señal de sled y el oscilograma será similar al que mostramos en la figura 5.

Figura 5

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Fallas en el Motor de SLED de Lectores de CD y CD-ROM ¿Por qué la señal normal tiene forma de ruido? Las señales de error tienen una forma que acompaña a la forma del parámetro que corrigen. El error de foco tiene una forma que sigue al espesor del disco y a la constante de difracción del plástico en cada punto explorado del disco. Estos parámetros se modifican aleatoriamente y dan lugar a la generación de una señal de ruido o tensión de cambio aleatorio. De qué depende el nivel de ruido en FE TE o VE. Depende de la variación del parámetro, pero también depende de la ganancia de lazo cerrado del sistema. Si el amplificador de error tiene baja ganancia, el servo funcionará flojito y la tensión de error que se genera tendrá una amplitud mayor a la normal. ¿Cuáles son las amplitudes normales de las señales de error? Lamentablemente se puede predecir la forma, pero no se puede predecir la amplitud; consiga el manual de service ya que esta am-

plitud cambia con la marca o modelo de equipo. En principio, en el Aiwa 330 la amplitud nominal es de 200 a 400mV para FE o TE.

Cómo Reparar sin Osciloscopio Las frecuencias de muchas señales de un reproductor son audibles y es más práctico utilizar, como elemento de medición, un amplificador estereofónico que un osciloscopio. A las pruebas me remito. Ud. trató de ver con el osciloscopio la señal de FE durante la búsqueda de foco. Realmente es más escurridiza que un pescado enjabonado. Para verla en la pantalla, se requiere un osciloscopio digital con memoria y eso suele ser costoso. Si Ud. cuenta con 1200 dólares para comprar uno, seguramente no se dedica a la reparación, así que no puede ofenderse si yo le dedico este artículo a los que no tienen ese dinero y son mis verdaderos colegas.

La técnica es muy sencilla y no requiere de grandes explicaciones. Simplemente conecte cada canal del amplificador como un canal del osciloscopio y escuche las señales de un equipo que funciona correctamente; nos referimos a FE, TE y VE en el canal izquierdo y a SLO en el derecho mientras se reproduce un disco. Por ahora es una técnica que merece ser usada, experimentada, adaptada y modificada. Lo más interesante es que si uno usa un centro musical para reproducir las señales de audio, puede grabarlas para emplearlas más adelante cuando recibe un equipo con fallas. Llegando un poco más allá, si utiliza un centro musical con medidores de salida del tipo de display de barras, podrá inclusive analizar señales subsónicas que no pueden ser reproducidas por el parlante y por lo tanto no pueden escucharse. Demás está decir que si no tiene un amplificador propio, puede utilizar el del equipo que está reparando. ✪

Ya salió el Nº7, cómprelo en kioscos y casas adheridas, a sólo $1,30.La revista del Club Saber Electrónica - Año I, Nº 7 Precio de venta al público en la República Argentina:

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LIBRO: MANTENIMIENTO Y REPARACIÓN EPARACIÓN DE R EPRODUCTORES DE CD En el mes de mayo lanzaremos el tomo 4 de la colección “Club Saber Electrónica” destinado al mantenimiento y la reparación de reproductores de CD. Este libro es la continuación del texto publicado en 2002 que tiene un amplio contenido teórico y que actualmente se encuentra agotado. Por ser lector y socio del CLUb SE, le damos la oportunidad de bajar el texto que se encuentra agotado a los efectos de que pueda tener información muy rica sobre los reproductores de CD y que se vaya “preparando” para la obra a publicarse el mes próximo.

TODOS LOS PLANOS GIGANTES DE “AIWA - TOSHIBA - SAMSUNG” EN 10 CDs POR SOLO $45 ADQUIERA UNA CARPETA DE PLANOS GIGANTES DE EQUIPOS ELECTRONICOS Y LLEVE DE OBSEQUIO 10 CDS CON TODOS LOS PLANOS DE AIWA, TOSHIBA Y SAMSUNG (vea en la página 22 las casas adheridas) Los lectores de Saber Electrónica, Saber Service y Montajes y la revista del Club Saber Electrónica saben que Editorial Quark edita permanentemente textos relacionados con la electrónica con el fin de actualizar el conocimiento de sus lectores. Parte de esta bibliografía se presenta en forma de “enciclpedias” coleccionables o “manuales” que conforman una colección. En este último caso podemos mencionar el “Curso Superior de TV Color” (que se forma de 8 manuales y cuyo contenido estamos editando en esta revista, vea la página ??) y la “Enciclopedia de Videograbadoras” (que se compone de 8 tomos y que también publicamos en este ejemplar). A partir del mes próximo, comenzaremos a editar una serie de “MANUALES COLECCIONABLES” de publicación mensual destinados a los técnicos reparadores que ya sepan cómo funcionan las diferentes etpas de los televisores a color y que quieren tener herramientas que faciliten su reparación. La obra se llama “Reparación Avanzada de Televisores Actuales” y el primer número está dedicado a la etapa horizontal. En esta nota describimos parte de este manual para que conozca el “interesante” contendio que posee.

Reparando la Etapa Horizontal de los Televisores Actuales En esta sección se analiza la que, “por mucho”, es la falla más

REPARACIÓN AVANZADA DE TELEVISORES ACTUALES Tenga información “precisa” de cómo reparar las diferentes etapas de los televisores de última generación. común quye se produce en los televisores: el transistor de salida horizontal quemado. El desarrollo se efectúa teniendo en cuenta a aquellos equipos que “vuelven” a aquemar el transistor después de haberlo cambiado. Introducción Detectar un transistor de salida horizontal quemado es algo muy simple y no creo que haga falta explicarlo. Pero si Ud. lo cambia y se vuelve a quemar en un corto periodo posterior al encendido (aproximadamente entre 1 minuto y varias horas) ya la cosa es mucho mas complicada. Esta falla tiene muy preocupado a reparadores de TV y de monitores especialmente en los últimos tiempos y llevó al autor a realizar un estudio profundo del tema. ¿Existe una causa única para esta falla? No, este problema puede tener diferentes alternativas en función de cómo se presenta, pero la razón

de se vea incrementada en los últimos tiempos obedece a una única causa: la calidad de los repuestos que se consiguen a la luz de una paridad cambiaria que los encarece enormemente. Fundamentalmente el autor observa que los transistores de salida horizontal presentan evidentes signos de ser remarcados o de no pasar las pruebas de calidad cuando se los mide correctamente. El grave problema es como demostrarle a un proveedor de que lo que está vendiendo no cumple con las especificaciones. El único modo es realizando por lo menos un control de calidad mínimo sobre la mercadería comprada. ¿Eso implica tener un instrumental que no tiene prácticamente ningún reparador? Si piensa eso es porque nunca leyó un artículo mío. Si Ud. tiene simplemente un osciloscopio, podrá hacer todas las mediciones con

LO IMPORTANTE: No importa el tiempo invertido en una reparaci n sino lo que se aprendi de ella .

Service y Montajes, pág 40

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exactitud y sin demoras. Si no lo tiene tal ves demore un poco mas, o no tenga muchas precisiones sobre sus mediciones, pero siempre le vamos a dar una solución alternativa. Tal ves la pregunta que mas ve-

ces me hicieron en mi vida es: que puede tener un TV o un monitor que quema el transistor de salida horizontal después de funcionar un corto intervalo de tiempo. Y lamentablemente no hay una respuesta cómoda. En realidad, hasta hace un tiempo, no existía la posibilidad de medir lo que estaba ocurriendo en un TV con esta falla. Con esto quiero decir lo siguiente: El transistor de salida horizontal no es un dispositivo amplificador al que le ponemos una corriente en diente de sierra en la base y el genera una corriente en diente de sierra en el colector. Es una llave electrónica que al cerrarse descarga la fuente del horizontal sobre el yugo. Continúa en la página 4

En esta edición: Capacitores Fuentes Conmutadas TV Color: El Procesador de Luminancia Inglés Técnico: Pasado Simple o Indefinido Curso de Monitores: Las Secciones Jungla Horizontal y Vertical PLC: Mando Bimanual Técnicas Digitales: Circuitos Integrados CMOS

MONTAJES DE: Punta Lógica Mezclador de Audio Multipropósito Fuente Sencilla de 2A Ajustable Indicador de Potencia Transistorizado Oscilador con CD4060

Cuaderno del Técnico Reparador

Liberación de Teléfonos Celulares por LOGS y por Software Como comentamos en la primera entrega, existen distintas formas de desbloquear teléfonos celulares, los hay por códigos, Logs, por software y cable, BOX unlock y clips. En esta edición les explicaremos cómo funciona la liberación por logs y la forma de desbloquear teléfonos mediante cable y software.

Por Juan Manuel de Pablo Ortiz e-mail: [email protected] www.skycelulares.com

Introducción Esta forma de desbloqueo es utilizada, generalmente, en países europeos, y aunque todavía no fue implementada en Argentina, es bueno saberlo para cuando se ponga en funcionamiento sepamos de qué se trata y cómo implementarlo. Además, en ciertos casos, cuando la cantidad de teléfonos a liberar es mínima y no tenemos el acceso a una box (por cuestiones de costos) ésta será una de las alternativas más interesantes. Este método consta de un Servidor –PC principal– donde se encuentran todos los códigos y responde a las peticiones de los clientes, en el otro extremo se encuentra la PC cliente que consta de un software que se conecta con dicho servidor a través de Internet o un acceso telefónico.

Figura 1

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Cuaderno del Técnico Reparador Se puede liberar por el operador al cual pertenece el teléfono, o bien por el modelo del teléfono, esto depende del servicio que nos ofrece el servidor de códigos. Es necesario tener el cable unlock correspondiente al modelo de teléfono, ya que la liberación se produce mediante el uso de un componente ActiveX (es decir el acceso a una serie de funciones de una aplicación a través de un sitio Web), entre el servidor y la PC, el servidor lee los códigos de bloqueo del teléfono, enviándole al mismo el LOG con los códigos de desbloqueo, quedando la terminal liberada en segundos. Para todo esto es necesario realizar el previo pago del o los logs, de esta forma recibirán por correo electrónico un usuario y contraseña para poder conectarse al mismo. (Ver figura 1)

¿Cómo Funciona el Software? - Conecte el cable al teléfono apagado.

- Ejecute el software. - Introduzca el usuario y la contraseña que le enviamos. - Haga click sobre Info. y le mostrará los logs disponibles. - Haga click sobre el botón UNLOCK. - El software le dará el mensaje ¡¡ TURN ON THE PHONE !! - Encienda el teléfono. - Aparecerá el mensaje LOCKS CLEARED SUCCESFULLY. - Finalmente el teléfono quedará liberado. Para más información sobre este producto vea la página: www.totalserver.net Así mismo el software cliente lo puede descargar en: www.skycelulares.com

Liberación por Software y Cable Este método de liberación es el más utilizado por los técnicos de telefonía celular debido a su bajo costo – siempre dependiendo del modelo a liberar –.

Consta de un software preparado para la liberación del teléfono más un cable unlock correspondiente al modelo de teléfono. Es importante considerar que el software de desbloqueo se puede descargar de varios sitios en internet, pero siempre debe tener en cuenta que muchos de ellos no fueron testeados, con lo cual pueden o no funcionar o pueden llegar a estar infectados con algún tipo de virus dañando su PC, para su tranquilidad en www.skycelulares.com podrá descargar dicho software testeado y funcionando, con lo que evitará perder el tiempo probando programas que puedan llegar al dañar el teléfono. También debe tener en cuenta que la liberación por cable no siempre sirve para desbloquear todos los modelos de teléfonos, con lo cual nos veremos obligados a utilizar otro tipo de solución, como por ejemplo Box Unlock, Dongle Unlock o Clip Unlock. En las siguientes entregas comentaremos las funciones de los mismos y cuáles son los más utilizados en el mercado de telefonía celular.

Liberación de Motorola C200

Figura 2

Figura 3

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La forma de liberar este teléfono por software (Motorola C200 Flasher/Unlocker) es de por sí simple – siempre dependiendo del programa a utilizar –. En este caso simplemente tendremos que hacer click en unlock y listo, también podremos resetear el código de seguridad del teléfono, llegado el caso de que el usuario del teléfono le pusiese un código de bloqueo al mismo, lo podremos dejar en su valor por defecto (1234). (Ver figura 2)

Liberación de Teléfonos Celulares por LOGS y por Software Estas 2 funciones son las más comunes a realizar en los teléfonos celulares, y debe considerar: • Cable unlock Motorola C200 • La batería del teléfono tiene que estar bien cargada • Nunca desconectar el teléfono del cable mientras se realiza el procedimiento de liberación. 1. En primera instancia, es necesario seleccionar el puerto COM de la PC en donde se encuentra conectado el cable. 2. El teléfono debe estar apagado y sin tarjeta SIM. 3. Hacemos click en Unlock, la pantalla negra nos pedirá que encendamos el teléfono, pasan 5 segundos. LISTO!!! Para resetear el código de bloqueo del teléfono, simplemente hay que seleccionar en RESET PHONE CODE, hacer click en Do SELECTED JOB, nos pedirá que encendamos el teléfono, 5 segundos. Listo!!!! (Ver figura 3)

Liberación de Siemens A56 / SL55 / C55 / S55 . Con esta aplicación podremos liberar varios modelos, a continuación explicaremos cómo liberar el modelo A56, ya que los pasos para los demás modelos son similares, considerar: • Cable unlock Siemens A56 • La batería del teléfono tiene que estar bien cargada • Nunca desconectar el teléfono del cable mientras se realiza el procedimiento de liberación. • El teléfono se debe encontrar sin tarjeta SIM. (Ver figura 4).

1. Seleccionar el teléfono que queremos desbloquear – Ej. A55 – que en este caso es igual al A56 2. Haga click en configuration. (Vea la figura 5). 1. Seleccionamos el puerto en donde se encuentra conectado el cable y hacemos click en New phones, click en OK. Ver figura 6

2. Haga click en unlocking, nos abrirá una ventana donde seleccionaremos “Direct Unlock no map is saved”. 3. Haga click en Use Original IMEI, el programa pasará a la pantalla inicial, nos pedirá que encendamos el teléfono, pasados unos 10 segundos, en la pantalla del programa nos mostrará el proceso de desbloqueo finalizado. ✪

Figura 4

Figura 5

Figura 6

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ELECTRÓNICA Y COMPUTACIÓN

Motherboards Parte 2 En esta edición vamos a explicar la configuración básica del sistema, qué es Flash BIOS, cuáles son las funciones del BIOS, ligas de hardware y chips sustitutos. En próximas ediciones seguiremos aprendiendo todo acerca de las “Motherboards”. Si desea saber más sobre este tema, puede visitar nuestro sitio de Internet en www.webelectronica.com.ar, donde encontrará abundante información y las formas de acceder a lo que usted necesita.

Sobre un trabajo de Jonás Heriberto Mejía Robles

Configuración Básica del Sistema Para probar correctamente a una computadora, el BIOS necesita conocer exactamente qué es lo que está probando, con esto nos referimos a qué dispositivos se encuentran instalados, la memoria que se utilizará y entre otras cosas, si se tiene, exactamente qué tipos de floppys están conectados, qué tipo de monitor, etc. En algunos casos, el código del BIOS puede escribirse por sí mismo para buscar y encontrar información esencial para que el sistema arranque correctamente. Aunque una búsqueda no siempre es lo mejor. Lo ideal es que un humano le dé la ruta o la localización de donde se encuentra la información correcta. Algunas PCs le solicitan a usted que le diga qué tipo de drives de disco se tienen instalados, para esto se debe usar la configuración del BIOS o la configuración de la PC para señalarle a la máquina esta información. Cuando se concibió por primera vez este proceso de configuración, los fabricantes de PCs confiaban en programas (software) y en Reference Disket-

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tes, para tener una manera de interactuar con su PC e introducir la información necesaria. De esta manera, mucha gente que perdía sus discos de configuración se encontraba en problemas. Así los fabricantes tuvieron que encontrar una mejor forma de hacer esto, e incorporaron la configuración en el BIOS permitiendo que se accesara, al presionar una secuencia de teclas justo cuando la PC se encuentra arrancando. Las teclas que se presionan, dependen del fabricante del BIOS. La tabla lista algunas de las combinaciones más comunes para entrar a la configuración de varios BIOS. Para que el BIOS sepa qué opciones tiene instaladas en un sistema dado, todas las PCs, registran información vital en la configuración que se puede acceder rápidamente. El Tabla 1

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sistema de Almacenamiento, que es la memoria de configuración del sistema, requiere que no sea una memoria volátil. Aparte que, el formato de almacenamiento y método sean flexibles, porque el BIOS los aísla del resto del software. El BIOS busca información del sistema y la transfiere para que los programas puedan hacer referencia. Ver la tabla 1. Esta flexibilidad le da a los diseñadores la libertad para usar varias tecnologías de almacenamiento, para su configuración. Entre las más populares han sido la memoria física (switches), memoria electrónica no volátil, memoria magnética (discos). Desde que la AT fue introducida hace una década y media, la forma básica usada para la configuración ha sido la misma, unos pocos bytes de memoria CMOS que se

Motherboards conservan frescos y continuamente operando por la fuente de poder. Cambiar la fecha y hora no tiene más historia que situarse sobre ella e introducir la nueva, bien mediante el teclado, el ratón, los cursores o las teclas de avance y retroceso de página. El tipo de disquetera y pantalla es también sencillo de entender y manejar. Salvo casos prehistóricos la pantalla será VGA o bien EGA, y esto último ya es bastante raro; cuando dice “monocromo” suele referirse a pantallas MGA, ésas de fósforo blanco, verde o ámbar de hace más de diez años, no a las VGA de escala de grises modernas, téngalo en cuenta. Lo más interesante y difícil está en la configuración de los discos duros. En general, serán únicamente discos del tipo IDE (incluyendo los EIDE, Ata-4, Ultra-DMA y demás ampliaciones del estándar), en ningún caso SCSI ni otros antiguos como MFM o ESDI, que se configuran de otras formas, por ejemplo mediante otra BIOS de la propia controladora SCSI. En los casos antiguos (muchos 486 y anteriores) podremos dar valores sólo a dos discos duros, que se configura el primero como Maestro (master) y el segundo como Esclavo (slave), del único canal IDE disponible. En los casos más modernos de controladores EIDE podremos configurar hasta cuatro, en dos canales IDE, cada uno con su maestro y su esclavo.

Flash BIOS Para facilitar la actualización del BIOS, muchos de los fabricantes de PCs han decidido utilizar chips ROM Flash para sus BIOS, en lugar de EPROM. Aparte de que las memorias EPROM “Flash” tienen una entrada de escritura, mientras están funcionando se comportan como las EPROM normales. La única diferencia se encuentra en cómo se cargan y se borran los datos en la memoria. Mientras que durante el proceso de programación de las memorias EPROM convencionales se

necesita una tensión bien definida durante cierto intervalo de tiempo, y para borrar el componente hay que exponerlo a luz ultravioleta, en las E. Flash ambos procesos están controlados y se llevan a cabo internamente. Una memoria Flash se puede actualizar de la manera más sencilla solo corriendo un programa, que escribe directamente el código de actualización en el chip de la ROM flash. La mayoría de los fabricantes de PCs, en la actualidad usan chips ROM flash para almacenar su BIOS simplemente porque ellos pueden codificar el BIOS más rápido en una ROM Flash que en una EPROM. Para hacer que la Flash BIOS pueda ser actualizable, la motherboard de la PC requiere circuitos especiales para emplearlos a los voltajes a la hora de programar los chips de la ROM flash. No todas las PCs usan ROM flash para almacenar el BIOS. A la hora de adquirir una PC, debemos de verificar en el manual de usuario, si la ROM flash en nuestro sistema se puede actualizar mediante Software. Actualizar un Flash BIOS usualmente involucra a dos archivos, un archivo binario del Bios a el chip. El trabajo del cargador es uno de los más delicados en la operación de la PC porque si se comete un error, el sistema será inservible, hasta que se logre la correcta carga del BIOS, consecuentemente para nuestra seguridad, algunos fabricantes, requieren que se tomen las precauciones necesarias antes de tratar de actualizar el BIOS. Para prevenir que a la hora de actualizar el BIOS de nuestra PC, ésta se vuelva inoperable, muchos fabricantes incluyen lo que se llama un boot block protection, esta ventaja del producto simplemente protege o previene el bloque de la rom Flash, usa del código de boot-up el código necesario para leer el floppy de un disco, pero no necesariamente otro hardware o algún tipo de diagnóstico, desde que es borrado y durante la actualización. El código de protección es suficiente para conseguir que nuestro Floppy del disco siga fun-

cionando, para que podamos tratar de actualizar el BIOS de nuevo, un consejo sería que si no podemos actualizar nuestra BIOS, con un código nuevo, dejemos el antiguo y solicitemos ayuda especializada. Porque los circuitos de las Motherboards varían entre diferentes computadoras y modelos, el cargador del BIOS que se hace para un sistema en especial no funcionará para otro, a menos de que usted sea notificado por el fabricante de la PC o del BIOS, debemos asumir que necesitamos uno para archivos compatibles (los que debemos usar) el código del BIOS y el Cargador, para poder actualizar nuestro BIOS de nuestra PC. En general el cargador, nos advertirá si no es compatible o no podrá realizar la actualización de manera correcta. Pero esto no es en todos los casos. Un cargador que comete un error, hará que nuestra PC requiera un BIOS nuevo de fábrica antes de poder encender nuestra PC de nuevo. Más que arreglar problemas, actualizar un BIOS puede causarlos. Los fabricantes de BIOS, usualmente diseñan sus cargadores de Flash BIOS para poner a cero los parámetros de configuración de nuestra PC, a los que venían predeterminados, así de esa manera nuestro sistema conseguirá un buen comienzo con su nuevo BIOS. Algunas veces, encontraremos que en el proceso de cara se han alterado algunos datos como la fecha en el CMOS. Operar nuestro sistema sin verificar y poner a cero la fecha puede causarle problemas a los programas que son sensibles con el manejo del tiempo y los archivos que contienen códigos de fechas. Por ejemplo nuestro disco de respaldo o disco de mantenimiento, no podrá funcionar apropiadamente después de que hayamos actualizado el BIOS, si no restauramos de manera adecuada el reloj del sistema.

Funciones del BIOS El BIOS comienza a trabajar tan pronto como encendemos la computa-

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Electrónica y Computación dora. Cuando el procesador comienza a trabajar, inmediatamente se colocan en modo real y se dirige a un área especial de memoria que son exactamente 16 bytes, cerca de donde se encuentra la dirección del megabyte de modo real, cuya dirección absoluta normalmente es 0FFFF0 (Hex). Esta localidad contiene unas instrucciones para estar yendo de una localidad de memoria a otra, donde el código del BIOS comienza, el punto inicial para el proceso de arranque puede llevarse de las siguientes maneras: COLD BOOT (Arranque en frío) Describe el proceso de arranque de la PC y carga del sistema operativo, a la hora de encender la PC. Si la computadora se encuentra corriendo, podemos hacer un arranque en frío si apagamos la PC y después la encendemos, para esto se tiene que cortar todo el suministro de energía o corriente de la PC. WARM BOOT (Iniciación en caliente) Describe el proceso de volver a arrancar la PC y cargar el sistema operativo de nuevo, después de ya haber estado corriendo y haber sido cargado por lo menos una vez. Se empieza un Warm Boot cuando se presionan las famosas tres teclas CTRL, ALT y DEL al mismo tiempo. HOT BOOT Se da cuando por error se apaga la PC y se tiene que volver a comenzar. El código del BIOS de la mayoría de las PCs, tiene un número de funciones separadas y distintas. El BIOS de una típica PC contiene rutinas que prueban a la computadora, blocks de datos que configuran a la computadora, especialmente rutinas de programas que le permiten al software (sistema operativo), tomar el control del hardware de la PC, lo que hace que existan menos o no existan problemas con los componentes electrónicos del sistema, y aún con un conjunto de PCs para de-

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terminar qué tipo de tarjetas de expansión y componentes tienen instalados y garantizar que no existan conflictos en sus respuestas, en sus puertos de E/S y asignación de memoria. Aunque todas estas funciones se almacenan en el mismo chip de memoria, el código del programa para cada función es esencialmente independiente del resto de las funciones. Cada función es un módulo separado aunque el BIOS se refiere al grupo entero de módulos. Esta lista de funciones no es una lista de lo que el BIOS podría hacer, representa para los que usan los fabricantes de una PC el BIOS; de hecho hay un pequeño límite en lo que el BIOS puede hacer. Apple ha puesto muchas funciones de gráficos en los BIOS de sus Macintosh desde 1984, e IBM por años han encapsulado pequeños programas en el BIOS desde su primer PC. La clásica definición del BIOS de una PC es el firmware que le da a la PC su configuración. Esta definición se refiere sólo a un módulo funcional de la PC, el que invariablemente es reemplazado por el Sistema Operativo. El término de configuración se refiere a cómo la computadora ejecuta sus funciones básicas, aquellas necesarias para hacerla ver como una computadora de verdad. Aunque esta definición incluye numerosos factores como qué tan rápida y fácilmente ejecutan varias operaciones, el término configuración es más referido para las PCs que para las Macintosh. La mayoría de la configuración de una PC ha sido cambiada del BIOS al Sistema Operativo, cargado directamente de un disco en donde se encuentra almacenado a una memoria RAM, con esto el BIOS sólo juega un papel de subsidiario. En la mayoría de las PCs, la primer cosa que el BIOs le dice al microprocesador que tiene que hacer, es verificar cada uno de los componentes del Hardware (memoria, teclado, etc) que se encuentran en la computadora y ver si éstos se encuentran bien; después de que el sistema se ha asegurado de la integridad del mismo verifica si se ha 36

agregado un nuevo hardware como alguna tarjeta de expansión que necesite código adicional del BIOS. Para que a la hora de comenzar o encenderse, lo haga correctamente. El código del BIOS entonces podrá configurar la tarjeta de expansión (en caso de que sí se haya agregado), para que funcione. Comienza el proceso de arranque, conocido como IPL (Programa Inicial de Carga). El código del BIOS le dice al microprocesador que se dirija a una sección de código que le dice cómo leer el primer sector del disco duro o del disco convencional (3.5 o 5.25 pul.). Después el código se encarga del BIOS y le dice al microprocesador cómo cargar el Sistema operativo del disco duro o disco convencional y comienza a correr la computadora. Exactamante lo que el BIOS hace, después de que el Sistema ha sido cargado, depende del Sistema Operativo. La primer PC con Sistema Operativo (el DOS), trabajaba en conjunto con el BIOS. El DOS dependía del BIOS, que incluía varios conjuntos de rutinas que los programas podían llamar para realizar funciones como tecleo de caracteres en la pantalla o la impresora, eventos de tiempo, etc. Si se usa solamente el BIOS, la PC no puede hacer nada más que solo lo que el BIOS sepa, de esta manera si sólo confiamos en el BIOS, nosotros no podremos usar todo el conjunto de dispositivos que nuestra PC contiene. Lo que es más, el BIOS se diseñó para correr y arrancar la PC en modo real, solo usa código de modo real, con todas las limitaciones que implica, en particular, el espacio total de direcciones disponible que tiene que es de un megabyte. Los drives del software pueden corer en modo protegido (Modo del procesador en que un número de aplicaciones pueden trabajar paralelamente sin tener colisiones entre ellas). No solamente pueden acceder a más memoria, también los programas se pueden escribir en 32 bits que se ejecuta más rápido en microprocesadores modernos.

Motherboards Interrupción

Tabla 2

El concepto de interrupción de programa se refiere a la transferencia del control de un programa que está trabajando corrientemente para otro programa de servicio como resultado de una señal de control generada externamente. Cada módulo de interconexión es capaz de interrumpir la operación normal de los microprocesadores suministrando una señal en su terminal de entrada de control. La interrupción puede ser una requisición de servicios o un reconocimiento del servicio realizado anteriormente por la interconexión. El procedimiento de interrupción es, en un principio, muy similar a una llamada de subrutina, excepto que la bifurcación es indicada por una señal externa en vez de una instrucción en el programa. Como en la subrutina de llamado, una interrupción almacena la dirección de regreso en la pila. Una instrucción de llamado de subrutina contiene la dirección de bifurcación de la subrutina. La forma en que un microprocesador escoge la dirección de bifurcación en respuesta a una petición de interrupción, varía de una unidad a otra. En un principio hay dos métodos para lograr esto, el primero es llamado interrupción vectorial y el otro interrupción no vectorial. En una interrupción almacena primero la dirección de regreso, contenida en la PC dentro de la pila. Si el vector de interrupción es una dirección, el microprocesador lo acepta de la barra de datos y lo transfiere a la PC. En algunos microprocesadores se asume que el vector de interrupción es una instrucción de llamado de subrutinas. El microprocesador acepta la instrucción proveniente del bus de datos y la coloca en el registro de instrucción para proceder a ejecutarla. El regreso de la rutina de servicio al programa interrumpido original, es similar al regreso de subrutina. La pila saca la dirección de regreso, almacenada previamente allí para transferirla a la PC. Un microprocesador puede tener líneas de entrada sencillas o múltiples.

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Electrónica y Computación Tabla 2 (Continuación)

• Reloj de tiempo real • Pila • LEDs y conectores para el panel frontal (RESET, encendido, etc.) • Tarjeta (sonido, red, fax módem) No todas las Motherboard tienen estos componentes y en la presente sección tocaremos cada uno de ellos. Muchos de los componentes no pueden ser actualizados, por lo que al adquirir cierto modelo de Motherboard se está haciendo una inversión decisiva. Por ejemplo, el reloj del sistema es el que determina la velocidad máxima de su microprocesador. Si la Motherboard no soporta un CPU de 400MHz, no importa que usted tenga uno de 500MHz.

Si hay más fuentes de interrupción que terminales de entrada de interrupción, en el microprocesador se procede a conectar una compuerta OR, dos o más fuentes para formar una línea común para el microprocesador. Una señal de interrupción al microprocesador puede originarse en cualquier momento durante la ejecución del programa. Para asegurarse que no haya pérdida de información, el microprocesador reconoce la interrupción solamente después de que la ejecución de la instrucción corriente se haya completado y si el estado del microprocesador la garantiza. Ver tabla 2. Tal como mencionamos, este tema es parte del libro electrónico “Motherboards”, preparado por Krismar Computación. Ud. puede bajar más información sobre este tema de nuestra web, con la clave “mother”. Pero éste no es el único tema que puede “inspeccionar”, a continuación brindamos algunos aspectos de otros títulos de los libros electrónicos preparados por Krismar. LIBRO INTERACTIVO MOTHERBOARDS Otro de los libros electrónicos correspondientes a la serie “Enciclope-

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dia de la Computación” se titula Motherboards. Aquí se explica, paso a paso, qué son las placas madre, para qué sirven, cómo trabajan, qué función cumple cada componente dentro del mother y los diferentes tipos y modelos existentes en el mercado.

LIBRO INTERACTIVO MICROPROCESADORES Este libro electrónico explica todo lo relacionado con los microprocesadores, está dividido en 9 módulos cuyos temas son:

Los principales componentes que la integran son: • Socket para el microprocesador • Bancos de Memoria • Memoria Caché • BIOS • Chipset • Slot’s o Ranuras de expansión (ISA, EISA, PCI, AGP) • Interfaz para discos (IDE, floppy’s, SCSI,etc) • Puertos (paralelo, serial, joystick, USB, etc.) • Conectores de la fuente de poder • Jumpers de configuración o dip switches • CMOS del sistema 38

1. Conceptos generales ¿Qué es un microprocesador? El diseño de circuito. Las compuertas lógicas. Memoria. Instrucciones. Registros. Lógica de control. Electrónica. 2. Arquitectura de un microprocesador Introducción. Interfocos externos del microprocesador. Arquitectura interna del microprocesador. Diagrama de bloques. Modelo de programación.

Motherboards

3. Tecnologías avanzadas Canalización. Ejecución especulativa. Optimización de código. Arquitectura superescalar. Ejecución fuera de orden. Renombramiento de registros. Conjunto de instrucciones. 4. Modos de operación Modo real. Modo protegido. Modo virtual 8086. 5. Características eléctricas Disipación de calor. Voltajes de operación. Niveles de tensión estándar. Semiconductores de voltaje extremadamente bajo. Administrador de potencia. Potencia y voltaje en procesadores comerciales. Relojes del sistema. Overclocking. 6. Características físicas Manufactura del microprocesador. Características físicas del chip. Empaquetado. Localización. Sockets y slot's. 7. Generaciones de microprocesadores Historia. Desempeño del microprocesador. Introducción a las generaciones. Los microprocesadores antes de la PC (4004-80008-8080 y E-80 -8085) 1ª generación, 2ª, 3ª, 4ª, 5ª, 6ª 7ª y 8ª generaciones. Coprocesadores. 8. Memoria caché El sistema de memoria caché. El papel del caché en la PC. Las capas del caché. Funcionamiento y operación del caché. Las características del caché. Tecnologías de transferencia y temporizador. Empaque y estructura del caché. 9. Compañías Competencia industrial. INTEL CORPORATION. ADVANCED MICRO DEVICES. AMD. CYRIX CORPORATION. IBM. TEXAS INSTRUMENTS. TRANSMETA. MOTOROLA. CHIPS & TECNOLOGIES. IDT/CENTAUR.

LIBRO INTERACTIVO PUERTOS Y PERIFERICOS DE ENTRADA Este es otro producto que conforma la serie preparada por Krismar Computación. Se trata de otro CD Multimedia Interactivo que combina técnicas de audio, video y lectura clásica. A continuación detallaremos algunos de los temas presentados en el mismo:

Puerto serial Arquitectura Electrónica Norma y estándares Cables y conectores Protocolos y tiempos Puerto paralelo Arquitectura Electrónica Normas y estándares Cables y conectores Protocolos y tiempos Teclado Introducción Electrónica Arquitectura Tecnología Puerto USB Puerto infrarrojo Arquitectura Normas y estándares Protocolo de control Protocolo de datos Escaners Arquitectura Interfaz Tipos Características Aplicación Joystick Introducción

Tecnologías Interfaz Análogos Vs Digitales Aplicaciones especiales Dispositivos de señalización Introducción Tecnología Arquitectura Interfaz Protocolos y tecnologías alternas Cámaras digitales Introducción Arquitectura Características Almacenamiento

LIBRO INTERACTIVO TUTORIAL: INTERNET EXPLORER Para aprender a navegar por Internet y obtener el máximo provecho de este browser (nos referimos al Internet Explorer), Krismar preparó este libro electrónico. Los temas sobresalientes son: Encontrar páginas WEB Buscar información. Mostrar páginas favoritas. Cambiar página principal. Buscar páginas recientes. Guardar información Imprimir una página web. Guardar una página web en su equipo. Guardar imágenes o textos de una página web. Controlar acceso a contenido inadecuado en Internet Utilizar y activar el asesor de contenido. Permitir y ver contenido restringido. Especificar sitios web. Personalizar su explorador Cambiar la apariencia de la barra de herramientas. Cambiar los colores de las fuentes y fondos. Desactivar gráficos para mostrar más rápidamente la página. Crear más espacio para las páginas temporales de Internet. ✪

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MONTAJE

Colección de Circuitos Prácticos II Continuamos brindando una serie de circuitos prácticos coleccionables pertenecientes a la colección: “Club Saber Electrónica”. En el número 3 de dicha obra, (que estará en los mejores kioscos del país a partir de fin de mes) se publican kits completos para armar y gran cantidad de circuitos. Fotocopie, recorte y arme una carpeta para que pueda tener “a mano” como material de consulta a la hora de ser necesario. Cada circuito fue tomado de publicaciones anteriores, adaptándolos con la inclusión de componentes de fácil adquisición en el mercado de América Latina. Sin embargo, en muchos casos, es posible que no encuentre un componente específico, en ese caso, contáctenos por teléfono o por mail y veremos la forma para que Ud. tenga el componente que no consigue en su localidad. Si bien no se incluye el dibujo de la placa de circuito impreso, cada circuito es lo suficientemente sencillo para que Ud. realice su propio diseño. Tenga en cuenta que se publican fichas en diferentes ediciones y que Ud. puede “bajar sin cargo” más de 150 circuitos de nuestra web: www.webelectronica.com.ar, haciendo click en el ícono password e ingresando la clave: “aiwa15” (debe registrase como socio en la web, lo cual es gratis, y le otorga muchos beneficios)

Amplificador Para Instrumentación (II)

Este amplificador para instrumentación tiene ganancia 1.000 y los operacionales pueden ser de tipos de uso general como el 741. La entrada es diferencial fluctuante y la fuente de alimentación debe ser simétrica. En este tipo de aparatos se recomienda el uso de baterías, solamente para evitarse el problema con los ruidos.

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K ITS

DE

M ONTAJES E LECTRÓNICOS

Amplificador de Ganancia Elevada La ganancia de esta etapa amplificadora de audio es 1000 y está dada por la relación de valores entre el resistor de realimentación y el resistor de entrada R1. La salida es de baja impedancia (alrededor de 50 ohm) y la entrada tiene una impedancia determinada por R1. La fuente de alimentación debe ser simétrica. Se puede emplear un LF356 si se quiere un amplificador de mejor desempeño.

Amplificador Transistorizado para Intercomunicador Este pequeño amplificador posee una etapa de entrada de baja impedancia para usarse como entrada para bocinas (parlantes) usados como micrófonos. Se puede emplear como intercomunicador. Los terminales 3 y 4 son de entrada y los 1 y 2 de salida, de modo que mediante una llave se pueden conmutar las funciones de las estaciones. Debido a la baja impedancia de la línea, las estaciones no deben estar separadas por más de 20 m de alambre.

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F ICHAS

DE

C IRCUITOS P RÁCTICOS

Distorsionador para Guitarra Eléctrica

Este circuito produce efectos moduladores del sonido de una guitarra (wa-wa), si se intercala entre el captador de alta impedancia, o preamplificador, y el amplificador. Los cables de entrada y salida deben ser blindados. El potenciómetro P1 se acopla al pedal de efectos.

Amplificador para Auriculares Este es otro amplificador transistorizado de buen desempeño y fácil de montar. Se trata de una etapa de alta ganancia, puede usarse con auriculares de alta impedancia y también para excitar circuitos de potencia. Los transistores deben tener alta ganancia y puede emplearse cualquiera para audio de baja señal.

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MANTENIMIENTO DE COMPUTADORAS

En Vivo y en Directo, Desde Nuestra PC al Mundo

LOS SECRETOS

DEL

STREAMING

Con la aparición de los servicios de Internet a altas velocidades, la transmisión de multimedia a través de la Red se hizo cada vez más popular. En esta nota veremos cómo funciona la tecnología de Streaming y las posibilidades de transmisión por este medio. De la Redacción de

de MP Ediciones

elevisión, radio, eventos, música funcional, cámaras de seguridad, panorámicas y todo cuanto se les ocurra puede ser llevado a cualquier PC del mundo haciendo uso de mínimos recursos. Si bien la calidad es importante, y nos encontramos con tasas de transferencia que permiten elevarla cada vez más, no siempre éste suele ser el elemento fundamental de un streaming. Supongamos el caso de una FM que decide implementar una transmisión por Internet como opción al método tradicional por antena. Aquellos oyentes de la zona que puedan captar la programación por radio serán muy exigentes al momento de evaluar la calidad del sonido; mientras que los que se encuentren en lugares donde el sistema anterior no llega, se sentirán satisfechos con el sólo hecho de poder escuchar su programa favorito a pesar de la distancia. A estos últimos, entonces, debemos asegurarles

T

una emisión fluida, sin cortes y con la máxima capacidad posible de usuarios simultáneos, aunque esto signifique “sacrificar” un poco la calidad del audio. Ahora bien, si decidimos montar una emisora cuyo único medio de propagación sea la Red, tendremos que preocuparnos por equilibrar ambos factores, ya que el 100% de los oyentes nos recibirá de esa manera. También es muy importante tener en cuenta las capacidades de nuestros usuarios, porque no todos dispondrán de banda ancha o de programas específicos. Por lo tanto, debemos contemplar la mayor cantidad posible de alternativas, y ofrecer una gama de formatos que se adapten de la mejor manera a cada caso. Para lograr este objetivo es muy importante saber elegir bien el servicio y proveedor de Internet, el sistema de compresión y transmisión, y el hardware adecuado para el equipo que actuará como servidor.

¿Qué es un Streaming? En la actualidad, hay dos métodos mediante los cuales podemos recibir un contenido multimedia por Internet: download y streaming. El primero se define por sí solo: es un método que nos obliga a bajar el archivo multimedia completo, para reproducirlo una vez que se encuentre en nuestro disco duro; algo que hacemos todos los días cuando bajamos algún MP3 o video de la Red. Este sistema es el más simple de implementar, ya que sólo requiere que el archivo esté alojado en el servidor, y que los usuarios puedan descargarlo. El problema surge cuando el audio o el video se está generando en el preciso momento en que lo recibimos, es decir, en las transmisiones en vivo. En estos casos, entra en juego el segundo mecanismo, el streaming, que no es otra cosa que un método capaz de capturar, comprimir, transmitir, reci-

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Mantenimiento de Computadoras bir y reproducir el medio en tiempo real, adaptándose, a su vez, al ancho de banda disponible para cada receptor. Este sistema también puede implementarse en emisiones grabadas, ya que así evitamos al usuario la espera hasta bajar el archivo completo. Para esto, suele usarse un híbrido entre ambos métodos: el reproductor baja una parte del archivo a modo de caché para reproducirlo desde el disco, mientras la otra parte se va completando. Existen varias formas de lograr una transmisión de estas características, dependiendo del nivel de profesionalismo que queramos darle. Como ya mencionamos, uno de los factores fundamentales para lograr un buen streaming es la fluidez que podamos obtener en la reproducción, factor que dependerá, principalmente, de nuestra capacidad de subida de datos, de la compresión y del formato utilizado. En la actualidad, son tres los que predominan en el mercado: Windows Media, QuickTime y RealNetworks.

El Proceso, Paso a Paso Puede parecer sencillo, y hasta cierto punto lo es. Muchos programas,

que luego veremos, nos permiten montar una transmisión de streaming en un par de pasos, contando sólo con una PC y una conexión de banda ancha. Esto es factible siempre y cuando los usuarios receptores no asciendan a cantidades considerables. El punto en el que el proceso adquiere mayor complejidad se da a partir de la necesidad de llegar a sectores más amplios. Imagínense que sería imposible que una PC con una línea de 128 KN de subida (lo “normal” para un servicio ADSL estándar) pudiera abastecer el requerimiento de cientos de usuarios simultáneos. Es por eso que, a continuación, les brindaremos un detalle de todas las partes involucradas en un proceso de estas características, para que ustedes decidan en qué caso aplicar cada una.

Fuente de Audio/Video Sea cual fuera el medio de difusión, las transmisiones de audio/video nacen a partir del equipo que emite dicha información: micrófonos, reproductores de CD, videocámaras, videocaseteras, etc. No hay mucho que aclarar al respecto, sólo hacer ciertas consideraciones respecto a la calidad de estos componentes para lograr un

trabajo profesional. Por ejemplo, de nada nos servirá contar con los mejores equipos de codificación y emisión de streaming, si el micrófono no es capaz de captar nuestra voz en forma nítida.

Consola de Mezcla Si vamos a trabajar con varias fuentes de audio o video simultáneas, es imprescindible tener una consola que mezcle esas señales y nos dé una única, que será la que se transmitirá. Esto, a su vez, nos brinda la posibilidad de ecualizar el sonido, de manera de lograr la mayor nitidez basándonos en las características de la transmisión. Algunas placas de sonido actuales poseen varias entradas simultáneas, pero en lo posible, conviene efectuar este proceso en forma externa, para que no todo dependa del equipo que actúe como emisor.

Equipo Emisor Este es uno de los pasos fundamentales en un streaming, ya que de este equipo saldrá el audio procesado, comprimido y codificado al formato en el que se transmitirá. Para lo-

Las cámaras IP poseen la ventaja de enviar el streaming ya comprimido, y es posible acceder a ellas en forma directa desde Internet o una Intranet, sin pasar por un servidor. Para hacerlo, incluyen una salida RJ45 que puede conectarse a cualquier switch o router.

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Los Secretos del Streaming grarlo, necesitamos que éste tenga una capacidad de procesamiento adecuada y un sistema operativo estable. Es obvio que debemos disponer de una placa capturadora/codificadora que tome la señal desde la consola y la digitalice, para su posterior compresión y emisión. Esto puede hacerse vía hardware, si esas placas lo admiten; o por software, con algún programa específico como los que veremos más adelante. Si tenemos pensado armar una estación amateur, podemos también asignarle a esta PC la responsabilidad de distribuir la señal a todos los usuarios que la soliciten. Pero, como ya dijimos, las capacidades de procesamiento y ancho de banda de una computadora con conexión hogareña se verán fácilmente desbordadas ante la requisitoria de una cantidad considerable de usuarios. En estos casos, deberemos delegar esa tarea a un servidor de streaming contratado a algún proveedor.

unicast establece un enlace directo con el usuario que solicita la señal, o sea que, al hacer click en el link correspondiente, el reproductor se conecta en forma directa con el servidor, éste atiende su solicitud, y comienza a enviar el audio o video. Este sistema garantiza una fluidez mayor en la señal, pero tiene el problema de que sobrecarga muy fácilmente al servidor. En el multicast, el servidor emite la misma señal a otros servidores, que la redistribuyen a los usuarios que solicitan ese archivo multimedia. De esta manera, la tarea se terceriza aún más, y descongestiona en gran medida el camino de la transmisión. El único inconveniente que representa este sistema es la pérdida de algunos paquetes en el recorrido por los distintos routers, lo que a veces provoca algunos cortes en la transmisión. Pero de todas maneras, en la medida en que se perfeccione, garantizará emisiones de streaming de excelente calidad y sin inconvenientes.

Protocolo RTP Al igual que toda la información que circula por Internet, el streaming debe hacerlo a través de un protocolo. En este caso, el que mejor se adapta a este tipo de datos es el RTP (Protocolo de Transporte en Tiempo Real), que trabaja sobre el UDP. La diferencia que tiene respecto al TCP, entre otras cosas, es la inclusión de algunos campos específicos en la cabecera de los datos. Entre ellos se encuentra el Número de secuencia, un número secuencial que incrementa su valor en uno por cada paquete enviado. Esto le permite al receptor ordenar la información entrante, borrar paquetes duplicados y corregir los errores causados por los faltantes, ya que no suelen retransmitirse. Por otro lado, el Timestamp es una referencia de reloj que permite sincronizar la señal desde ambos lados.

Servidor de Streaming Con el auge de las transmisiones de este tipo, muchos proveedores de hosting adicionaron este servicio exclusivo que nos permite llegar a miles de usuarios, sin tener que preocuparnos por las limitaciones de nuestra conexión. En este caso, debemos establecer un único enlace con dicho servidor, para transmitirle la señal y que éste se encargue de redistribuirla masivamente. Por lo general, este servicio provee también la codificación a distintos formatos, contemplando así la posibilidad de llegar sin inconvenientes a la mayoría de nuestros usuarios.

Unicast Y Multicast En la actualidad suelen utilizarse dos métodos para la distribución de un streaming: unicast y multicast. El

Algunas empresas dedicadas al streaming en forma exclusiva no sólo ofrecen servicios de retransmisión, sino que, a su vez, aportan el hardware necesario para que podamos emitir la señal desde nuestro lugar de trabajo.

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Mantenimiento de Computadoras Protocolo RTCP También conocido como Protocolo de Control de Tiempo Real, trabaja sobre el TCP y establece una comunicación bidireccional entre el servidor y el cliente. Esto le permite al servidor recibir información sobre el estado de los paquetes recibidos y, de esta manera, determinar si el enlace está establecido de manera correcta. Haciendo uso de este protocolo, algunos sistemas avanzados pueden efectuar correcciones automáticas de la emisión, para ajustarse a los inconvenientes que pueda ocasionar una congestión de la Red.

Adaptación Automática de Bitrate La calidad de la señal transmitida está determinada por el bitrate asignado al streaming: cuanto menor sea éste, menor será el ancho de banda requerido para recibirlo y, obviamente, también menor será la calidad. En la mayoría de los casos, el servidor presenta una serie de opciones preestablecidas para que el cliente pueda elegir la que mejor se adapte a su conexión. Pero, por otro lado, los formatos actuales incluyen propiedades especiales que permiten determi-

nar esto en forma automática, para así garantizar siempre la fluidez de los datos. En el caso de RealNetworks, este sistema se denomina SureStream, mientras que por el lado de Windows Media, se lo conoce como Intelligent Streaming. En ambos casos, no bien se inicia la emisión, tanto el cliente como el servidor “negocian” el mejor bitrate posible, sobre la base del estado de la conexión en ese momento. Una vez establecido el enlace, el sistema continúa trabajando, para adaptarse automáticamente en el caso de una caída o aumento del tráfico de la Red.

Software para Streaming Como ya mencionamos, es muy factible efectuar transmisiones de streaming desde nuestra PC, teniendo una conexión de banda ancha. Si bien no podemos aspirar a grandes cantidades de oyentes o espectadores, éste es un buen punto de partida para comenzar un trabajo a nivel amateur. Para lograrlo, podemos acudir a ciertos programas que se dedican a estas actividades en forma específica, algunos de los cuales veremos a continuación.

Ni bien instalamos la aplicación, ésta verifica aquellos codecs instalados en el equipo y baja, del sitio web de la empresa, los que puedan faltar.

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PySoft Broadcaster Este programa, simple de instalar y configurar, ofrece una excelente alternativa para aquellos que desean transmitir una señal de audio y video a través de un sitio web. Como fuente, es posible utilizar cualquier dispositivo de captura incorporado al equipo, desde simples webcams, hasta señales entrantes por placas capturadoras. Al iniciar la aplicación, ésta verifica los codecs instalados en el equipo, y baja desde la Red los faltantes. La codificación de la señal se realiza a través del formato .wmv de Windows Media, de manera que el cliente deberá ser capaz de reproducirlo en su PC. La gran ventaja que ofrece este programa es que permite establecer un ciclo automático entre señales entrantes, ideal para sistemas de seguridad o webcams panorámicas. De esta manera, el espectador hace un recorrido por todas las señales disponibles. Como interfaz para el usuario, la aplicación genera un sitio web con todos los links necesarios. Sólo necesitamos declarar algunos parámetros y estará listo para ser subido a nuestro hosting. De más está decir que precisamos una IP fija o un servicio de redireccionamiento para nuestro equipo, de modo que el sitio siempre apunte al mismo servidor para enviar la señal.

Una vez que tenemos todo configurado, el programa generará un sitio web que hará las veces de entorno para el usuario. Para lograrlo, deberemos declarar la IP o dirección asignada a nuestro equipo.

Los Secretos del Streaming tes de webcams, sino que también admite el uso de cualquier dispositivo conectado a la PC que sea capaz de capturar tanto audio como video, y hasta da la posibilidad de transmitir streamings generados a partir de MP3 o la imagen en tiempo real de nuestro escritorio de Windows. Una de sus principales Si queremos personalizar un poco más el sitio, el programa nos permite asignarle diferentes títu- características es la capacidad de generar los, colores, barras y tamaño de la imagen. un sitio web que le En lo que a puertos se refiere, el pro- permita al cliente recibir la señal megrama acude, por defecto, al 8080 pa- diante una interfaz autodesarrollada ra realizar sus emisiones. en Flash o Javascript, dependiendo Más información en www.pysoft- de nuestra elección. Esto le evita te.com/Broadcaster.html. ner que depender de reproductores instalados en el equipo, ya que debe contar sólo con un navegador web Webcam XP que soporte estos formatos. El programa tiene capacidad para cinco señaA pesar de su nombre, este pro- les entrantes, que pueden monitorigrama no se dedica exclusivamente a zarse en todo momento y reproducirse la transmisión de señales provenien- en una misma página, u organizarse

En la ventana principal de WebCam XP, podemos monitorear las entradas de cada una de las fuentes de captura. A su vez, se nos informa la cantidad de clientes que están mirando la emisión y los Kb/s consumidos por ésta.

En caso de que el ancho de banda disponible no alcance para satisfacer las necesidades de nuestro streaming, podemos ir a la solapa [Configuration], y bajar los FPS y la calidad.

según nuestra conveniencia. En la sección de configuración, podemos establecer los FPS (frames per second) y la calidad correspondientes a la emisión de la señal. Así podremos adaptarla a nuestras condiciones de ancho de banda, bajando ese valor en la medida en que se vea saturado. Respecto al sitio, podemos establecer todo lo relacionado a colores, tipos de letras, sobreimpresos de la imagen, acceso restringido por password, y la posibilidad de generar un pequeño servidor de chat para que nuestros espectadores intercambien opiniones entre ellos y con nosotros. Una vez definidos todos estos parámetros, el programa genera el .html que se sube al sitio y, a partir de allí, queda todo listo para comenzar a transmitir. Al igual que en el caso anterior, si disponemos de una IP dinámica, deberemos inscribirnos en algún servicio como www.dyndns.org para no estar modificando el sitio cada vez que nuestra IP cambie. Para más información sobre Webcam XP, pueden visitar www.webcamxp.com. ✪

Uno de los puntos más sobresalientes del programa es la posibilidad de aplicar sobreimpresos a la imagen, con diferentes datos como la fecha y hora actuales, o algún logotipo.

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INFORME ESPECIAL

Sistema de Posicionamiento Global (GPS) El Sistema de Posicionamiento Global (Global Positioning System, GPS) es una "constelación" de 24 satélites adecuadamente ubicados que están en órbita alrededor de la Tierra y hacen posible que la gente con receptores, puedan establecer su situación geográfica. Para la mayor parte de los equipamientos, la exactitud de la localización es de entre 10 y 100 metros. La exactitud puede reducirse a un metro con equipo especial aprobado por el ejército estadounidense. El equipo GPS se usa intensamente en la ciencia, y ahora se ha vuelto lo suficientemente asequible como para que casi cualquier persona pueda poseer un receptor. El GPS es propiedad del Departamento de la Defensa de los Estados Unidos, que lo opera, pero está disponible para uso general en todo el mundo

Autor: Eduardo Navas ¿En Qué Consiste el GPS? 21 satélites GPS y tres más de respaldo, están en órbita a unos 16 mil kilómetros sobre la Tierra. Los satélites están ubicados de tal forma que, desde cualquier punto del planeta, cuatro de ellos estarán encima del horizonte.

ñal de un cuarto satélite, el receptor /ordenador puede determinar la altitud así como la posición geográfica. Si estamos en movimiento, el receptor puede, incluso, calcular nues-

Cada satélite contiene un ordenador, un reloj atómico y una radio. Con el conocimiento de su propia órbita y el reloj, transmite continuamente su posición cambiante y la hora. (Una vez al día, cada satélite verifica su propio sentido del tiempo y posición con una estación en tierra, y realiza las pequeñas correcciones necesarias.) En tierra, cualquier receptor GPS contiene un ordenador que "triangula" su propia posición a partir de las indicaciones de tres de los cuatro satélites. El resultado se entrega en forma de una posición geográfica - longitud y latitud con un margen de error de 100 metros para la mayoría de los receptores. Si se puede recibir la se-

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tra velocidad y dirección, y darnos tiempos estimados de llegada a destinos específicos. La ciencia usa el GPS para proporcionar datos que nunca habían estado disponibles en la cantidad y nivel de exactitud que posibilita este sistema. Los científicos están utilizando el GPS para medir el movimiento de las capas árticas de hielo, las placas tectónicas de la Tierra y la actividad volcánica. Los receptores GPS se están convirtiendo en productos de consumo. Además de su uso al aire libre (para senderismo, esquí, globos aerostáticos, vuelo y navegación a vela), los receptores pueden usarse en automóviles para relacionar la ubicación del conductor con información de tráfico y de clima.

¿Cómo Funciona el GPS? Paso 1: La triangulación desde los satélites Aunque pueda parecer improbable, la idea general detrás del GPS es utilizar los satélites en el espacio como puntos de referencia pa-

Sistema de Posicionamiento Global (GPS) ra ubicaciones aquí en la Tierra. Esto se logra mediante una muy, pero muy exacta, medición de nuestra distancia hacia tres satélites, lo que nos permite "triangular" nuestra posición en cualquier parte de la Tierra. Olvidémonos, por un instante, sobre cómo mide nuestro GPS dicha distancia. Lo veremos luego. Consideremos primero cómo la medición de esas distancias nos permiten ubicarnos en cualquier punto de la Tierra. La gran idea, geométricamente, es: supongamos que medimos nuestra distancia al primer satélite y resulta ser de 11.000 millas (20.000 Km). Sabiendo que estamos a 11.000 millas de un satélite determinado no podemos, por lo tanto, estar en cualquier punto del universo sino que esto limita nuestra posición a la superficie de una esfera que tiene como centro dicho satélite y cuyo radio es de 11.000 millas. A continuación medimos nuestra distancia a un segundo satélite y descubrimos que estamos a 12.000 millas del mismo. Esto nos dice que no estamos solamente en la primer esfera, correspondiente al primer satélite, sino también sobre otra esfera que se encuentra a 12.000 millas del segundo satélite. En otras palabras, estamos en algún lugar de la circunferencia que resulta de la intersección de las dos esferas. Si ahora medimos nuestra distancia a un tercer satélite y descubrimos que estamos a 13.000 millas del mismo, esto limita nuestra posición aún mas, a los dos puntos en los cuales la esfera de 13.000 millas corta la circunferencia que resulta de la intersección de las dos primeras esferas. O sea, que midiendo nuestra distancia a tres satélites limitamos nuestro posicionamiento a solo dos puntos posibles. Para decidir cuál de ellos es nuestra posición verdadera, podríamos efectuar una nueva medición a un cuarto satélite. Pero normalmente, uno de los dos

puntos posibles resulta ser muy improbable por su ubicación demasiado lejana de la superficie terrestre y puede ser descartado sin necesidad de mediciones posteriores. Una cuarta medición, de todos modos es muy conveniente por otra razón que veremos más adelante. Veamos ahora cómo el sistema mide las distancias a los satélites. Paso 2: Midiendo las distancias a los satélites Sabemos ahora que nuestra posición se calcula a partir de la medición de la distancia hasta por lo menos tres satélites. Pero, ¿cómo podemos medir la distancia hacia algo que está flotando en algún lugar en el espacio?. Lo hacemos midiendo el tiempo que tarda una señal emitida por el satélite en llegar hasta nuestro receptor de GPS. La gran idea, Matemáticamente, es: Toda la idea gira alrededor de aquellos problemas sobre la velocidad que resolvíamos en la secundaria, Recordemos que "Si un auto viaja a 60 kilómetros por hora durante dos horas, ¿qué distancia recorrió?” Velocidad (60 km/h) x Tiempo (2 horas) = Distancia (120 km) En el caso del GPS estamos midiendo una señal de radio, que sabemos que viaja a la velocidad de la luz, alrededor de 300.000 km por segundo. Nos queda el problema de medir el tiempo de viaje de la señal (Que, obviamente, viene muy rápido). El problema de la medición de ese tiempo es complicado. Los tiempos son extremadamente cortos. Si el sa-

télite estuviera justo sobre nuestras cabezas, a unos 20.000 km de altura, el tiempo total de viaje de la señal hacia nosotros sería de algo mas de 0.06 segundos. Estamos necesitando relojes muy precisos. Ya veremos como lo resolvemos. Pero, aún admitiendo que tenemos relojes con la suficiente precisión, ¿cómo medimos el tiempo de viaje de la señal? Supongamos que nuestro GPS, por un lado, y el satélite, por otro, generan una señal auditiva en el mismo instante exacto. Supongamos también que nosotros, parados al lado de nuestro receptor de GPS, podamos oír ambas señales (Obviamente es imposible "oír" esas señales porque el sonido no se propaga en el vacío). Oiríamos dos versiones de la señal. Una de ellas inmediatamente, la generada por nuestro receptor GPS y la otra con cierto atraso, la proveniente del satélite, porque tuvo que recorrer alrededor de 20.000 km para llegar hasta nosotros. Podemos decir que ambas señales no están sincronizadas. Si quisiéramos saber cuál es la magnitud de la demora de la señal proveniente del satélite podemos retardar la emisión de la señal de nuestro GPS hasta lograr la perfecta sincronización con la señal que viene del satélite. El tiempo de retardo necesario para sincronizar ambas señales es igual al tiempo de viaje de la señal proveniente del satélite. Supongamos que sea de 0.06 segundos. Conociendo este tiempo, lo multiplicamos por la velocidad de la luz y ya obtenemos la distancia hasta el satélite. Tiempo de retardo (0.06 seg) x Vel. de la luz (300.000 km/seg) = Dist. (18.000 km) Así es, básicamente, como funciona el GPS. La señal emitida por nuestro GPS y por el satélite es algo llamado "Código Pseudo Aleatorio" (Pseudo Random Code). La palabra "Aleatorio" significa algo generado por el azar.

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Informe Especial ¿Un Código Aleatorio? Este Código Pseudo Aleatorio es una parte fundamental del GPS. Físicamente solo se trata de una secuencia o código digital muy complicado. O sea una señal que contiene una sucesión muy complicada de pulsos "on" y "off". La señal es tan complicada que casi parece un ruido eléctrico generado por el azar. De allí su denominación de "Pseudo-Aleatorio". Hay varias y muy buenas razones para tal complejidad. La complejidad del código ayuda a asegurarnos que el receptor de GPS no se sintonice accidentalmente con alguna otra señal. Siendo el modelo tan complejo, es altamente improbable que una señal cualquiera pueda tener exactamente la misma secuencia. Dado que cada uno de los satélites tiene su propio y único Código Pseudo Aleatorio, esta complejidad también garantiza que el receptor no se confunda accidentalmente de satélite. De esa manera, también es posible que todos los satélites trasmitan en la misma frecuencia sin interferirse mutuamente. Esto también complica a cualquiera que intente interferir el sistema desde el exterior al mismo. El Código Pseudo Aleatorio le da la posibilidad, al Departamento de Defensa de EEUU, de controlar el acceso al sistema GPS. Pero hay otra razón para la complejidad del Código Pseudo Aleatorio, una razón que es crucial para conseguir un sistema GPS económico. El código permite el uso de la "teoría de la información" para amplificar las señales de GPS. Por esa razón, las débiles señales emitidas por los satélites pueden ser captadas por los receptores de GPS sin el uso de grandes antenas. Cuando comenzamos a explicar el mecanismo de emisión de las señales por el GPS y el satélite, asumimos que ambos comenzaban la emisión de la señal exactamente al mismo tiempo. ¿Pero cómo podemos asegurarnos que todo esté perfectamente sincronizado?

Paso 3: Control perfecto del tiempo Si la medición del tiempo de viaje de una señal de radio es clave para el GPS, los relojes que empleamos deben ser exactísimos, dado que si miden con un desvío de un milésimo de segundo, a la velocidad de la luz, ello se traduce en un error de 300 km! Por el lado de los satélites, el timing es casi perfecto porque llevan a bordo relojes atómicos de increíble precisión. ¿Pero, qué pasa con nuestros receptores GPS, aquí en la Tierra? Recordemos que ambos, el satélite y el receptor GPS, deben ser capaces de sincronizar sus Códigos Pseudo Aleatorios para que el sistema funcione. Si nuestros receptores GPS tuvieran que alojar relojes atómicos (Cuyo costo está por encima de los 50 a 100.000 U$S), la tecnología resultaría demasiado costosa y nadie podría acceder a ellos. Por suerte, los diseñadores del sistema GPS encontraron una brillante solución que nos permite resolver el problema con relojes mucho menos precisos en nuestros GPS. Esta solución es uno de los elementos clave del sistema GPS y, como beneficio adicional, significa que cada receptor de GPS es, en esencia, un reloj atómico por su precisión. El secreto para obtener un timing tan perfecto, es efectuar una medición satelital adicional. Resulta que si tres mediciones perfectas pueden posicionar un punto en un espacio tridimensional, cuatro mediciones imperfectas pueden lograr lo mismo. Esta idea es fundamental para el funcionamiento del sistema GPS, pero su explicación detallada excede los alcances de la presente exposición. De todos modos, aquí va un resumen somero: Si todo fuera perfecto (es decir que los relojes de nuestros receptores GPS lo fueran), entonces todos los rangos (distancias) a los satélites se intersectarían en un único punto (que indica nuestra posición). Pero con relojes imperfectos, una cuarta medición, efectuada como control cruzado,

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NO interceptará con los tres primeros. De esa manera la computadora de nuestro GPS detectará la discrepancia y atribuirá la diferencia a una sincronización imperfecta con la hora universal. Dado que cualquier discrepancia con la hora universal afectará a las cuatro mediciones, el receptor buscará un factor de corrección único, que siendo aplicado a sus mediciones de tiempo hará que los rangos coincidan en un solo punto. Dicha corrección permitirá al reloj del receptor, ajustarse nuevamente a la hora universal y de esa manera tenemos un reloj atómico en la palma de nuestra mano! Una vez que el receptor de GPS aplica dicha corrección al resto de sus mediciones, obtenemos un posicionamiento preciso. Una consecuencia de este principio, es que cualquier GPS decente debe ser capaz de sintonizar al menos, cuatro satélites de manera simultánea. En la práctica, casi todos los GPS en venta actualmente, acceden a más de 6, y hasta a 12, satélites simultáneamente. Ahora bien, con el Código Pseudo Aleatorio como un pulso confiable para asegurar la medición correcta del tiempo de la señal y la medición adicional como elemento de sincronización con la hora universal, tenemos todo lo necesario para medir nuestra distancia a un satélite en el espacio. Pero, para que la triangulación funcione necesitamos conocer no sólo la distancia sino que debemos conocer dónde están los satélites con toda exactitud. Paso 4: Conocer dónde están los satélites en el espacio A lo largo de este trabajo hemos estado asumiendo que conocemos dónde están los satélites en sus órbitas y de esa manera podemos utilizarlos como puntos de referencia. ¿Pero, cómo podemos saber donde están exactamente? Todos ellos están flotando a unos 20.000 km de altura en el espacio.

Sistema de Posicionamiento Global (GPS) Un satélite a gran altura se mantiene estable La altura de 20.000 km es en realidad un gran beneficio para este caso, porque algo que está a esa altura está bien despejado de la atmósfera. Eso significa que orbitará de manera regular y predecible mediante ecuaciones matemáticas sencillas. La Fuerza Aérea de los EEUU colocó cada satélite de GPS en una órbita muy precisa, de acuerdo al Plan Maestro de GPS. En tierra, todos los receptores de GPS tienen un almanaque programado en sus computadoras que les informan donde está cada satélite en el espacio, en cada momento. El Control Constante agrega precisión Las órbitas básicas son muy exactas pero con el fin de mantenerlas así, los satélites de GPS son monitoreados de manera constante por el Departamento de Defensa. Ellos utilizan radares muy precisos para controlar constantemente la exacta altura, posición y velocidad de cada satélite. Los errores que ellos controlan son los llamados errores de Efemérides, o sea evolución orbital de los satélites. Estos errores se generan por influencias gravitacionales del Sol y de la Luna y por la presión de la radiación solar sobre los satélites. Estos errores son generalmente muy sutiles, pero si queremos una gran exactitud debemos tenerlos en cuenta. Corrigiendo el mensaje, una vez que el Departamento de Defensa ha medido la posición exacta de un satélite, vuelven a enviar dicha información al propio satélite. De esa manera, el satélite incluye su nueva posición corregida en la información que transmite a través de sus señales a los GPS. Esto significa que la señal que recibe un receptor de GPS no es solamente un Código Pseudo Aleatorio con fines de timing. También contiene un mensaje de navegación con información sobre la órbita exacta del satélite Con un ti-

ming perfecto y la posición exacta del satélite, podríamos pensar que estamos en condiciones de efectuar cálculos perfectos de posicionamiento. Sin embargo, debemos resolver otros problemas. Paso 5: Corrigiendo Errores Hasta ahora hemos estado tratando los cálculos del sistema GPS de manera muy abstracta, como si todo el proceso ocurriera en el vacío. Pero en el mundo real hay muchas cosas que le pueden suceder a una señal de GPS para transformarla en algo menos que matemáticamente perfecta. Para aprovechar al máximo las ventajas del sistema, un buen receptor de GPS debe tener en cuenta una amplia variedad de errores posibles. Veamos qué es lo que debemos enfrentar. Un rudo viaje a través de la atmósfera. En primer lugar, una de las presunciones básicas que hemos estado usando a lo largo de este trabajo

no es exactamente cierta. Hemos estado afirmando que podemos calcular la distancia a un satélite, multiplicando el tiempo de viaje de su señal por la velocidad de la luz. Pero la velocidad de la luz sólo es constante en el vacío. Una señal de GPS pasa a través de partículas cargadas en su paso por la ionósfera y luego al pasar a través de vapor de agua en la tropósfera, pierde algo de velocidad, creando el mismo efecto que un error de precisión en los relojes. Hay un par de maneras de minimizar este tipo de error. Por un lado, podríamos predecir cuál sería el error tipo de un día promedio. A esto se lo llama modelación y nos puede ayudar pero, por supuesto, las condiciones atmosféricas raramente se ajustan exactamente el promedio previsto. Otra manera de manejar los errores inducidos por la atmósfera es comparar la velocidad relativa de dos señales diferentes. Esta medición de doble frecuencia es muy sofisticada y sólo es posible en receptores GPS muy avanzados. Un rudo viaje sobre la Tierra. Los problemas para la señal de GPS no terminan cuando llega a la Tierra. La señal puede rebotar varias veces debido a obstrucciones locales antes de ser captada por nuestro receptor GPS. Este error es similar al de las señales fantasma que podemos ver en la recepción de televisión. Los buenos receptores GPS utilizan sofisticados sistemas de rechazo para minimizar este problema. Problemas en el satélite. Aún siendo los satélites muy sofisticados no tienen en cuenta minúsculos errores en el sistema. Los relojes atómicos que utilizan son muy, pero muy, precisos, pero no son perfectos. Pueden ocurrir minúsculas discrepancias que se transforman en errores de medición del tiempo de viaje de las señales. Y, aunque la posición de los satélites es controlada permanentemente, tampoco pueden ser controlados a

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Informe Especial cada segundo. De esa Fiabilidad y exactitud TABLA 1 manera, pequeñas vade datos Errores típicos, en Metros (Por cada satélite) riaciones de posición o GPS Actual GPS Standard GPS Diferencial de Efemérides pueden Fuentes de Error Teniendo en cuenta que Desde 2/5/2000 Hasta 2/5/2000 ocurrir entre los tiempos el Sistema GPS fue disede monitoreo. ñado y desarrollado para Reloj del Satélite 1.5 1.5 0 Algunos ángulos aplicaciones militares, Errores Orbitales 2.5 2.5 0 son mejores que otros. debemos señalar que los Ionósfera 5.0 5.0 0.4 La geometría básica por receptores que podemos Tropósfera 0.5 0.5 0.2 sí misma, puede magniencontrar en el mercado Ruido en el Receptor 0.3 0.3 0.3 ficar estos errores meson para uso civil, por lo Disponibilidad Selectiva 0 30 0 diante un principio deno- Exactitud Promedio que el Departamento de minado "Dilución Geo- de la Posición Defensa de los EEUU métrica de la Precisión", Horizontal necesitaba tener una 15 50 1.3 o DGDP. Suena compli- Vertical manera de limitar esa 24 78 2.0 cado, pero el principio es 3-D exactitud para prevenir 28 93 2.8 simple. En la realidad que esta tecnología fuesuele haber más satélites disponibles partamento de Defensa introduce ra usada de una manera no pacífica. que los que el receptor GPS necesita cierto "ruido" en los datos del reloj saPara limitar su exactitud, se incorpara fijar una posición, de manera que telital, lo que a su vez se traduce en poraron errores aleatorios a la señal, el receptor toma algunos e ignora al errores en los cálculos de posición. El es decir, que los receptores civiles (no Departamento de Defensa también los militares) están sujetos a una deresto. Si el receptor toma satélites que puede enviar datos orbitales ligera- gradación de la precisión, en función están muy juntos en el cielo, las cir- mente erróneos a los satélites que és- de las circunstancias geoestratégicas cunferencias de intersección que defi- tos reenvían a los receptores GPS co- y geopolíticas del momento, que quenen la posición se cruzarán a ángulos mo parte de la señal que emiten. Es- da regulada por el Programa de Discon muy escasa diferencia entre sí. tos errores, en su conjunto, son la ma- ponibilidad Selectiva del DoD de los Esto incrementa el área gris o margen yor fuente unitaria de error del sistema EEUU o SA (Selective Availability). De de error acerca de una posición. Si el GPS. Los receptores de uso militar todo ello se deduce que, habitualmenreceptor toma satélites que están am- utilizan una clave encriptada para eli- te, los receptores GPS tienen un error pliamente separados, las circunferen- minar la Disponibilidad Selectiva y nominal en el cálculo de la posición de cias interceptan a ángulos práctica- son, por ello, mucho más exactos. La aprox. 15 m. que pueden aumentar mente rectos y ello minimiza el mar- Disponibilidad Selectiva fue interrum- hasta los 100 m. cuando el DoD lo esgen de error. Los buenos receptores pida por un decreto del presidente time oportuno. son capaces de determinar cuáles Clinton, con efecto desde el 2 de maSi la utilización que fuéramos a son los satélites que dan el menor yo de 2000. El Departamento de De- dar a nuestro receptor GPS requiriese error por Dilución Geométrica de la fensa de los Estados Unidos se reser- más precisión aún, casi todas las firva el derecho de reimplantarla, cuan- mas disponen de dispositivos opcioPrecisión. do lo considere conveniente, a los in- nales DGPS (GPS Diferencial) que tereses de la Seguridad de los Esta- disminuyen el error hasta un margen dos Unidos y además dispone de la de 1 a 3 metros. El DGPS consiste en ¡Errores Intencionales! tecnología necesaria para implantarla instalar un receptor GPS en una situaAunque resulte difícil de creer, el en áreas geográficas limitadas. Estas ción conocida, de tal manera que este mismo Gobierno que pudo gastar condiciones permitieron al Presidente GPS dará errores de situación al com12.000 Millones de dólares para desa- Clinton suspenderla. pararlos con su exacta situación, y así La línea final: Afortunadamente poder determinar cuál es el factor de rrollar el sistema de navegación más exacto del mundo, está degradando todos esos errores no suman dema- error que está introduciendo cada saintencionalmente su exactitud. Dicha siado error total. Existe una forma de télite. política se denomina "Disponibilidad GPS, denominada GPS Diferencial, Esta información se envía vía raSelectiva" y pretende asegurar que que reduce significativamente estos dio en una frecuencia determinada, ninguna fuerza hostil o grupo terroris- problemas. En la tabla 1 vemos el re- que puede ser captada por un recepta pueda utilizar el GPS para fabricar sumen de las fuentes de error del sis- tor diferencial que la introducirá en armas certeras. Básicamente, el De- tema GPS. nuestro GPS (preparado para DGPS)

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Sistema de Posicionamiento Global (GPS) y éste calculará nuestra nueva posición teniendo en cuenta este factor de error.

Mapas, Rutas, PC"S Y GPS

Por ejemplo, podemos elaborar, como ya hemos dicho, nuestras rutas sobre mapas, registrando en el receptor los puntos por los que queremos, o debemos pasar y, una vez sobre el terreno, activando esa ruta, una pantalla gráfica nos indicará si estamos en el rumbo correcto o nos estamos desviando en alguna dirección; o utilizar la misma función en rutas reversibles, es decir, ir registrando puntos por los que vamos pasando para luego poder volver por esos mismos puntos con toda seguridad.

Una de las características más importantes de los receptores GPS es la de poder grabar o marcar una determinada posición a través de la función Waypoint, la cual generalmente podremos asociar un nombre (o incluso un ícono). A partir de la anterior función se pueden crear rutas (agrupación en secuencia de waypoints): una ruta contiene una posición de partida y una final, así como toda una serie de localizaciones intermedias a lo largo del trayecto. También podemos hacer que sea el propio GPS el que grabe automáticamente nuestra ruta o "huella" a través de la función track (nuestro receptor grabará un punto Satélite GPS Navstar cada vez que cambiemos de dirección), para que podamos volver, sin Con todos estos datos, nuestro ningún problema, a nuestro punto de GPS además nos podrá indicar la vepartida. locidad a la que nos estamos desplazando, si mantenemos nuestro rumbo Hay dos maneras básicas de en línea recta, la velocidad media a la usar una ruta: que nos hemos ido desplazado, la dis• Si estamos planeando una as- tancia recorrida, la duración de la acticensión, una excursión, etc... pode- vidad y una larga lista de funciones, mos extraer las coordenadas de nues- muy útiles e interesantes, que iremos tra ruta de un mapa topográfico, intro- descubriendo al utilizar estos grandes ducirlas en nuestro ordenador y poste- dispositivos. riormente, exportarlas a nuestro reSi en nuestra ruta hubiese habido ceptor. Una vez al aire libre únicamen- algún herido, podríamos facilitar exacte deberemos ir siguiendo las indica- tamente la posición del mismo a los ciones de nuestro GPS y disfrutar. equipos de rescate. Como ya hemos • Si hemos tomado nuestro recep- comentado, si necesitamos exportar tor GPS en una excursión o travesía los datos obtenidos con nuestro reen 4x4, etc. y hemos ido grabando los ceptor GPS a un ordenador para hadistintos puntos de paso (bien de for- cer los cálculos o planificaciones nema manual o automática), podremos cesarias, es bueno recordar que, habisiempre deshacer el camino andado tualmente, los kits para transferencia sin pérdida ninguna, o podemos llegar de datos entre PC"s y GPS"s, así coa casa y exportar estos datos a nues- mo los kits de alimentación eléctrica, tro ordenador para así poder guardar- acostumbran a ser dispositivos opciolos y rehacer la ruta a posteriori, o nales cuando adquirimos nuestro replasmar los mismos sobre un mapa ceptor GPS, al menos hasta los receptopográfico digital. tores de gama media (ver comparati-

vas), que ya empiezan a incorporar funciones que pueden hacer necesario incluir estos kits de serie. Además, no podemos olvidar que necesitaremos un software específico para importar y exportar esos datos de una forma más o menos estándar, que nos permita hacer uso de ellos de manera versátil.

Conclusiones En síntesis, y para concluir, podemos decir que la más moderna tecnología pone a nuestra disposición, un sistema para situarnos en la Tierra realmente sofisticado y enormemente útil si sabemos utilizarlo. Actualmente estamos asistiendo a la popularización y difusión de este sistema para su uso portátil en actividades al aire libre, aunque de forma desapercibida, lo estamos utilizando continuamente, como por ejemplo para desplazarnos de un punto del Globo a otro con el avión o el barco. Otra de las cuestiones más importantes a tener en cuenta es que, por otro lado, saber dónde nos encontramos, es algo que en muchas ocasiones nos puede ser realmente necesario cuando practicamos cualquier tipo de actividad al aire libre. ¿Quién no ha pasado un poco de temor cuando, practicando actividades a cualquier nivel, en una zona poco conocida, en un momento dado no sabe si está acercándose o alejándose del punto que buscaba?. En estas ocasiones consideramos que, disponer de un sistema que nos proporcione nuestra posición exacta, tiene un valor incalculable. Y ya para finalizar, decir que, aunque hemos descrito todas las excelencias de estos aparatos, no dejan de ser dispositivos electrónicos que pueden fallar (por caída, agotamiento de batería, etc...) por lo que siempre deberemos acompañarlos con nuestros habituales compañeros de viaje: la brújula y el mapa. ¡¡Hasta la próxima!! ✪

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RADIOAFICIONADO

Medición de Impedancias Parte 4 En ediciones anteriores vimos las gráficas de las funciones trigonométricas básicas, números complejos, notación binómica, forma polar o trigonométrica y operaciones con números complejos. En esta cuarta parte, examinaremos una serie de circuitos de los puentes más comunes empleados en la medición de impedancias y sus componentes. Autor: Arnoldo Galetto Introducción En la figura 1 podemos ver una selección de circuitos de los puentes más comunes empleados en la medición de impedancias. Examinándolos, vemos que sus ramas son combinaciones varias de resistencia, inductancia y capacitancia. Más adelante entraremos de lleno en la descripción detallada de los mismos. Por lo tanto en éste, examinaremos la teoría de estos elementos y de sus residuales.

Ideas Elementales Consideremos a un conductor simple que se encuentra a una distancia grande de otros conductores y dejemos que reciba una carga. Asumiendo que el potencial inicial del conductor es cero, llamamos a la carga necesaria para elevar el potencial en la unidad C, esta cantidad C se llama la capacidad del conductor, o sea la carga requerida para elevar su potencial en la unidad, cualquiera sea el sistema de unidades. Si el potencial del conductor es v, la carga en él será q = C v [fórmula 2.1] ya que la carga total es proporcional a v. Ahora bien, en la práctica el campo eléctrico se debe, en general, a cargas distribuidas entre un sistema de

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Figura 1

Medición de Impedancias varios conductores y la tierra. Es importante definir entonces, el significado del término capacidad o capacitancia cuando se encuentran involucrados varios conductores.

Teoría de los Conductores Cargados Consideremos a un sistema de n conductores cargados dispuestos en proximidad de la tierra como vemos en la figura 2. Una idea clara del significado de la capacitancia aplicable a este sistema, se obtiene mediante un examen de la distribución de las líneas de fuerza entre los elementos que lo componen. Recordemos que la intensidad del campo eléctrico en un punto es igual a la fuerza que el campo ejerce sobre la unidad de carga eléctrica colocada en dicho punto. La cantidad de líneas unitarias que emergen de un área dada, es el flujo eléctrico de dicha área. No debemos olvidar, por otra parte, que las líneas de fuerza son solamente una representación gráfica, útiles para el estudio. Examinando la figura 2, los conductores 1, 2, 3,...n se encuentran a los potenciales v1, v2, v3.....vn, las líneas de puntos indican el paso aproximado de las líneas de fuerza. Consideremos al conductor Nº 1. El flujo total que se aleja de él puede dividirse en varias secciones representadas por distintos grupos de líneas de fuerza que van en ciertas direcciones. Primero tenemos el flujo entre el conductor y tierra, siendo éste proporcioFigura 2

nal al potencial del conductor. Luego quedan n-1 grupos de líneas de fuerza que van desde el Nº1 a los demás conductores. La cantidad de líneas de fuerza entre el Nº1 y cada uno de los otros conductores es proporcional a la diferencia de potencial entre el conductor primero y cada uno de los demás. Un análisis similar se puede hacer con cada uno de los otros conductores. Nos queda ahora expresar matemáticamente los flujos a tierra y los existentes entre los conductores. Sean: c1, c2, c3....cn, las cargas para potencial unitario, que representan los flujos de cada conductor a tierra. Las cantidades c1, c2, c3....cn, se llaman la capacidad a tierra de los n conductores y representan al flujo de líneas desde cada conductor a tierra por unidad de potencial. Las capacidades a tierra dependen del tamaño y forma de los conductores, de su posición relativa con respecto a la tierra y de la naturaleza del medio en el cual los conductores se hallan inmersos. Los distintos flujos a tierra son: c1 v1, c2 v2, c3 v3.....cn vn. Examinando de nuevo la figura 2.2, vemos que las líneas viajan entre el conductor 1 y los conductores 2 y 3, proporcionales en cada caso a las diferencias de potencial v1 - v2 y v1 - v3, siendo la magnitud de estas líneas de fuerza por unidad de diferencia de potencial igual a c12 y c13 respectivamente. En general, para el conductor r el flujo por unidad de diferencia de potencial puede representarse por cr1, cr2, cr3.....cr3.....cn3. La cantidad crs se llama la intercapacidad entre r y s, representa el flujo entre r y s cuando la diferencia de potencial entre ellos es la unidad. Estas intercapacidades son también función del tamaño, forma y posiciones relativas de los conductores y del medio en el cual están colocados. Ahora hagamos que los conductores se eleven a los potenciales: v1, v2,

v3.....vr.....vs......vn como en la figura 2.2. Luego el flujo desde r puede dividirse en n partes, es decir, una parte crvr desde el conductor a tierra, y las partes cr1 (vr v1), cr2 (vr - v2)... crs (vr - vs)..... crn (vr vn) desde el conductor r y 1, 2,.....s......n respectivamente. Estos flujos se denominan flujos parciales desde r y los coeficientes cr, cr1, cr2, etc. se llaman capacidades parciales o capacidades componentes del conductor r. Claramente el flujo que parte desde r hacia s es igual en magnitud pero opuesto en dirección al que deja s y se recibe en r. Expresado de otro modo: crs (vr vs) = csr (vs - vr), o sea, csr = csr. Las cargas q1, q2....qr....qn que actúan sobre los n conductores son entonces: q1=c1v1+c12(v1-v2)+c13(v1-v3)+....c1n(v1-vn) q2=c2v2+c12(v2-v1)+c23(v2-v3)+.....c2n(v2-vn) [fórm. 2.2] ....... qn=cnvn+c1n(vn-v1)+c2n(vn-v2)+......etc Para n conductores existen n capacidades a tierra y 1/2n (n+1) [fórmula 2.3] intercapacidades, lo que hace un total de 1/2n (n+1) [fórmula 2.4] capacitancias parciales.

Capacitores Simples En la práctica, el ejemplo más importante es el de dos conductores dispuestos de tal modo que su intercapacidad es muy grande comparada con sus capacidades a tierra o a otros conductores. A una disposición de este tipo se la llama capacitor simple, ya que todo el campo eléctrico está comprendido entre el espacio de los conductores y no existe fuera de ellos. C=c12 [fórmula 2.5] es entonces la capacidad o capacitancia del capacitor, y se sobreentiende que es la carga que aparece en uno de los dos conductores por unidad de diferencia de potencial entre ellos.

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Radioaficionado Refiriéndonos nuevamente al caso general de n conductores, si nos ocupamos solamente de sus potenciales y cargas, podemos reemplazar a los conductores por n puntos mantenidos a los potenciales v1, v2.....vn con capacitores simples de capacidad igual a sus respectivas capacidades parciales uniendo los puntos de uno y otro hacia tierra. En el caso de los tres conductores ilustrado en la figura 2.2, el sistema de cargas puede reemplazarse con seis capacitores simples, tres con las capacidades c12, c23, c13 conectando los puntos 1, 2, y 3 para representar las intercapacitancias, figura 2; en tanto que los otros tres c1, c2, c3 representan las capacidades a tierra. Los puntos 1, 2 y 3 tienen los potenciales v1, v2, v3. En la vida real, los capacitores en los cuales la intercapacidad es grande comparada con las capacidades a tierra, pueden considerarse capacitores simples. Por ejemplo, un capacitor de 1µF para una tensión de 600 voltios es algo voluminoso, no obstante puede considerarse que es un capacitor simple, siempre que se encuentre alejado de tierra y de otros conductores. No obstante, existen muchas instancias, en las que la capacidad a tierra debe tenerse en cuenta. Por ejemplo un capacitor variable con dieléctrico de aire tiene una intercapacidad pequeña y un volumen grande, por lo que la capacidad a tierra puede tener una gran influencia en la capacidad medida sobre sus terminales. En un capacitor de aire existe, usualmente, un par de electrodos aislados y rodeados por un blindaje metálico, el que se supone conectado a tierra. Sea c12 la intercapacidad entre los electrodos, siendo c1 y c2 las capacidades a tierra y del blindaje. Si consideramos a los potenciales y a las cargas de los electrodos como v1, v2 y q1, q2, la teoría anterior nos da: q1=c1v1+c12(v1-v2) q2=c2v2+c12(v-v1)

[fórmula 2.6]

Supongamos ahora que los potencia-

les y las dimensiones de los conductores son tales que sus cargas son iguales en magnitud pero de signo opuesto, q1=-q2. Luego, c1v1=-c2v2 de modo tal que: c1c2 q1=-q2=(v1-v2) (c12 + –––––) [fórm. 2.7] c1+c2 De donde deducimos: q1 c1c2 c = ––––– = c12 + –––––––– v1 - v2 c1 + c2

La cantidad C es la carga en un conductor por unidad de diferencia de potencial entre ellos cuando las capacidades a tierra no son despreciables, y se la llama capacidad de trabajo. Excede a la intercapacitancia en el término: c1 c2 / c1 + c2 el cual es la combinación de las capacidades a tierra en serie. Surge de estas consideraciones que el término capacidad debe ser empleado muy cuidadosamente, ya que para que tenga un significado preciso, las dimensiones, la posición y la simetría de los conductores concernientes deben estar exactamente especificadas.

Capacidad Distribuida Asumimos en la discusión anterior que la superficie de cada conductor era equipotencial, y que las intercapacidades y las capacidades a tierra eran cantidades definidas y localizadas. Existen casos prácticos importantes en los cuales esta condición no se cumple, por lo que necesitamos una ampliación del concepto de capacidad. Por ejemplo, consideremos el caso de una resistencia compuesta de dos alambres paralelos conectados en un extremo. La capacidad entre los alambres y entre cada alambre y tierra se encuentra uniformemente distribuida a todo lo largo y no puede representarse con exactitud por un capacitor simple localizado en un punto determinado. En una bobina existe capacidad distribuida entre espiras y des-

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[fórm. 2.8]

de cada espira a tierra, su tratamiento analítico exacto es muy difícil. En los puentes de corriente alterna algunas de las ramas están compuestas de bobinas en las cuales la capacidad entre espiras y a tierra es normalmente de poca magnitud. Luego, en estos casos, y a menos que se utilicen corrientes de frecuencias elevadas, es permisible el empleo de aproximaciones para estas capacidades distribuidas. La capacidad distribuida entre espiras puede representarse en una primera aproximación como un capacitor conectado entre sus terminales, a la capacidad de este capacitor se la llama autocapacidad propia de la bobina. Si suponemos una bobina pura y le conectamos esta capacidad propia, la corriente entrante y su relación de fase con la diferencia de potencial aplicada será casi la misma que en la bobina original. En una forma similar, la capacidad distribuida a tierra de una bobina puede representarse como un conjunto de algunos capacitores simples desde partes de la bobina a tierra.

Capacitores con Corriente Alterna El sistema de ecuaciones que relaciona a las cargas, a los potenciales y a las capacitancias parciales, es también aplicable cuando los potenciales son funciones periódicas del tiempo. Veamos un ejemplo: consideremos a un capacitor simple de capacidad C a cuyos electrodos se aplica una tensión v = v1 cos ωt. La carga es: q = Cv = Cv1 cos ω t en cualquier instante t [fórmula 2.9]. La velocidad de variación de la carga suministrada al capacitor es la corriente en los alambres conectados a sus electrodos. O sea:

π dq i = –––– = Cv1 ω cos (ω t + ––) [2.10] 2 2 de modo que la corriente se encuentra adelantada un cuarto de período respecto a la diferencia de potencial sobre él. Cualquier capacitor, en el cual la corriente y la tensión se encuentran en cuadra-

Medición de Impedancias tura exacta, se llama un capacitor perfecto, representado en la realidad por un capacitor al vacío, o con dieléctricos plásticos de alta calidad. Cuando un capacitor tiene una carga q en una de sus placas, y por supuesto, una carga –q en la otra, y estas cargas varían con el tiempo, la entrada de una carga adicional dq en un terminal, está acompañada por una entrada –dq en el otro terminal. Esto es equivalente a la transferencia de una cantidad dq de un terminal al otro, la derivada de esta cantidad, se llama corriente de desplazamiento del dieléctrico. Entonces, cuando un capacitor se encuentra en un circuito de alterna se dice que por el mismo circula una corriente de desplazamiento y que se comporta como un conductor, aunque la corriente está desplazada 90º de la tensión, y no está en fase como sería el caso de un resistor. En todos los casos, el pasaje de esta corriente de desplazamiento se encuentra acompañada por una disipación de energía en el dieléctrico, por lo que la corriente y la diferencia de potencial no están exactamente en cuadratura. A estos capacitores se los llama capacitores imperfectos, aparte de la capacidad, la medida de este ángulo de diferencia es uno de los puntos importantes en la caracterización de un capacitor.

Unidades Dijimos anteriormente que las capacidades parciales de un sistema de conductores son una función de sus tamaños, formas y posiciones relativas, y del medio, llamado dieléctrico, en el que se encuentran. Consideremos a un capacitor simple con una capacidad C y con el vacío como dieléctrico. Ahora supongamos que se ha introducido alguna substancia en el espacio entre los electrodos, donde antes existía el vacío, llamemos Cs a la

nueva capacidad. La relación εr = Cs / Cv [fórmula 2.11] es la permitividad relativa o constante dieléctrica. Las cargas eléctricas se miden en

Culombios. Las cargas puntuales q1 y q2 experimentan una fuerza en la dirección de la línea que las une, estando su magnitud expresada por: q1 q2 Fuerza = F = ––––––– Newtons [fórm. 2.12] 4πεr ε0d 2 en donde d es la distancia que las separa en metros, εr es la permitividad relativa del dieléctrico y ε0 es la permitividad del vacío. Recordemos que el Newton (N) es la fuerza que produce una aceleración de un metro por segundo a una masa de un kilogramo. Un Joule (J) o Julio de trabajo se efectúa cuando una fuerza de un N actúa sobre una distancia de un metro. Ahora bien, si se efectúa un trabajo de un J al mover una carga de un Culombio entre dos puntos, existe una diferencia de potencial de un voltio entre dichos puntos. La capacidad de un conductor (o de un capacitor) es la carga en Culombios por voltio de potencial. La unidad de capacitancia es el Faradio (F). En la práctica es una unidad muy grande y se trabaja con sus submúltiplos, el µF, el nF y el pF.

Electromagnetismo Haremos ahora un pequeño repaso de las nociones básicas del electromagnetismo, para poder comprender mejor los conceptos de inductancia e inductancia mutua. Los principios y las leyes del electromagnetismo se encuentran basados en los experimentos de Faraday sobre inducción electromagnética. Consideremos dos circuitos cerrados, uno con una batería y una llave y el otro con un galvanómetro y colocados de tal manera que se influencien el uno al otro. Mientras la corriente en el primero sea constante, no habrá indicación de ninguna clase en el galvanómetro, no obstante, en cuanto se registre un cambio en el primer circuito, el galvanómetro dará una indicación de alguna clase. Por ejemplo, si se interrumpe el primer circuito habrá en

el galvanómetro una deflexión momentánea, indicando que una corriente transitoria ha circulado por el segundo circuito y en la misma dirección que la corriente por el primero. Por otra parte, si el primer circuito se cierra de nuevo, de modo que circule una corriente por él, se podrá apreciar en el galvanómetro una deflexión de sentido contrario que el anterior, mostrando que en el segundo circuito ha circulado una corriente momentánea y en sentido opuesto. A la corriente de naturaleza transitoria inducida en el segundo circuito por cambios en el primero, Faraday dijo que eran debidos a la inducción mutua. Demostró que para la misma corriente, la magnitud del efecto transitorio era la misma sin importar cuál circuito contenía a la batería y cuál al galvanómetro. Además si se eliminaba alguno de los circuitos, encontró que existían efectos de inducción transitoria cuando la corriente comenzaba a circular, o cuando se interrumpía o cuando variaba de algún modo. A este efecto lo llamó autoinducción. Se puede comprender con más claridad a los fenómenos de inducción tomando en consideración al campo magnético producido por una corriente que circula por un conductor. Cuando una corriente constante fluye en un circuito, se genera un campo magnético en el espacio circundante. Este campo puede representarse por líneas de flujo o líneas de fuerza, como en el caso del capacitor. Si existe un segundo circuito en el campo del primero, éste será concatenado por una cierta cantidad de líneas, siendo la magnitud de este enlace dependiente del tamaño, la forma, número de vueltas y posición del circuito. Si ahora la corriente que circula por el primer circuito varía de algún modo, la intensidad del campo magnético en cada punto se alterará y este concatenamiento o enlace también variará. La observación muestra que la corriente inducida tiene una dirección tal que tiende a mantener el campo magnético en el mismo estado que antes que la variación comenzara. O sea que se opone a los cambios, esta declaración se conoce como ley de Lenz. Continuará. ✪

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AUTÓMATAS PROGRAMABLES LECCIÓN 9

Diseño y Montaje de un Módulo Simulador de Proceso de Nivel Tal como mencionamos en la edición anterior, en este curso estudiamos todos los procesos relacionados con un PLC para comprender mejor su funcionamiento. Con el objeto de poder implementar autómatas programables que sean capaces de satisfacer las necesidades de las aplicaciones industriales, es preciso conocer cómo va responder el PLC frente a variaciones de temperatura o de nivel. Es por esto que el profesional electrónico debe contar con equipos capaces de “recrear” las condiciones reales de estos eventos. En esta lección veremos cómo se realiza el diseño de un circuito simulador de nivel empleando componentes de fácil adquisición en casas de electrónica.

Sobre un trabajo del Ing. Fernando Ventura Gutiérrez ([email protected]) y la coordinación del Ing. Horacio D. Vallejo ([email protected]) Introducción Proponemos estudiar y armar un módulo que simule variaciones de nivel y cómo debe responder el PLC frente a variaciones de este parámetro. Los requisitos que deberá cumplir nuestro módulo son los siguientes: a. Diseñar mediante circuitería la forma de onda característica de un proceso de nivel de cualquier líquido, el que está conformado por rampas. b. Permitir que el circuito pueda realizar características reales de un proceso industrial, ejemplo: perturbaciones. c. El tiempo en el que el proceso subirá hasta su máximo nivel será de: 15 segundos. d. Rango de variables: 0 - 10 V e. Alimentación del circuito: +15 / -15 f. El diagrama de bloques de este equipo lo podemos observar en el Plano de la figura 1.

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Diseño del Sumador de Señales Para esta etapa usaremos un simple sumador con Amplificadores Operacionales. Este circuito lo podemos observar en la figura 2. Luego tenemos que su formula será:

Vo R2 =− (V 1 + V 2) Vi R2

Figura 1

Diseño y Montaje de un Módulo Simulador de Nivel para PLC

Figura 2

Figura 3

Circuito Integrador Para este caso usaremos el mismo circuito que en el caso del proceso de temperatura, el cual está descrito en el tiempo vista en la edición anterior. Considerando el diagrama de la figura 3 tenemos:

t = R 2 * C(ln( R1 * C * Vr )) En este circuito es necesario que la carga del condensador se mantenga, ya que éste está simulando un proceso de nivel en el que el nivel puede quedar de manera estacionaria durante un tiempo muy prolongado. Es por esta razón que usaremos una resistencia de 4.7MΩ. Además tenemos una resistencia de 510kΩ a la entrada no inversora del OPAMP. Con estos valores procederemos a seleccionar el condensador más adecuado. Condensador (C).......................Tiempo (segundos) 3.3µF ......................................................................4 4.7µF ....................................................................13 10µF .....................................................................64 Elegimos el de 4.7µF, que nos proporciona un tiempo de 13 segundos. Por lo que usando este circuito, tenemos que nuestro tiempo de subida será: 13 segundos, este tiempo difiere poco a lo planteado, por lo que el diseño es óptimo.

La perturbación, que viene a representar una fuga de agua está representada en el circuito por la entrada de - 10 V al sumador de voltajes.

Circuito Final El circuito final del Simulador del proceso de nivel se puede observar en la figura 4, además en la figura 5 podemos observar el diseño del panel frontal del simulador y en

Figura 4

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Curso de Autómatas Programables la figura 6 podemos observar el diseño de la caja que alberga este simulador. En la figura 7 podemos observar el diseño del circuito impreso y la distribución de componentes.

Especificaciones de una DAQ Comercial Advantech PCL 818L Figura 5

Para realizar proyectos relacionados con PLCs es conveniente emplear tarjetas de adquisición de datos (DAS) de modo que la PC pueda ser “el corazón” o CPU y la tarjeta, la interface entre CPU y elementos de entrada y salida. En la figura 8 mostramos una placa DAS de Advantech, cuyas principales características son las siguientes: A) Conversor Análogo - Digital • Canales: 16 de forma simple y 8 de forma diferencial

Figura 6

• Resolución: 12 bits • Rangos de entrada (VDC bipolar): - ± 0.625, ± 1.25, ± 2.5, ± 5% - ± 1.25, ± 2.5, ± 5, ±10 Todos los rangos de entrada se pueden configurar por software • Sobrevoltaje: ± 30 VDC máximo. Figura 7 • Tipo de conversión: Aproximaciones sucesivas. • Razón de conversión: 40kHz máximo. • Precisión: ±(0.01% de la lectura), ±1 bit. • Linealidad: ± 1 bit. • Modo de disparo: disparo por software, disparo por pasos programable por la tarjeta o disparo externo. • Disparo externo: compatible por TTL. • Transferencia de datos: Programable, mediante interrupción o DMA. B) Conversor Digital Análogo • Canales: 1. • Resolución: 12 bits. • Rango de salida: 0 a +5 (+10) voltios. • Tipo de conversión: multiplicador monolítico de 12 bits. • Linealidad: ± 0.5 bit. • Tiempo de establecimiento: 5 microsegundos. C) Entrada digital • • • -

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Canales: 16. Nivel: Compatible TTL. Rango de entrada: Bajo: 0.8V Máximo. Alto: 2.0V Mínimo.

Diseño y Montaje de un Módulo Simulador de Nivel para PLC - Canal 1: 10MHz o 1MHz, seleccionable por jumper. - Canal 2: Toma la entrada por el canal 1. - Canal 0: Reloj interno de 100kHz o reloj externo (10MHz máximo). • Salida: 0.00023Hz (71 pulsos por minuto) a 2.5MHz. F) Canal de Interrupción o Nivel: IRQ 2 a 7, seleccionable por software. o Habilitación: Via INTE bit del registro de control (BASE+9).

Figura 8 D) Salida digital • Canales: 16. • Nivel: Compatible TTL. • Salida de Voltaje: - Bajo: Drenaje de 8mA a 0.5V Máximo. - Alto: Fuente de -0.4mA a 2.4V Mínimo. E) Temporizador/contador Programable • Dispositivo: Intel 8254 o equivalente. • Contadores: 3 canales, 16 bits. - 2 canales son permanentemente configurados como pasos programables. - 1 canal es libre para sus aplicaciones. • Entrada: Compatible con TTL/CMOS. • Base de tiempo:

G) Canal DMA • Nivel: 1 o 3, seleccionable mediante jumper. • Habilitación: Via DMAE bit del registro de control (BASE+9). H) General • Consumo de energía. - + 5V: 210mA típico, 500mA máximo. - + 12V: 20mA típico, 100mA máximo. - - 12V: 20mA típico, 40mA máximo. • Conector E/S: 20 pines Molex. • Conector Entrada análoga/salida análoga/contador: 37 pines DB37. • Dirección BASE E/S: Requiere 16 direcciones consecutivas. La Dirección base se define mediante el DIP Switch SW1. (Dirección base a usar: 200H). • Temperatura de Operación: 0 a +50ºC. • Temperatura de almacenamiento: -20 a +65ºC. ✪

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VIDEO

Un Nuevo Camcorder Digital Continuando el desarrollo digital de los camcorder con sus variantes de casetes MiniDV y discos DVD, podemos ahora encontrar en el mercado cámaras que permiten filmar y sacar fotos simultáneamente con el mismo equipo y con plataforma de memoria digital. Aprovecharemos la descripción del modelo VPC-C4 de Sanyo para ampliar también algunos conceptos de codificación en el modo de MPEG-4, que es el usado en este modelo por primera vez.

Autor: Egon Strauss Normas Internacionales La técnica y tecnología moderna son impensables sin una normalización rigurosa aceptada mundialmente y controlada rigurosamente. En la figura 1 vemos ejemplos de dispositivos diseñados y construidos siguiendo normas mundiales. Los equipos ilustrados y sus normas respectivas son los siguientes: 1. Televisores, (Normas PAL, NTSC y/o SECAM. 2. Discos DVD (Normas MPEG-2). 3. Discos Compactos CD (Normas MPEG-1).

4. Cámaras Fotográficas (JPEG). 5. Discos de Música MP-3 (Normas MP-3/AAC = Advanced Audio Coding, equivalente a la norma MPEG-1, layer 3.). 6. Sonido Digital Envolvente Dolby (Normas AC-3). 7. Radio FM (Normas Modulación de Frecuencia). 8. Video Digital (Normas DV). El sonido AC-3 de Dolby está ilustrado en la figura 2. A estas normas bien conocidas se agregó, en el año 2000 la norma MPEG-4 (Moving Picture Experts Group = MPEG), que permite el procesamiento de las señales digitales

de audio y video en todos los ambientes posibles, incluido en Internet. En la figura 3 vemos las aplicaciones más importantes para el sistema de compresión digital MPEG-4. • Control de Videogames • Televisión • Radio Digital • Comunicaciones Móviles • Computadoras Personales (PC) • Electrónica de Consumo. Las fechas de aprobación de cada variante es la siguiente: • MPEG-1, aprobado 1991, con calidad VHS.

Figura 1 - Algunos productos normalizados.

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Un Nuevo Camcorder Digital • MPEG-2, aprobado 1994, con calidad DVD y HDTV. • MPEG-4, aprobado 2000, con calidad escalable desde teléfonos celulares hasta la televisión satelital. De todo lo expuesto resulta claro que todos los dispositivos y sus especificaciones deben ser regidos por normas internacionales bien definidas para asegurar la total compatibilidad de los productos. Bajo estas condiciones se creó el código MPEG-4 para lograr una entrega sin costura de señales de audio y video de alta fidelidad en todas las aplicaciones del IP (Internet Protocol), incluyendo los teléfonos celulares de banda angosta hasta los adaptadores de la TV digital de banda ancha y también las señales necesarias para la difusión profesional de estas señales. La gran diferencia entre los requisitos de varios componentes del IP, obliga definir cada aplicación por separado. De esta manera obtenemos en el perfil 0 conexiones de 64 kbps (kilobytes por segundo) y en el perfil 1 se llega hasta 1.5 Mbps (Megabytes por segundo). Este codificador tan versátil permite usar el modo VBR (Variable Bit Rate) para lograr la máxima exactitud en la señal de salida o usar un modo de gran velocidad para lograr el máximo de rapidez en la señal de salida. En todas las aplicaciones se garantiza el mejor rendimiento tanto en video como en audio al usar el sistema de última generación del AAC = Advanced Audio Coding. La

Figura 2. Sonido AC-3 de Dolby.

Figura 3. Aplicaciones para MPEG-4.

designación oficial del MPEG-4 es ISO/IEC 14496. Uno de los factores de mejora del MPEG-4 es la presencia del DMIF, (Delivery Multimedia Integration Framework) que es una interfaz entre la aplicación y el transporte que evita todo problema de transporte de los archivos. Una única aplicación puede usar diferentes capas con la instalación del DMIF adecuado. Uno de los productos más recientes, codificado con MPEG-4, es una combinación de cámara fotográfica y camcorder del formato digital sin cinta ni disco. Este modelo, denominado por sus fabricantes Cameracorder, será analizado a continuación.

El Modelo VPC-C4 de Sanyo Se trata de un dispositivo combinado que permite efectuar en forma

simultánea grabaciones de video y audio y además sacar fotografías digitales. En la figura 4 vemos el aspecto de este modelo. Las especificaciones y prestaciones de este modelo son las que indicamos a continuación. Sensor óptico de CCD de 4.23 Megapixels y un diámetro de 9.5 mm. Filmación en formato MPEG-4 con calidad de DVD. Fotografía con 4.23 Megapixels. Zoom óptico de 5.8 x Zoom digital de 10 x Zoom Playback (Reproducción)51 x El lente tiene un diámetro de 24 mm y posee en términos de película de 35 mm un rango de 38 a 220 mm. Monitor LCD tipo TFT (Thin Film Transistor) de 1.8 pulgadas (46 mm) y una resolución de 110.000 pixels. Control Remoto. Conectividad a TV (conectores de Video y de S-Video)

Figura 4. Aspecto del modelo VPC-C4 de Sanyo.

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Video Estabilizador Digital de Imagen. Audio estereofónico con AAC. Un modo de “audio solo” permite la grabación de sonido únicamente. Menú Multilenguaje que guía al usuario por todos los pasos de grabación y reproducción. Batería recargable de Lithium-Ion con capacidad para 130 fotografías de 4.0 MB o 60 minutos de grabación o 130 minutos de reproducción, con carga completa. Incluye tarjeta de Memoria SD (Secure Digital) intercambiable de 128 MB. Como se sabe, la tarjeta SD fue creada en el año 2000 por Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. (Panasonic), SanDisk Corporation y Toshiba Corporation. Captura de fotos simultáneamente con la grabación de video. Diseño ergonómico. Interfaz USB 2.0 de alta velocidad. Se destaca además el tamaño increíblemente pequeño como observamos en la Figura 5 y su peso reducido de sólo 5.4 onzas (150 gramos). Las dimensiones son 2.7" x 4.3" x 1.3" (69 x 109 x 33 mm. El Cameracorder viene equipado de fábrica con una cantidad sorprendente de accesorios. El listado de estos accesorios es el siguiente: • Pack de software Sanyo, para Edición con disco CD-ROM.

Figura 5. El Tamaño reducido del modelo VPC-C4 de Sanyo.

• Estación de Transferencia, para la transferencia de datos. • Batería Ion-litio, recargable. • Control remoto. • Memoria SD intercambiable de 128 MB, única plataforma de almacenaje. • Fuente/Cargador de batería de uso universal, de 100 a 240 volt, 50/60 Hz. • Adaptador para cable USB. • Cable USB. • Cable para conexión de video S/AV. • Correa. • Estuche. • Tapa para el lente. Esta cantidad de accesorios permiten efectuar todas las tareas de filmación, edición y fotografía sin necesidad de agregados foráneos. La capacidad de almacenaje de imágenes es del orden del VGA con 640 x 480

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pixels y puede ser seleccionado para 2048 x 1536 : 491, 640 x 480 : 3931, 1600 x 1200 : 786, todos con una tasa de cuadros de 30. La calidad de imagen es comparable al DVD. La memoria SD incorporada permite efectuar grabaciones de diferente duración, de acuerdo a la resolución exigida. Con una tarjeta de 512 MB, se logra 21 minutos de filmación con la calidad más alta y de 81 minutos con la resolución más baja. Existen memorias SD de hasta 1 Gigabyte de capacidad, equivalentes a una hora de grabación en resolución máxima. Como cámara fotográfica posee 6 modos diferentes para la exposición de las fotografías en las más variables condiciones. Para el Flash incorporado existen tres diferentes modos. También el enfoque automático posee tres diferentes posiciones para una adaptación adecuada de las imágenes. Para la reproducción de imágenes se puede optar para un modo de visualización de 9 fotos simultáneamente. Durante la reproducción puede optarse por un zoom adicional para agrandar la imagen, usando la llave deslizante de Telefoto-Gran Angular. El monitor LCD rotativo de 40 mm permite tomas desde virtualmente cualquier ángulo e incluye también autorretratos. La iluminación del LCD

Un Nuevo Camcorder Digital es variable para diferentes condiciones de luz ambiente. Un indicador multifuncional de LED (Light Emitting Diode) en la parte superior permite verificar el estado de las funciones. El doblaje de la voz puede realizarse mediante la conexión directa del cable S-Video o A/V incluido, con un grabador de cinta VHS o disco DVD. La estación central con control remoto permite realizar las más variadas funciones. Una función de ahorro de energía reduce automáticamente el consumo en periodos de inactividad. El modelo VPC-C4 de Sanyo entra en la categoría de cámara digital de uso familiar con una resolución mejor a VGA. El software entregado con el modelo VPC-C4 de Sanyo incluye un sistema de estabilizador de imagen basado en el análisis estadístico y mantiene la estabilidad de la imagen du-

rante grabación y reproducción. Otra prestación presenta el tratamiento de vistas panorámicas mediante el procesamiento especial de varios cuadros de imagen. Una prestación especial es usada en la grabación y edición de los archivos en CD o DVD. Otra variante de este software también incluida, es el Photo Explorer que permite una rápida visión y edición de los archivos de video y fotografía previamente grabados. Los requisitos del sistema de computación tipo PC son los siguientes: • Sistema operativo Windows 98, ME, 2000 y XP• CPU con Pentium III de 1 GHz o más rápido. • RAM 256 MB Mínimo • CD-ROM Drive • Soporte USB preinstalado con puerta USB normalizado.

En la Tabla 1 adjunta vemos los tiempos aproximados de filmación y cantidad de fotos para cada tipo de memoria.

Conclusiones Este modelo de cámara - grabador entra en una nueva categoría de productos donde las plataformas habituales de grabación y reproducción de la cinta magnética y del disco digital, son reemplazados por un dispositivo de estado sólido en forma de memoria SD. Se agrega además, el muy reducido tamaño y peso de la unidad debido al uso del sistema de codificación MPEG-4 que perfecciona el rendimiento de los sistemas anteriores y nos acompaña al siglo XXI de la electrónica de Consumo. ✪

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S E C C I O N . D E L . L E C T O R Respuestas a Consultas Recibidas Para mayor comodidad y rapidez en las respuestas, Ud. puede realizar sus consultas por escrito vía carta o por Internet a la casilla de correo: [email protected] De esta manera tendrá respuesta inmediata ya que el alto costo del correo y la poca seguridad en el envío de piezas simples pueden ser causas de que su respuesta se demore. Pregunta 1: En el servicio de transporte público de pasajeros se han implementado unas barras (no sé cómo se denominan) en las puertas de subida y bajada de los colectivos (camiones) las cuales tienen como finalidad el conteo de las personas que suben y las que bajan de él, tienen otras funciones y hay de diferentes precios dependiendo de las funciones que realizen, pero por lo general, no se aprovechan todas las bondades de ellas. Yo quisiera saber si usted tiene algún diseño parecido pero muy sencillo o puede darme una idea de cómo fabricar una, que en función básica, haga el conteo de las personas mediante sensores, mediante un dispositivo, poder accesar a esa información al final de la jornada, o si puede orientarme con una dirección donde pueda obtener dicha información. Pablo Heriberto García Sí, se puede hacer un contador con una barrera infrarroja, de tal manera que, cada vez que se interrumpa la barrera se cuente un pulso. Es lo más sencillo que se me ocurre, pero también puede emplear microcontroladores y programarlo para que realice las funciones que Ud. quiera. Le recomiendo que lea el curso de PLC que publicamos en el periódico del Club y que puede bajar sin cargo de nuestra página web. En nuestro sitio también hay circuitos de barreras y contadores. Sobre microcontroladores puedes buscar información con la clave aiwa15. Pregunta 2: En Saber Electrónica 206 estuvieron hablando de placas de video, lo cual me lleva a la siguiente pregunta: ¿se puede hacer un adaptador de súper-video a RCA, ya que la placa G-force 4 sólo tiene salida s-video? Si pueden decirme la forma de armar uno, estaría muy agradecido. Sebastián Consorti Aquí va una forma de hacerlo, debe actuar con mucho cuidado y prolijo… si no sabe soldar, déselo a alguien que sepa: Compre un conector minidin macho de 4 pines para cable para la salida s-video, un co-

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nector RCA macho para la entrada de video de la TV, un capacitor de 470 picofarad cerámico y un cable coaxil para video de línea del largo que necesite. Los pines del conector minidin son los siguientes: 1 Yg = masa de luminancia 2 Cg = masa de crominancia 3 Y+sync = señal de luminancia + sincronismo 4 C = señal de crominancia (color) En el minidin suelde el capacitor 470pf entre los pines 3 y 4 y puentee los pines 1 y 2 que son masa. Suelde el cable central del coaxil al pin 3 y la malla a la unión de los pines 1 y 2, pase el cable por los capuchones del minidin y el RCA, en el otro extremo suelde el cable central del coaxil al pin central del RCA y la malla al terminal exterior, listo. Pregunta 3: ¿En las Tarjetas Madres que traen integrada la: TARJETA DE SONIDO Y VIDEO, cómo se puede saber cuál es la marca y el modelo de estas tarjetas (sonido y video) para buscar sus controladores o drivers, para poderlas configurar? Agradecería mucho si fueran tan amables de ayudarme en esta pregunta y si me pueden enviar la solución o explicación. David Domínguez Bautista El tema es sencillo, debe fijarse ni bien arranca la PC el modelo y marca de la mother, si no figura al iniciar la máquina abra el gabinete y en la mother trae impreso la marca del mismo (Asus, SOYO, Intel) y el modelo (p4vp-mx,p4vgm, etc.). Con ese dato busque en Internet, en la página del fabricante, los drivers y seguramente encontrá todo lo que busca sobre la placa madre. Si no figuran datos de la mother por ningún lado, ni en la placa ni al bootear; puede usar algún programa detector de hardware que te dice qué componentes tenés instalados en la PC. Como por ejemplo el "UnknownDeviceIdentifier" que lo baja de Internet. Pregunta 4: Necesito saber si es posible utilizar un reloj digital que funciona con 1,5V como un relevador de tiempos largos. Mi idea es conectar un relé a la salida del buzzer del reloj, pero en éste hay muy poca tensión como para magnetizar al relé, ya que consigo relé de más de 6V de tensión de bobina. Pablo C. Pérez Lo que debe hacer es conectar la salida del reloj a la base de un transistor NPN cualquiera, que comande al relé. Con 1,5V en base del transistor se saturará y activará al

relé. Cabe aclarar que al relé y al transistor lo va a tener que alimentar con una tensión externa de 6V y que la tierra del reloj y de la nueva fuente deberán estar unidas. Pregunta 5: En la empresa que trabajo instalamos una grúa que tenía inversores de frecuencia para controlar sus motores, después de un mes trabajando se quemaron dos veces en intervalos de 4 o 5 semanas hasta que su servidor vió en el manual que estos equipos decrecen en su capacidad a una razón de 1% por cada 100 m después de 1000 metros por sobre el nivel del mar, mi ciudad está a 2500 m aproximadamente, lo que implica que la capacidad se puede ver afectada en un 15%, ¿cuál es la razón por la que la altura afecta a estos equipos electrónicos, qué otros equipos o maquinarias pueden ser afectados por esta condición? Isidro Akira Sánchez Martínez Si bien no soy experto en el tema, el torque de un motor aumenta considerablemente con la altura por cuestiones de inercia (rozamineto de partes), luego si el inversor alimenta a motores, cada vez que éstos se ponen en marcha producen un consumo mayor al que tendrían en el llano. Por otra parte, hay que ver el diseño de los inversores, dado que la inducción magnética de los núcleos de los transformadores también decrece con la altura, lo que hace que aumenten las pérdidas por histéresis. La fórmula de cálculo de constantes eléctricas con la altura se encuentran en tratados de ingeniería eléctrica y son tenidas en cuenta a la hora de diseño. Estas son las explicaciones que se me ocurren, pero insisto, no soy experto. ✪ Seminarios Gratuitos Vamos a su Localidad Como es nuestra costumbre, Saber Electrónica ha programado una serie de seminarios gratuitos para socios del Club SE que se dictan en diferentes provincias de la República Argentina y de otros países. Para estos seminarios se prepara material de apoyo que puede ser adquirido por los asistentes a precios económicos, pero de ninguna manera su compra es obligatoria para poder asistir al evento. Si Ud. desea que realicemos algún evento en la localidad donde reside, puede contactarse telefónicamente al número (011) 4301-8804 o vía e-mail a: [email protected]. Para dictar un seminario precisamos un lugar donde se pueda realizar el evento y un contacto a quien los lectores puedan recurrir para quitarse dudas sobre dicha reunión. La premisa fundamental es que el seminario resulte gratuito para los asistentes y que se busque la forma de optimizar gastos para que ésto sea posible.