Saber Electronica Impresoras Laser

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Precio Cap. Fed. Y GBA: $22,90 ISSN: 0328-5073 Año 15 / 2015 / Nº 181

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Descarga de CD

Todo Sobre PLC & Autómatas Programables Editorial Quark SRL, Saber Internacional S.A. de C.V., el Club SE y la Revista Saber Electrónica presentan este nuevo producto multimedia. Como lector de Saber Electrónica puede descargar este CD desde nuestra página web, grabar la imagen en un disco virgen y realizar el curso que se propone. Para realizar la descarga tiene que tener esta revista al alcance de su mano, dado que se le harán preguntas sobre su contenido. Para realizar la descarga, vaya al sitio: www.webelectronica.com.ar, haga clic en el ícono password e ingrese la clave “CD-1214”. Deberá ingresar su dirección de correo electrónico y, si ya está registrado, de inmediato podrá realizar la descarga siguiendo las instrucciones que se indiquen. Si no está registrado, se le enviará a su casilla de correo la dirección de descarga (registrarse en webelectronica es gratuito y todos los socios poseen beneficios).

E

n electrónica un autómata es un sistema secuencial, aunque en ocasiones la palabra es utilizada también para referirse a un robot. Puede definirse como un equipo electrónico programable en lenguaje no informático y diseñado para controlar, en tiempo real y en ambiente industrial, procesos secuenciales. Sin embargo, la rápida evolución de los autómatas hace que esta definición no esté cerrada. En la disciplina perteneciente a la informática, se describen tres tipos de autómatas que reconocen tipos diferentes de lenguajes: los autómatas finitos, los autómatas a pila y las máquinas de Turing. El autómata es la primera máquina con lenguaje, es decir, un calculador lógico cuyo juego de instrucciones se orienta hacia los sistemas de evolución secuencial. La aparición de las computadoras, a mediados de los 50's, inauguró el campo de la lógica programable para el control de procesos industriales. No obstante, aunque estas computadoras resolvían los inconvenientes de un Sistema cableado o la llamada lógica cableada, presentaban nuevos problemas: • Mala adaptación al entorno industrial. • Costo elevado de los equipos. • Necesidad de personal informático para la realización de los programas. • Necesidad de personal especializado para el mantenimiento. Estos problemas se solucionaron con la aparición del autómata programable o PLC (Controlador Lógico Programable; en inglés Programable Logic Controler). En este CD Multimedia Ud. podrá aprender todo lo relacionado con los autómatas programables construidos con PLCs y, si no sabe que es un PLC, también incluimos un curso completo sobre estos dispositivos. J MÓDULO 1 - TEORÍA: PRESENTACIONES Introducción a los Automatismos Autómatas a distancia Control Lógico Programable

Banda Transportadora Control de Movimientos Control y Automatización Funciones Lógicas por Tablas Implementación de Funciones Mando Bimanual con PLC Proyectos con PLC MÓDULO 4 - CURSO DE PROGRAMACION DE PLC Curso Completo de Programación de Controladores Lógicos Programables en diferentes idiomas de bajo y alto nivel (incluye lenguaje LADDER). MÓDULO 5 - MONTAJES Y PROYECTOS Proyectos con PLC PICAXE 18A Proyectos con PLC PICAXE 18 Proyectos con PLC PICAXE 08 Proyectos con PLC con PIC 16F84 MÓDULO 6 - VIDEO DE PLC Diferentes videos sobre funcionamiento y programación de autómatas, tanto comerciales como los propuestos para construir en este disco compacto. MÓDULO 7 - CURSO DE AUTÓMATAS Este es el Curso que se propone en el CD BÁSICO de esta serie y se repite para quienes no posean dicho CD. Con este curso estudio qué son los controladores lógicos programables y cómo se diseñan y construyen los autómatas.

MÓDULO 2 - CURSO AVANZADO DE PLC En este módulo encontrará un curso que le enseña a montar, programar y dar mantenimiento a autómatas comandados con controladores lógicos programables.

MÓDULO 8 - CARACTERÍSTICAS DE LOS AUTÓMATAS PLC y Autómatas Programable Diagrama en bloques de un PLC Construcción de un PLC Cableado de un PLC Lenguaje de Programación

MÓDULO 3 - INFORMACION COMPLEMENTARIA SOBRE AUTÓMATAS Arquitectura de un PLC

MÓDULO 9 - SOFTWARE Software para simulación y programación de PLCs en lenguaje LADDER.

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CURSO

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ETAPA 5 - Lección 2

Los Microcontroladores PIC de Microchip Los PICS son, quizá, los microcontroladores más conocidos por los estudiantes y amantes de la electrónica en general, debido a la gran cantidad de información que aporta gratuitamente Microchip, que es la empresa que los fabrica y porque el entorno de desarrollo para su programación es gratuito. En esta lección analizaremos a estos componentes y veremos cómo se los programa prácticamente.

INTRODUCCIÓN La mayoría de los microcontroladores (sean de Microchip, National, Motorola, Philips, etc.) se compor tan de forma similar, por ello nos vamos a referir a los microcontroladores PIC16F84 cuya arquitectura interna puede observarse en la figura 1.

Figura 1

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Lección 2, Etapa 5 Esta es la segunda lección de la quinta etapa del Curso de Electrónica Multimedia, Interactivo, de enseñanza a distancia y por medio de Internet que presentamos en Saber Electrónica Nº 295. El Curso se compone de 6 ETAPAS y cada una de ellas posee 6 lecciones con teoría, prácticas, taller y Test de Evaluación. La estructura del curso es simple de modo que cualquier persona con estudios primarios completos pueda estudiar una lección por mes si le dedica 8 horas semanales para su total comprensión. Al cabo de 3 años de estudios constantes podrá tener los conocimientos que lo acrediten como Técnico Superior en Electrónica. Cada lección se compone de una guía de estudio y un CD multimedia interactivo. El alumno tiene la posibilidad de adquirir un CD Multimedia por cada lección, lo que lo habilita a realizar consultas por Internet sobre las dudas que se le vayan presentando. Tanto en Argentina como en México y en varios países de América Latina al momento de estar circulando esta edición se pondrán en venta los CDs del “Curso Multimedia de Electrónica en CD”, el volumen 1 de la primera etapa corresponde al estudio de la lección Nº 1 de este curso (aclaramos que en Saber Electrónica Nº 295 publicamos la guía impresa de la lección 1), el volumen 6 de dicho Curso en CD corresponde al estudio de la lección Nº 6. Ud. está leyendo la parte teórica de la segunda lección de la quinta etapa y el CD correspondiente es el de la Etapa 5, Lección 2. Para adquirir el CD correspondiente a cada lección debe enviar un mail a: [email protected]. El CD correspondiente a la lección 1 es GRATIS, y en la edición Nº 295 dimos las instrucciones de descarga. Si no poee la revista, solicite dichas instrucciones de descarga gratuita a:

[email protected]

A partir de la lección Nº 2 de la primera etapas, cuya guía de estudio fue publicada en Saber Electrónica Nº 296, el CD (de cada lección) tiene un costo de $25 (en Argentina) y puede solicitarlo enviando un mail a

[email protected]

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Etapa 5

Observe primero los bloques externos. Existe un cristal que se conecta en OSC1 y OSC2 para generar el CLOCK del sistema. Luego una señal de entrada llamada MCLR negada, que es un nombre de fantasía para nuestro conocido RESET (debido a que esa pata tiene un doble uso) y, por último, dos puer tos paralelos de I/O (entrada o salida) llamados puer to A y puer to B. Una de las patas del puer to A puede ser utilizada como entrada de interrupciones (esta pata especial hace que el microprocesador deje de realizar la tarea que estaba ejecutando y pase a realizar otra tarea alternativa; cuando la termina vuelve a su programa original). Analicemos el bloque más grande (temporizadores), en éste observamos un grupo de bloques dedicados a mejorar el funcionamiento, pero sin influir directamente en el flujo de señales. Vemos un temporizador de encendido, un temporizador de arranque del oscilador de CLOCK, un circuito de reset y un circuito llamado de vigilancia o WATCHDOG. Los dos primeros bloques procuran un arranque ordenado para no producir una carga al mismo tiempo sobre la fuente. Por último, existe un circuito con un nombre curioso: “perro guardián”. Su función es estar vigilante el máximo de tiempo que tarda el microprocesador en completar su programa (o mejor sería decir, la derivación más larga de su programa) y en caso de superarse ese tiempo, provocar un reset automático porque el microprocesador se quedó trabado en alguna par te de su programa. También se dice que el microprocesador se quedó colgado o congelado. Este bloque de circuitos no trabaja independientemente sino que requiere conexiones al exterior y al interior del dispositivo. Por ejemplo, no siempre son utilizados y es el programa quien determina su utilización y además ajusta sus parámetros. Esto se realiza a través del bloque de control o decodificador de instrucciones. Analicemos ahora la sección de arriba a la izquierda en donde observamos la memoria de programa, el contador de programa, el registro de instrucciones y la pila o STACK de 8 niveles. Cuando hablamos de registros nos referimos a pequeñas unidades de memoria transitoria, construida por lo general con un registro de desplazamiento como los analizados en “el rey micro”. Son memorias volátiles que se utilizan para guardar información por un tiempo mínimo, con el fin de realizar una operación compleja de varios pasos. El contador de programa es el responsable de que el microprocesador vaya analizando las instrucciones en orden ascendente. Este guarda el número de instrucción en el STACK y la instrucción misma la pasa al registro de instrucciones, desde donde se envía al resto del microprocesador. El STACK es, en realidad, una pila de registros (en nuestro ejemplo hay 8), debido a que el programa puede tener derivaciones (en la jerga LOOPS, rulos o subprogramas). Cuando se termina de ejecutar un loop se debe volver al mismo punto del programa en donde se había producido la bifurcación y eso es posible porque ese número de instrucción quedó guardado en uno de los registros de la pila. Es común que un loop tenga, a su vez, un loop secundario y cuando se ejecuta ese loop secundario se debe volver al mismo punto del loop primario, eso se consigue con guardar ese número de instrucción del loop secundario en otro registro de la pila. Analicemos ahora la sección inferior derecha. En ese sector se ubican los bloques responsables de efectuar operaciones matemáticas y lógicas binarias; recordemos que el nombre ALU proviene de Aritmetic Logic Unite (unidad arimética y lógica). En este sector es imprescindible utilizar un registro, ya que una operación aritmética o lógica siempre se efectúa entre dos números. Los números binarios que deben procesarse se toman de la memoria de datos, el primero se acumula en el registro de trabajo o registro W (de Work = trabajo) el segundo es el presente en el instante en que se invoca la memoria de datos. Como las operaciones pueden ser encadenadas (cuando el resultado sirve como operando de la siguiente operación, tal como el caso de un producto) el registro W tiene un retorno a la ALU.

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Vemos además que la ALU está comandada por el bloque MUX (MUltipleXador). En efecto, la ALU requiere que se le envíen números para procesar que le lleguen desde la memoria de datos, pero antes se la debe predisponer para que efectúe la operación requerida (comparación, rotación de dígitos, etc.). El registro de estado o estatus colabora durante las operaciones matemáticas. Piense cómo opera Ud. para realizar una resta: primero ubica el primer número, luego el segundo y después comienza a analizar los bits menos significativos (las unidades), pero si el número de arriba es menor que el número de abajo, entonces toma prestado de la columna de las decenas, luego debe recordar esto porque el número de arriba en la columna de las decenas se redujo en una unidad. En realidad, aunque se trate de una operación entre dos números su ejecución requiere guardar lo que se llama acarreo en otro registro y éste no es otra cosa más que el registro STATUS. El PIC16C84 contiene además de todo lo visto, una memoria RAM de registros que puede ser llamada desde el registro de instrucción a través de un multiplexador de direcciones. Esta sección sólo se utiliza en desarrollos avanzados. Ahora bien, un microcontrolador sin programa no sabe hacer nada, es como un niño recién nacido; tiene algunos reflejos condicionados como el de succión que le permite alimentarse pero no sabe hacer más que eso. Nosotros deberemos enseñarle a realizar acciones y lo vamos a hacer como a un bebé, paso a paso. Su capacidad de aprendizaje es enorme y sumamente variada. Le vamos a enseñar a llorar a intervalos regulares, a encender luces, a sumar, a restar, etc. Enseñarle significa programarlo y eso se realiza con una plaqueta de programación que depende de cada marca y modelo de microcontrolador. Antiguamente los microprocesadores tenían una ventanita transparente y era necesario exponerlos a la luz ultravioleta para borrar su memoria e introducir un programa nuevo. Actualmente cuentan con memorias que no tienen este requisito. Basta con cargarlos con un programa para que se borre el anterior. Esto significa que, con el mismo integrado, podremos construir diferentes dispositivos que realicen funciones totalmente distintas unas de otras. Recuerde que: 1) La Memoria de Programa es una memoria EEPROM, es decir, de lectura solamente (ROM = Read Only Memory) que se programa por tensión (no necesita luz ultravioleta); es decir que basta con introducir los datos con cier to nivel de tensión para que éstos borren el programa anterior y graben uno nuevo.

Teoría SOBRE EL RECONOCIMIENTO DE LA

UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA NACIONAL En la medida que vamos completando la edición de cada etapa, presentamos el plan de estudio realizado ante las autoridades competentes de la Universidad Tecnológica Nacional de la República Argentina con el objeto de que los títulos que entregamos sean reconocidos por la mencionada Alta Casa de Estudio. A junio de 2013 la UTN reconocía los estudios correspondientes a las etapas 1 y 2 (Idóneo en Electrónica y Técnico en Semiconductores) y el Club Saber Electrónica comenzaba las acciones para el reconocimiento de la tercera etapa. Ya hemos presentado el plan de estudio y las lecciones correspondientes a la TERCERA ETAPA y el mes próximo haremos lo propio con la CUARTA ETAPA. Los alumnos que poseen los Diplomas otorgados por el Club Saber Electrónica pueden solicitar el Reconocimiento de la UTN sin tener que rendir ningún examen adicional, abonando un canon por gastos administrativos que a junio de 2013 eran de $200 por etapa.

¿Por qué esta memoria se llama ROM, si se pueden grabar datos sobre ella? Se llama ROM porque para grabarla se debe conectar el PIC al programador; luego de que el PIC coloca estos datos en la plaqueta del dispositivo, sólo pueden ser leídos, ya que entonces forman el programa del PIC. Esta memoria tiene una longitud de 1 Kbyte con palabras de 14 bits. Digamos que tiene un ancho de 14 bits y una altura de 1.000 Bytes o que es una memoria de 1.000 x 14. Observe que los números de instrucción en hexadecimal van desde el 000 al 3FF, lo cual implica que existen 1.040 posiciones de memoria, valor obtenido empleando la fórmula: 3 x 162+16 x 161+16 x 160 Observe que dos de las posiciones de memoria tienen las indicaciones “vector de reset” y “vector de interrupción”. Eso significa que, cuando se provoca un reset, el microprocesador vuelve a la posición 000 del programa y cuando se produce una interrupción, a la posición 004. Estos retornos forzados deben ser considerados al diseñar el programa del micropro-

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Lección 2, Etapa 5

ETAPA 5 - LECCIÓN Nº 2 cesador; es decir que el reset se produce porque la señal externa pone el contador de programa en 000 y todo el programa se reinicia. En cambio, cuando ingresa una señal por la pata de interrupción el contador de programa va a 004 y la acción que, en general ocurre, es que se comienza a leer un subprograma par ticular. Cuando este subprograma termina, el contador de programa recupera el número que tenía en el momento de arribar la interrupción.

Figura 2

2) La Memoria de Datos (Random Access Memory = memoria de acceso aleatorio) es una memoria de lectura y escritura de 128 posiciones pero que sólo tiene implementados las primeras 48 posiciones (desde 00 a 2F en hexadecimal). De estos 48 registros, los primeros 12 son fijos y cumplen un propósito determinado, en tanto que desde el 13 hasta el 48 son registros de propósito general, en donde el programa puede indicar que se almacene un dato para ser tomado más tarde. 3) El PIC16C84 tiene dos puertos paralelos de entrada o salida: el puer to “A” de 8 patas y el “B” de 5 patas. Cada pata puede ser predispuesta por el programa para operar como de entrada o de salida. Cada pata tiene un resistor de pull-up (resistor conectado a fuente) interno que puede ser desconectado mediante el programa. Estos resistores se desconectan automáticamente si una pata se predispone como pata de salida debido a que las salidas ya tienen posibilidad de entregar corriente desde fuente con un transistor. Todos los resistores de pull-up se conectan o desconectan al mismo tiempo (no existe un comando que los conecte independientemente).

Figura 3

Como puer to de salida, una pata puede tomar 25mA del circuito o entregar 20mA al mismo, sin embargo, en el puer to “A” sólo se pueden consumir 80mA en total o entregar 50mA, esto significa que sólo algunas patas pueden trabajar al máximo porque si todas lo hicieran (y son 8) el consumo total sería de 25 x 8 = 200mA. El puer to “B” tiene otras características máximas, ya que en total puede tomar 150mA o entregar 100mA. Como vemos, las salidas admiten suficiente carga como para alimentar directamente a un led (figura 2). Los puer tos no utilizados siempre se deben conectar a la fuente de 5V a través de un resistor de 10kΩ debido a que se trata de un dispositivo CMOS que, de otro modo, podría deteriorarse por captación electrostática. La pata 3 per teneciente al puer to “A” puede ser configurada como de entrada/salida o como de arranque de un temporizador/contador. Cuando se programa como entrada esta pata funciona como un disparador de SCHMITT o Schmitt trigger ideal para reconocer señales distorsionadas o con crecimiento lento. Esta misma pata también tiene una característica distinta cuando opera como salida. Ella es la única que trabaja a colector abier to, es decir, que no puede emplearse como fuente, en este caso siempre se utilizará un resistor externo.

Figura 4

4) Los PICs poseen un oscilador configurable por programa de características muy amplias. Cuando no se requiere mucha precisión se puede trabajar con un oscilador a RC conectado según la figura 3. Para circuitos que requieran una gran precisión se puede trabajar con un cristal de frecuencia baja, media o alta (figura 4). Como máximo el PIC16C84 puede trabajar con un cristal de 10MHz. Internamente la frecuencia del cristal se divide por 4, por lo tanto, es muy común la utilización de un cristal de 4MHz para obtener un CLOCK interno de 1MHz que garantiza que cada ins-

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Teoría trucción dure exactamente 1mS. Para temporizadores de período largo se utilizan cristales de baja frecuencia.

Figura 5

5) El PIC “se resetea” cuando la pata 4 (MCLR negada) se pone a potencial bajo. Para simplificar el circuito de reset, el PIC posee un temporizador interno que permite realizar un reset automático cuando se aplica tensión de 5V. En estos casos el circuito externo de reset sólo implica el uso de un resistor de 10kΩ entre la pata 4 y fuente tal como se muestra en la figura 5. En muchos circuitos es necesario realizar un reset manual y para ello existen dos posibilidades, una es utilizar sólo el temporizador interno (por programa) y la otra es agregar una constante de tiempo exterior como se muestra en la figura 6. En el segundo circuito C1 provee un retardo al encendido o posterior al pulsado de reset porque C1 se cargará lentamente a través de R1 con una constante de tiempo de 22kΩ x 10µF = 220mS. El resistor R3 limita la corriente de descarga de C1 a valores compatibles con sus características de corriente de pico máxima. D1 descarga a C1 cuando la tensión de fuente decae para permitir un reset inmediato cuando la fuente se apaga y se enciende en rápida sucesión. R2 limita la corriente de reset, tomada desde el microprocesador. Este segundo sistema se suele utilizar cuando se requiere un reseteado remoto a través de varios metros de cable que podrían captar zumbido (C1 reduce la impedancia del circuito de reset).

Figura 6

Figura 7

APRENDIENDO A MANEJAR LOS PUERTOS El primer ejercicio que se realiza con un microcontrolador es la de leer o escribir datos discretos (digitales) a través de sus puer tos, por lo tanto, la primera actividad que tiene que realizarse, es la de configurar sus respectivos puer tos ya sean como de entrada o de salida de datos. Todos los microcontroladores poseen puer tos que, dependiendo de su estructura física relacionada con la cantidad de terminales, pueden poseer una cantidad de puer tos igual a 1, 2, 3, etc. En la figura 7 vemos diversos microcontroladores PIC.

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Lección 2, Etapa 5 A continuación describiremos la manera en que tienen que ser configurados los puer tos de un microcontrolador PIC. Para ello nos basaremos en 4 microcontroladores PIC de diferentes tamaños, los cuales tomaremos como modelo y a par tir de éstos podremos realizar cualquier aplicación, no impor tando la cantidad de terminales que posean los microcontroladores, ya que lo impor tante es aprender a configurarlos y obtener el máximo beneficio de sus herramientas internas. Para configurar los puer tos de entrada o salida de datos digital de los microcontroladores, se tiene que guardar un valor en el respectivo registro de configuración del puer to a ser empleado. El registro de configuración debe ser manipulado en el llamado “tris”, que dependiendo del puer to se complementa el nombre del registro a “trisa” si se trata del puer to A, o “trisb” si se trata del puer to B, o “trisc” si se trata del puer to C, etc. Normalmente, la mayor cantidad de puer tos que posee un microcontrolador PIC es de 5 por lo que sólo llegaría hasta el puer to E. Cabe aclarar que los microcontroladores que cuentan con un solo puer to, como es el caso del PIC12F629, el registro de configuración de su puer to correspondiente recibe el nombre de “trisio”, ya que no es necesario especificarle de qué puer to se trata, por el hecho de que sólo posee uno. Los registros de configuración de los diferentes puer tos de los microcontroladores PIC se encuentran en el banco 1 del mapa de memoria de datos, siendo las localidades específicas para cada registro de configuración las vistas en la tabla 1.

Tabla 1

En dicha tabla vemos la ubicación de los registros de configuración de algunos microcontroladores PIC. Todos los registros tris (configuración de puer tos) de los diferentes puer tos que poseen los microcontroladores PIC, se encuentran conformados por 8 bits, los cuales dependiendo del estado lógico en el que se encuentren, se configurará según su correspondiente puer to, ya sea como entrada o salida. Para que un puer to de algún microcontrolador PIC sea configurado como entrada, en su correspondiente registro tris se debe alojar un dato que debe estar compuesto por 1’s lógicos. Expresado de otra manera, si se requiere que todos los bits de un puer to sean configurados como entradas, entonces a cada bit del correspondiente registro tris del puer to en cuestión se le tendrá que colocar en 1 lógico. Tal como se muestra a continuación: Registro tris = 11111111 (binario) o tris = FF (hexadecimal) ó tris = 255 (decimal) De manera contraria, para que un puer to de algún microcontrolador PIC sea configurado como salida, en su correspondiente registro tris se debe alojar un dato que debe estar constituido por 0’s lógicos. Expresando lo anterior de otra manera, si se requiere que todos los bits de un puer to sean configurados como salidas, entonces a cada bit del correspondiente registro tris del puer to en cuestión se le tendrá que colocar en 0 lógico. Tal como se muestra a continuación: Registro tris = 00000000 (binario) o tris = 00 (hexadecimal) ó tris = 000 (decimal) Por otra par te, no es requisito indispensable configurar los bits de todo un puer to ya sea como entrada o como salida, sino dependiendo de la aplicación un mismo puer to puede ser configurado por ejemplo mitad como entrada y mitad como salida, por lo tanto el registro tris podría quedar como:

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Teoría Registro tris = 00001111 (binario) o al revés tris = 11110000 (binario)

TéCNICO SUPERIOR EN ELECTRóNICA FORMA DE ESTUDIO

De manera general, la cantidad de bits de entrada o salida que se pueden configurar en un puer to depende de las necesidades de la aplicación, pero debe tomarse en cuenta que los puer tos cuentan con un máximo de 8 bits, los cuales deben ser distribuidos de manera adecuada para considerar qué microcontrolador es el que debemos adquirir. Para acceder a cualquiera de los registros tris se tiene que apuntar, en primera instancia, al banco 1 del mapa de memoria de datos, para ello se tienen que manipular los bits rp0 y rp1 del registro “status”. Por otra par te suponga que se requiere configurar al puer to A como entrada y en el puer to B el nible superior como entrada y el nible inferior como salida. A continuación se muestra, a manera de sugerencia, el código para realizar las acciones antes descritas sobre microcontroladores que cuentan con más de un puer to. bsf bcf movlw movwf movlw movwf

status,rp0 status,rp1 b’11111111’ trisa b’11110000’ trisb

;cambia al banco 1 ;configura al puerto A como entrada ;configura al puerto B bits del 0 a 3 como salida ;bits del 4 a 7 como entrada

Para microcontroladores que sólo tienen un puer to, y además necesitamos que los bits 0,1 y 2 sean configurados como entradas, y los bits 3, 4 y 5 sean configurados como salidas, tomando en cuenta que el microcontrolador de un solo puer to puede ser el PIC12F629, se presenta el fragmento de código para configurar el puer to. bsf movlw

status,rp0 b’00000111’

movwf

trisio

;cambia al banco 1 ;configura los bits del 0 al 2 como entrada, y los ;bits del 3 al 5 como salida del único puerto.

Aunque todos los registros de configuración tris son de 8 bits, en el PIC12F629 sólo son empleados los 6 bits de más bajo peso, por lo que los bits 6 y 7 los colocamos en “0” (de todas maneras son colocados en el estado lógico “0” de manera automática). Para finalizar el tema de la configuración de los registros de los puer tos, podemos decir que es a través de los registros de configuración tris por donde se configuran los puer tos de un microcontrolador, por lo tanto, son los primeros registros los que deben ser manipulados cuando se diseña un programa.

LECTURA DE DATOS DE UN PUERTO No impor tando la cantidad de bits que conformen a un puer to, éste debe ser configurado para que pueda “leer” algún dato del exterior. Para ello, una vez que tenemos el correspondiente circuito de aplicación, se graba en el microcontrolador PIC el programa por medio del cual realizará la tarea de ingresar un dato digital al microcontrolador. En la tabla 2 damos el programa de utilización del puer to B de cualquier microcontrolador PIC para leer datos. Para poder emplear un puer to como entrada en los microcontroladores PIC se tiene que comenzar con la configuración del correspondiente registro “tris”, colocando todos sus bits en unos “lógicos” (1’s). Posteriormen-

El alumno puede estudiar a razón de una lección por mes y “no podrá rendir exámenes libres” lo que significa que sin importar los estudios previos que posea, el alumno podrá rendir un examen por mes como máximo y 6 exámenes por año como mínimo. Esto significa que el tiempo mínimo para completar la carrera es de 3 años y el tiempo máximo queda fijo en 6 años. Para realizar el estudio la mecánica es la siguiente: 1) El alumno debe descargar gratuitamente el CD correspondiente a la primera lección de la primera etapa desde nuestra web: www.webelectronica.com.ar, haciendo clic en el ícono password e ingresando la clave CURSOE1L1. 2) El alumno deberá explorar el contenido del CD y si desea realizar los estudios de la carrera debe inscribirse gratuitamente como alumno regular siguiendo los pasos sugeridos en el CD. 3) El alumno estudiará todas las secciones correspondientes a cada lección y podrá realizar consultas por Internet, asistir a videoconferencias y a las clases de apoyo que se programen. 4) A partir del momento en que se inscribe como alumno, tiene un tiempo máximo de 3 meses para rendir el primer Test de Evaluación por Internet. En caso de no hacerlo será dado de baja y no podrá retomar los estudios hasta que transcurra un período mínimo de 6 meses, luego del cual deberá volver a inscribirse como alumno regular. 5) El Test se aprueba con 7 puntos y en caso de reprobar se le enviará un nuevo examen que deberá realizar luego de transcurrido un tiempo mínimo de un mes, con un máximo de 3 meses. Si vuelve a reprobar deberá solicitar un nuevo Test, el cual tendrá un costo equivalente a $25. 6) Una vez aprobado el test de evaluación podrá solicitar la descarga del CD Multimedia correspondiente a la segunda lección. A partir de la segunda lección, cada CD multimedia tiene costo. 7) La mecánica para el estudio de cada lección de las diferentes etapas es el mismo que lo ya explicado en los puntos (2) a (6). 8) Cuando culmine los estudios de cada etapa el alumno recibirá un Título Intermedio”. Otorgándosele un Diploma que acredita los logros obtenidos. Al culminar los estudios de cada etapa, el título obtenido es el siguiente: 8.1) Etapa 1: Idóneo en Electrónica 8.2) Etapa 2: Técnico en Semiconductores 8.3) Etapa 3: Técnico en Electrónica Digital 8.4) Etapa 4: Técnico en Sistemas de Audio 8.5) Etapa 5: Técnico en Electrónica y Microcontroladores 8.6) Etapa 6: Técnico en Telecomunicaciones 9) Al obtener el título de la sexta etapa automáticamente se graduará como Técnico Superior en Electrónica.

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Lección 2, Etapa 5

Tabla 2 ; Programa de prueba para leer el puerto B ;Aquí se coloca la código del ;microcontrolador que vaya a emplearse ;======================================================= ; Declaración de registros ;======================================================= portb equ 0x06 status equ 0x83 trisb equ 0x86 temporal equ 0x20 ;======================================================= ; Declaración de bits ;======================================================= rp0 equ 0x05 rp1 equ 0x06 ;======================================================= ; Vector del reset ;======================================================= reset org 0 goto inicio ;======================================================= ; Inicio del programa principal ;======================================================= inicio bsf status,rp0 ;cambia al banco 1 bcf status,rp1 movlw b’11111111’ ;configura al puerto B como entrada movwf trisb bcf status,rp0 ;cambia al banco 0 bcf status,rp1 movf portb,0 ;el dato del puerto es cargado al registro W movwf temporal ;el valor del registro W se aloja en el registro temporal. goto inicio LIST P=PIC16F876

te a la configuración del registro tris, se tiene que emplear el registro denominado “port”, llamando al puer to A como “por ta”, al puer to B como “portb”, al puer to C como “portc” y así sucesivamente para cada uno de los puer tos con que cuente el microcontrolador. En la tabla 3 se da el programa de utilización del puer to A para leer datos de los microcontroladores PIC16F628A y PIC16F876. Los registros “port” prácticamente se compor tan como un reflejo del estado lógico que se presenta en las terminales físicas del microcontrolador. Siendo más específicos, diremos que el dato que alojemos en algún registro port, se transmitirá a las terminales que se encuentran relacionadas con el registro port correspondiente, recordando que el registro tris consecuente debe encontrarse configurado de tal forma que el puer to se compor te como entrada. Todos los registros port se encuentran constituidos por 8 bits, los cuales indican el estado lógico en que se encuentran las terminales físicas del puer to en cuestión del microcontrolador PIC. Para leer todos los bits de un puer to se puede emplear el comando de lectura de un registro, indicando en la instrucción el puer to que tendrá que ser intervenido, para una mayor referencia observe el ejemplo que se ilustra en la tabla 2. Este código es válido para todos los puer tos exceptuando al puer to A de los microcontroladores PIC. Por otra par te también se indica el direccionamiento del banco donde se encuentran los registros que serán empleados, actividad que se implementa por medio de la manipulación de los bits “rp0” y “rp1” del registro “status”.

En las terminales del puer to A de los microcontroladores PIC dependiendo de su estructura interna, pueden poseer ya sea conver tidores analógico a digital (ADC) o comparadores de voltaje. Por este motivo, como par te de la rutina de inicialización de los registros de los microcontroladores, se les tiene que indicar, de manera adicional, que se van a emplear las terminales del puer to A para realizar lecturas de naturaleza digital. Posterior a la aplicación de un reset, las terminales del puer to A se configuran de manera predeterminada para que sean activados ya sea el ADC o los comparadores de voltaje; por lo tanto, tendremos que recurrir al registro en donde se configura la cantidad de ADC’s o comparadores que serán empleados, pero en esta ocasión para deshabilitarlos. Para realizar la actividad de deshabilitación de ADC o comparadores, basta con seleccionar 0 (cero) ADC’s o 0 (cero) comparadores de voltaje, tal como se ilustra en el código del programa de la tabla 3.

Hasta este punto hemos revisado de qué manera se leen los puer tos A, B, C, etc, de microcontroladores que poseen más de un puer to (el PIC16F628A cuenta con 2 puer tos y el PIC16F876 cuenta con 3 puer tos) como entrada, pero también podemos encontrarnos con microcontroladores que posean tan sólo un puer to único. Por lo tanto, debemos ser capaces de poder trabajar con el microcontrolador de un solo puer to. Dentro de los microcontroladores PIC, uno de los que cuenta con un solo puer to es el que se identifica por medio de la matrícula PIC12F629, el cual posee 8 terminales de las cuales 2 son para alimentación, por lo que sobra un puer to de tan sólo 6 bits. En este caso se trata de un microcontrolador que podemos considerar como “enano” pero no por ello restringido en su operación, por el contrario todo depende

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Etapa 5

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Teoría

tabla 3

; Programa de prueba para leer el puerto A

; Programa de prueba para leer el puerto A LIST P=PIC16F628A ;Aquí se coloca el código del microcontrolador ;que vaya a emplearse ;============================================================= ; Declaración de registros ;============================================================= porta equ 0x05 cmcon equ 0x1f status equ 0x83 trisa equ 0x85 temporal equ 0x20 ;============================================================= ; Declaración de bits ;============================================================= rp0 equ 0x05 rp1 equ 0x06 ;============================================================= ; Vector del reset ;============================================================= reset org 0 goto inicio ;============================================================= ; Inicio del programa principal ;============================================================= inicio bsf status,rp0 ;cambia al banco 1 bcf status,rp1 movlw b’11111111’ ;configura al puerto A como entrada movwf trisa bcf status,rp0 ;cambia al banco 0 bcf status,rp1 movlw b’00000111’ ;selecciona 0 (cero) comparadores en el ;registro cmcon (deshabilita los comparadores) movwf cmcon movf porta,0 ;el dato del puerto es cargado al registro W movwf temporal ;el valor del W se aloja en el registro ;temporal. goto inicio

LIST P=PIC16F876 ;Aquí se coloca el código del µP que se usa ;============================================================= ; Declaración de registros ;============================================================= porta equ 0x05 status equ 0x83 trisa equ 0x85 adcon1 equ 0x9f temporal equ 0x20 ;============================================================= ; Declaración de bits ;============================================================= rp0 equ 0x05 rp1 equ 0x06 ;============================================================= ; Vector del reset ;============================================================= reset org 0 goto inicio ;============================================================= ; Inicio del programa principal ;============================================================= inicio bsf status,rp0 ;cambia al banco 1 bcf status,rp1 movlw b’11111111’ ;configura al puerto A como entrada movwf trisa movlw b’00000111’ ;selecciona 0 (cero) comparadores en el movwf adcon1 ;registro adcon1 (deshabilita los ADC) bcf status,rp0 ;cambia al banco 0 bcf status,rp1 movf porta,0 ;el dato del puerto es cargado al registro W movwf temporal ;el valor del registro W se aloja en el ;registro temporal. goto inicio

Tabla 3

de la aplicación que querramos realizar, y si ésta no requiere de muchas terminales de entrada, el PIC12F629 es muy adecuado. En la tabla 4 damos el programa de utilización del puer to GPIO de un PIC de 8 terminales para leer datos. Para emplear el puer to del microcontrolador PIC12F629 tenemos en primera instancia que configurar los bits de su correspondiente registro “trisio” de tal manera que pueda leer datos, siguiendo la misma mecánica que se realizo para los demás microcontroladores, por lo tanto se debe de colocar unos (1´s) en los respectivos bits donde se pretende que la correspondiente terminal del microcontrolador sea configurada como entrada. Se tiene que considerar que la terminal identificada como GP3 (refiérase a la figura 7), siempre debe ser configurada como de entrada, ya que la arquitectura del microcontrolador PIC12F629 así la tiene diseñada. En la tabla 4 se ilustra un fragmento de código para configurar al único puer to con el que cuenta un microcontrolador PIC de 8 terminales (en este caso un PIC12F629). En el registro “trisio” se cargan 1’s en los bits 0, 1, 2, 3, 4 y 5 porque son los que se encuentran disponibles para el PIC12F629, los bits 6 y 7 no se en-

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Lección 2, Etapa 5

Tabla 4 ; Programa de prueba para leer el puerto de un PIC de 8 terminales LIST P=PIC12F629 ;Aquí se coloca la código del microcontrolador ;que vaya a emplearse ;============================================================= ; Declaración de registros ;============================================================= w equ 00h status equ 0x03 gpio equ 0x05 cmcon equ 0x19 trisio equ 0x85 osccal equ 0x90 var1 equ 0x20 ;============================================================= ; Declaración de Bits ;============================================================= c equ 0 ;carry (acarreo) z equ 2 ;bit del cero rp0 equ 5 ;registro de selección de banco ;============================================================= ; Inicio ;============================================================= reset org 0 goto inicio ;============================================================= ; programa principal ;============================================================= inicio bcf status,rp0 ;cambiar al banco 0 movlw b’00000111’ ;selecciona 0 (cero) comparadores en el movwf cmcon ;registro cmcon (deshabilita los comparadores) bsf status,rp0 ;cambiar al banco 1 movlw b'00111111' ;configura los bits 0, al 5 del puerto GPIO movwf trisio ;como entradas (solo contiene 6 bits). movlw b'11111100' ;configura el oscilador interno en su velocidad máxima (4 Mhz). movwf osccal ciclo bcf status,rp0 ;cambiar al banco 0 movf gpio,w movwf var1 goto ciclo

cuentran disponibles para este PIC. Una vez que fue configurado el registro trisio, se procede a emplear el registro “gpio” para ingresar el dato que se encuentra en las terminales del microcontrolador. Para emplear la totalidad de las terminales del PIC12F629, es necesario habilitar al oscilador interno del PIC para que se puedan emplear las 2 terminales dedicadas al oscilador como entradas discretas (GP4 y GP5), además de deshabilitar la terminal del reset externo denominado MCLR, para contar con la terminal GP3 exclusivamente como entrada. Por otra par te, cuando se habilita al oscilador interno, se tiene que seleccionar la frecuencia de operación, por lo que en el registro “osccal” se ingresa el valor binario “11111100” que selecciona la frecuencia máxima de operación que es de 4Mhz. El PIC12F629 en las terminales identificadas como GP0 y GP1 cuentan, a la vez, con comparadores de voltaje, mismos que tienen que ser deshabilitados para emplear dichas terminales como entradas digitales, siendo mediante la carga del valor binario “00000111” en el registro “cmcon”. Por último se tiene que recordar que para interactuar con algún registro, se tiene que direccionar al banco adecuado. El PIC12F629 sólo cuenta con 2 bancos, por lo tanto basta con manipular el bit “rp0” del registro status para acceder al banco adecuado.

ESCRITURA DE DATOS EN UN PUERTO Sin tomar en cuenta la cantidad de bits que conforman a los puer tos de los microcontroladores PIC, éstos pueden ser configurados para que se pueda “escribir” algún dato hacia el exterior del microcontrolador. Para ello, una vez que se tiene el correspondiente circuito de aplicación debidamente configurado, se graba en el microcontrolador PIC el programa por medio del cual realizará la tarea de enviar un dato digital hacia el exterior del microcontrolador.

Para poder utilizar cualquiera de los puer tos de un microcontrolador PIC como salida, se tiene que considerar como primer paso el de la configuración del correspondiente registro “tris”, colocando todos sus bits en ceros “lógicos” (0’s). Una vez que fue configurado el registro tris, se tiene que proceder con el empleo del registro denominado “port”, y de acuerdo al puer to que se tenga que emplear se podrá seleccionar desde el puer to A como “por ta”, al puer to B como “portb”, al puer to C como “portc” y así sucesivamente para cada uno de los puer tos con que cuente el microcontrolador. Los registros denominados “port” prácticamente se compor tan como un reflejo del estado lógico que se presenta en las terminales físicas del microcontrolador. Siendo más específicos, diremos que el dato que alojemos en algún registro port, se transmitirá a las terminales que se encuentran relacionadas con el registro port correspondiente, recordando que el registro tris consecuente debe encontrarse configurado de tal forma que el puer to se compor te como salida. En los microcontroladores PIC todos los registros port se encuentran constituidos por 8 bits, los cuales indican el estado lógico en que se encuentran las terminales físicas del puer to en cuestión del microcontrolador PIC.

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Etapa 5

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Práctica

tabla 5 ; Programa de prueba para escribir en el puerto B ;Aquí se colocael código del microcontrolador LIST P=PIC16F876 ;que vaya a emplearse ;=========================================================== ; Declaración de registros ;=========================================================== portb equ 0x06 status equ 0x83 trisb equ 0x86 temporal equ 0x20 ;=========================================================== ; Declaración de bits ;=========================================================== rp0 equ 0x05 rp1 equ 0x06 ;=========================================================== ; Vector del reset ;=========================================================== reset org 0 goto inicio ;=========================================================== ; Inicio del programa principal ;=========================================================== inicio bsf status,rp0 ;cambia al banco 1 bcf status,rp1 movlw b’00000000’ ;configura al puerto B como salida movwf trisb bcf status,rp0 ;cambia al banco 0 bcf status,rp1 movf temporal,0 ;el dato del registro temporal es cargado a W movwf portb ;escribe el dato de W en el puerto B goto inicio

tabla 6a

Tablas 5 y 6

; Programa de prueba para escribir un dato en el puerto A LIST P=PIC16F628A ;Aquí se coloca el código del microcontrolador ;que vaya a emplearse ;========================================================== ; Declaración de registros ;========================================================== porta equ 0x05 cmcon equ 0x1f status equ 0x83 trisa equ 0x85 temporal equ 0x20 ;========================================================== ; Declaración de bits ;========================================================== rp0 equ 0x05 rp1 equ 0x06 ;========================================================== ; Vector del reset ;========================================================== reset org 0 goto inicio ;========================================================== ; Inicio del programa principal ;========================================================== inicio bsf status,rp0 ;cambia al banco 1 bcf status,rp1 movlw b’00000000’ ;configura al puerto A como salida movwf trisa bcf status,rp0 ;cambia al banco 0 bcf status,rp1 movlw b’00000111’ ;selecciona 0 (cero) comparadores en el movwf cmcon ;registro cmcon (deshabilita los comparadores) movf temporal,0 ;el dato del registro temporal es cargado a W movwf porta ;escribe el dato de W en el puerto A goto inicio

En la tabla 5 damos el programa de utilización del puer to B de cualquier microcontrolador PIC para escribir datos. Para escribir un dato en todos los bits de un puer to se puede emplear el comando de escritura sobre un registro, indicando en la instrucción el puer to que tendrá que ser intervenido, para una mayor referencia observe el ejemplo que se ilustra en la tabla 5. El código de la tabla 5 es válido para intervenir todos los puer tos de un microcontrolador PIC exceptuando al puer to A de los PIC, por otra par te también se indica el direccionamiento del banco donde se encuentran los registros que serán empleados, por medio de la manipulación de los bits “rp0 y rp1” del registro “statuts”, que de acuerdo al banco donde se ubiquen los diferentes registros de configuración, se colocarán en los bits rp0 y rp1. En la tabla 6 damos el programa de utilización del puer to A para escribir datos en los microcontroladores PIC16F628A y PIC16F876. Sobre las terminales del puer to A de cualquiera de los microcontroladores PIC, dependiendo de su estructura interna, pueden contar con conver tidores analógico a digital (ADC), o comparadores de voltaje, precedente para que sea implementada la correspondiente rutina de inicialización de los registros de los microcontroladores, para que de manera adicional se le indique a las terminales del puer to que serán empleadas para realizar la escritura de datos digitales en el puer to A. Cuando se aplica un reset, las terminales del puer to A se configuran siempre de manera prede-

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Lección 2, Etapa 5

tabla 6b

Tablas 6B y 7

; Programa de prueba para escribir un dato en el puerto A LIST P=PIC16F876 ;Aquí se coloca la matrícula del microcontrolador ;que vaya a emplearse ;========================================================== ; Declaración de registros ;========================================================== porta equ 0x05 status equ 0x83 trisa equ 0x85 adcon1 equ 0x9f temporal equ 0x20 ;========================================================== ; Declaración de bits ;========================================================== rp0 equ 0x05 rp1 equ 0x06 ;========================================================== ; Vector del reset ;========================================================== reset org 0 goto inicio ;========================================================== ; Inicio del programa principal ;========================================================== inicio bsf status,rp0 ;cambia al banco 1 bcf status,rp1 movlw b’00000000’ ;configura al puerto A como salida movwf trisa movlw b’00000111’ ;selecciona 0 (cero) comparadores en el movwf adcon1 ;registro adcon1 (deshabilita los ADC) bcf status,rp0 ;cambia al banco 0 bcf status,rp1 movf temporal,0 ;el dato del registro temporal es cargado a W movwf porta ;escribe el dato de W en el puerto A goto inicio

tabla 7 ;Programa de prueba para escribir datos en un PIC de 8 terminales LIST P=PIC12F629 ;Aquí se coloca el código del microcontrolador ;que vaya a emplearse ;========================================================== ; Declaración de registros ;========================================================== w equ 00h status equ 0x03 gpio equ 0x05 cmcon equ 0x19 trisio equ 0x85 osccal equ 0x90 var1 equ 0x20 ;========================================================== ; Declaración de Bits ;========================================================== c equ 0 ;carry (acarreo) z equ 2 ;bit del cero rp0 equ 5 ;registro de seleccion de banco ;========================================================== ; Inicio ;========================================================== reset org 0 goto inicio ;========================================================== ; programa principal ;========================================================== inicio bcf status,rp0 ;cambiar al banco 0 movlw b’00000111’ ;selecciona 0 (cero) comparadores en el movwf cmcon ;registro cmcon (deshabilita los comparadores) bsf status,rp0 ;cambiar al banco 1 movlw b'00001000' ;configura todos los bits (con excepción del 3) del movwf trisio ;puerto como salidas (solo contiene 6 bits). movlw b'11111100' ;configura el oscilador interno en su velocidad movwf osccal ;máxima (4 Mhz). ciclo bcf status,rp0 ;cambiar al banco 0 movf var1,w movwf gpio goto ciclo

terminada para que estas sean habilitadas como ADC o los comparadores de voltaje. Por lo tanto, se tendrá que recurrir al registro en donde se configura la cantidad de ADC’s o comparadores que serán empleados, pero en esta ocasión se tendrán que deshabilitar. Para realizar la actividad de deshabilitación de ADC ó comparadores, basta con seleccionar 0 (cero) ADC’s ó 0 (cero) comparadores de voltaje, tal como se ilustra en los fragmentos de código de los programas de la tabla 6 (para mayor referencia del empleo del ADC o comparadores, consulte la información del capítulo “Empleo de los microcontroladores PIC16F87X”). Hemos revisado la manera de escribir datos sobre los puer tos A, B, C, etc, de microcontroladores que cuentan con más de un puer to (el PIC16F628A cuenta con 2 puer tos y el PIC16F876 cuenta con 3 puer tos), pero también podemos encontrarnos con microcontroladores que poseen tan sólo un puer to único, por lo tanto se debe contar con el conocimiento de poder trabajar con algún microcontrolador de un solo puer to.

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Etapa 5

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CURSO

DE

TÉCNICO SUPERIOR

EN

ELECTRÓNICA

Dentro de la familia de los microcontroladores PIC, uno de los que cuenta con un solo puer to es el que se identifica por medio de la matrícula PIC12F629, el cual posee 8 terminales de las cuales 2 son para que sea energizado (terminales Vdd y Vss), por lo que sobra un puer to de 6 bits. En este caso se trata de un microcontrolador pequeño que puede ser considerado restringido en cuanto a su cantidad de terminales, pero no en su operación. Todo depende de la aplicación que se tenga que realizar, ya que si ésta no requiere de muchas terminales de salida, el PIC12F629 es un microcontrolador muy adecuado. Para emplear el puer to del microcontrolador PIC12F629 tenemos, en primera instancia, que configurar los bits de su correspondiente registro “trisio” de tal manera que se pueda escribir algún dato, siguiendo la misma mecánica que se realizó para los demás microcontroladores. Por lo tanto, se debe colocar ceros (0´s) en los respectivos bits donde se pretende que la correspondiente terminal del microcontrolador sea configurada como salida. Se tiene que considerar que de las terminales con que cuenta el PIC12F629, identificada como GP3 (refiérase a la figura 7), siempre tiene que ser configurada como de entrada, ya que la arquitectura del microcontrolador PIC12F629 así la tiene diseñada. En la tabla 7 damos el programa de utilización del puer to GPIO de un PIC de 8 terminales para escribir datos. En la tabla 7 se ilustra un fragmento de código para configurar al único puer to con el que cuenta un microcontrolador PIC de 8 terminales (en este caso un PIC12F629) como salida. En el registro “trisio” se cargan 0’s en los bits 0, 1, 2, 4 y 5 porque son los que se encuentran disponibles para el PIC12F629, los bits 6 y 7 no se encuentran disponibles para este PIC. Una vez que fue configurado el registro trisio, se procede a emplear el registro “gpio” para enviar hacia el exterior del microcontrolador algún dato, para que se refleje en las terminales del microcontrolador. Para emplear la totalidad de las terminales del PIC12F629, es necesario habilitar al oscilador interno del PIC, para que se puedan emplear las 2 terminales dedicadas al oscilador como salidas discretas (GP4 y GP5), además de deshabilitar la terminal del reset externo denominado MCLR, para contar con la terminal GP3 exclusivamente como “entrada”. Por otra par te, cuando se habilita al oscilador interno, se tiene que seleccionar la frecuencia de operación, por lo que en el registro “osccal” se ingresa el valor binario “11111100” que selecciona la frecuencia máxima de operación que es de 4Mhz. En las terminales del PIC 12F629, identificadas como GP0 y GP1 cuentan a la vez con comparadores de voltaje, mismos que tienen que ser deshabilitados para emplear dichas terminales como salidas digitales, siendo mediante la carga del valor binario “00000111” en el registro “cmcon”. Por último se debe tomar en cuenta que para interactuar con algún registro, se tiene que direccionar al banco adecuado. El PIC12F629 sólo cuenta con 2 bancos, por lo tanto, basta con manipular el bit “rp0” del registro status para acceder al banco adecuado.

DESCRIPCION DE LOS REGISTROS Para indicarle a un microcontrolador de qué manera tiene que trabajar, se emplean los registros de configuración, porque es a través de éstos que se pueden activar las diferentes herramientas del microcontrolador, además de que nos indican a través de bits el resultado de una operación. Los registros de configuración están

Práctica SOBRE EL ESTUDIO DE CADA LECCIÓN Cada lección o guía de estudio se compone de 3 secciones: teoría, práctica y taller. Con la teoría aprende los fundamentos de cada tema que luego fija con la práctica. En la sección “taller” se brindan sugerencias y ejercicios técnicos. Para que nadie tenga problemas en el estudio, los CDs multimedia del Curso en CD están confeccionados de forma tal que Ud. pueda realizar un curso en forma interactiva, respetando el orden, es decir estudiar primero el módulo teórico y luego realizar las prácticas propuestas. Por razones de espacio, en la revista Saber Electrónica sólo se edita una parte de la guía de estudio, razón por la cual puede descargarlas de nuestra web, sin cargo, ingresando a www.webelectronica.com.ar, haciendo clic en el ícono password e ingresando la clave dada en cada revista. La guía está en formato pdf, por lo cual al descargarla podrá imprimirla sin ningún inconveniente para que tenga la lección completa. El CD de la lección 1, de la etapa 1, lo puede descargar GRATIS y así podrá comprobar la calidad de esta CARRERA de Técnico Superior en Electrónica. A partir de la lección 2, el CD de cada lección tiene un costo de $25, Ud. lo abona por diferentes medios de pago y le enviamos las instrucciones para que Ud. lo descargue desde la web con su número de serie. Con las instrucciones dadas en el CD podrá hacer preguntas a su "profesor virtual" - Robot Quark- (es un sistema de animación contenido en los CDs que lo ayuda a estudiar en forma amena) o aprender con las dudas de su compañero virtual - Saberito- donde los profesores lo guían paso a paso a través de archivos de voz, videos, animaciones electrónicas y un sin fin de recursos prácticos que le permitirán estudiar y realizar autoevaluaciones (Test de Evaluaciones) periódicas para que sepa cuánto ha aprendido. Puede solicitar las instrucciones de descarga del CD que corresponde a esta lección, es decir, el CD Nº1 de la Cuarta Etapa y/o los CDs de las lecciones tanto de la Primera Etapa como de la Segunda Etapa de este Curso enviando un mail a [email protected] o llamando al teléfono de Buenos Aires (11) 4301-8804.

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Lección 2, Etapa 5 compuestos por 8 bits, misma cantidad que posee el bus de la memoria de datos; la memoria de datos está ubicada en localidades de memoria del tipo RAM, por lo que junto a los registros de configuración se encuentran las localidades de memoria RAM (también se les conoce con el nombre de registros de propósito general), en donde se pueden guardar los resultados de la ejecución de una instrucción. Esto quiere decir, que tanto los registros de configuración como los registros de propósito general, se encuentran ubicados en el mismo mapa de la memoria de datos.

Tabla 8

El mapa de la memoria de datos se encuentra dividido en diversos “bancos”, los cuales contienen a todos los registros con los que puede contar un microcontrolador PIC, cada uno de los bancos puede ser accedido desde el código del programa que se le cargue a un microcontrolador. Por lo tanto, para configurar las diversas herramientas del microcontrolador, primero se debe ubicar cuál o cuáles registros serán manipulados, para de esta manera direccionarlos en el correspondiente banco que contiene los registros de interés, este proceso requiere del empleo de una descripción adecuada, la cual será la única manera de accederlos para que se puedan manipular los registros de configuración.

Figura 8

En la tabla 8 vemos los registros de configuración ubicados en el banco 0. En la figura 8 se muestra la imagen del mapa de memoria de datos, la cual contiene a los registros de configuración y de propósito general. De la misma en la figura 8 se puede observar que por ejemplo para banco 0, la primera localidad comienza en 00h mientras que la última se ubica en 7Fh, lo cual equivale a tener un total de 128 localidades, teniéndose la misma cantidad de localidades para todos los bancos que pueda tener el microcontrolador. En la tabla 9 vemos los registros de configuración ubicados en el banco 1. También se observan los espacios asignados a los registros de configuración, en los cuales si de manera arbitraria se les hace llegar un valor distinto al que debe estar presente, le estaremos cambiando al microcontrolador su forma de trabajo. Además, se cuenta con los registros de propósito general, en donde podremos almacenar datos que de acuerdo al programa que elaboremos son impor tantes. Normalmente los 2 primeros bancos (banco 0 y banco 1) es en donde se concentran la mayoría de los registros

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Etapa 5

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Práctica de configuración impor tantes, mientras que en los bancos restantes (banco 2 y banco 3) se tiene un reflejo de dichos registros de configuración. La impor tancia de los bancos 2 y 3 radica en que en ellos se encuentra una buena cantidad de localidades de registros de propósito general, en donde podremos guardar datos si es que se requiere.

Tabla 9

Los registros de configuración reflejados sirven para realizar un acceso rápido, si es que ya se tiene direccionado un determinado banco, esto nos puede ayudar a ahorrar código para no estar cambiando de banco. En las tablas 8 y 9 se muestran los registros correspondientes al banco 0 y 1, además de los bits que los conforman, en las tablas se ilustra de igual manera en qué localidad se encuentran los registros, así como el valor que adquieren una vez que es inicializado el microcontrolador mediante un reset. Por razones de espacio, no podemos continuar describiendo este tema. En la parte teórica del CD correspondiente a la segunda lección de esta quinta etapa del Curso de Técnico Superior en Electrónica se describien los registros de configuración que generalmente se emplean en cualquier proceso. También se brindan nociones básicas de programación, el manejo del entorno de programación MPLAB y deberá aprender a construir circuitos micocontrolados con PIC.

PRIMERAS CONCLUSIONES Si en una frase tuviera que definir que es un microcontrolador, creo que lo más acertado sería definirlo como un controlador de entrada/ salida con capacidad de decisión. Para poder explicar el funcionamiento de un microcontrolador, primero vamos a intentar comprender el concepto de tensión o diferencia de potencial. El ejemplo más simple de generador de tensión es una pila, esta pose dos polos + y – y como característica principal, esta la diferencia de potencial que puede generar, normalmente los valores estándar suelen ser 1,5V, 4,5V, 9V y 12V. Si ponemos una bombilla entre sus bornes, figura 9, ésta se encenderá por que la diferencia de potencial hará que circule una corriente, si desconectamos uno de los bornes, la bombilla se apagara, porque al no haber diferencia de potencial no circulará corriente. Una fuente de alimentación es básicamente un circuito que transforma los 230V AC de la tensión de red a la tensión continua que nosotros queramos; como si trabajáramos con una pila (por ejemplo 5V).

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Lección 2, Etapa 5

QUINTA ETAPA DE LA CARRERA:

TÉCNICO EN ELECTRÓNICA Y MICROCONTROLADORES Al comenzar los estudios de esta etapa el alumno ya posee conocimiento sobre las leyes fundamentales de la electrónica y estudió el comportamiento de los semiconductores, habiendo realizado prácticas con instrumental básico de taller. También estudió las familias lógicas, el comportamiento de las principales compuertas, conoce las leyes fundamentales de la electrónica digital, sabe realizar síntesis de funciones y se capacitó en el funcionamiento de programas simuladores que le permiten tomar experiencia con circuitos integrados complejos. Está capacitado en el manejo de las técnicas digitales y su interacción con las diferentes tecnologías electrónicas. Es por eso que en esta etapa se especializa en una de las ramas más importantes de la electrónica digital: “Los Microcontroladores”. En la primera lección se estudia qué son los microcontroladores, cuáles son sus características, las diferentes estructuras, dónde se los emplea, cómo fueron evolucionando y cuáles son los bloques que los integran. La segunda lección está destinada a explicar la estructura interna de los microcontroladores de Microchip, nos referimos a los PICs, quizá los más conocidos del mercado. El alumno aprenderá a programar en lenguaje Assembler y hará prácticas con dichos componentes. La tercera lección trata sobre una familia basada en los PICs de Microchip; nos referimos a los microcontroladores PICXE, quienes poseen un entorno de desarrollo bastante amigable con el que el alumno aprenderá a manejarlos en forma intuitiva, mediante diagramas de flujo y la conversión de programas a lenguaje Basic. En la cuarta lección se estudian los microcontroladores AVR de Atmel, mostrando la diferencia existente con los PIC de Microchip y cuáles son sus ventajas. Comienza a programar en lenguaje C y empieza a desarrollar sistemas microprocesados. Llega el momento de conocer a la plataforma Arduino, tema excluyente de la quinta lección de esta quinta etapa y, quizá, la más importante desde el punto de vista de su formación como “Técnico en Microcontroladores” ya que combina las diferentes plataformas, incorporando la conocida “Basic Stamp” para el desarrollo de sistemas complejos con microcontroladores. La última lección de la quinta etapa está destinada al estudio de microcontroladores específicos, comenzando por los MCH de Motorola, siguiendo con los TDA de Phillips, los COP de National, etc. Al término de esta lección, y luego de rendir los Test de Evaluación Correspondientes, tendrá el Título de “Técnico en Electrónica y Microcontroladores”

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Etapa 5

Los microcontroladores van encapsulados en pastillas ( llamadas chips) con un montón de patillas ( llamadas pins). Cada pin tiene su función y básicamente las podemos catalogar en tres tipos: 1. De alimentación: La función de estas patillas es la de suministra al integrado el voltaje necesario para poder funcionar (generalmente +5V). Hay dos patillas para esta función, un pin para + (llamado generalmente Vdd ó Vcc) y un pin para – (llamado generalmente GND ó Vss). Es decir si tenemos una pila de +5v y conectamos el + a Vss y el – a GND el chip se activará. 2. Especiales: Son patillas necesarias para el funcionamiento interno del procesador, por ejemplo, las patillas OSC1 y OSC2 en las que se coloca el Xtal del oscilador o la patilla MCLR que sirve para inicializar el integrado. 3. De entrada/ salida: Suelen ser la mayoría y su función es la comunicar el microcontrolador con el exterior. Para realizar esto, el microcontrolador es capaz de poner un determinado pin a 1 haciendo que por esa patilla aparezcan +5V de tensión o a 0 haciendo que la tensión sea 0 ( observa que esto es lo mismo que decir que cuando ponemos un 1, hacemos que el integrado conecte una pila entre la salida y masa y cuando ponemos un 0 la desconecte) con esta tensión, podemos activar, por ejemplo, un led, un relé, etc..., como además la velocidad a la que podemos conectar y desconectar esta señal es muy alta ( para el 16F84 con xtal de 4MHz la podemos activar y desactivar un millón de veces por segundo), podemos generar trenes de datos binarios con los que podremos controlar una pantalla, un puerto RS232, etc. Del mismo modo el integrado puede detectar el nivel de tensión que hay en un pin; si conectamos una pila de 5V entre el pin y GND nos dirá que en ese pin hay un 1, si la desconectamos nos dirá que hay 0. Casi todas las patillas del microcontrolador están destinas a enviar y recibir información del exterior y para poder procesar esa información y decidir que es lo que tiene que hacer en cada momento, dispone de un pequeño ordenador que posee una memoria de tipo ROM (EEPROM, OTP FLASH) en la que se almacenan las instrucciones del programa, una pequeña memoria RAM en la que se almacenan los datos y variables que necesita el programa y una memoria EEPROM, en la que se pueden almacenar ciertas variable o parámetros que no nos interesa que se pierdan si el sistema se apaga. El alumno comenzará aprendiendo a usar el microcontrolador PIC16F84 que posee las siguientes características: Memoria FLASH de 1k x 14 bits, en la que almacenaremos el programa. Memoria RAM de 68 x 8 bits, en la que almacenaremos los datos del programa. Memoria EEPROM de 64 x 8 bits. 1 Timer TMR0. 4 fuentes de interrupción. 13 líneas de entrada/ salida divididas en dos puertos RA y RB. Una ULA (unidad aritmético lógica) de 8 bits con banderines de Z (cero) C (acarreo) DC (semi-acarreo). 1 Watchdog timer. Este dispositivo sirve para vigilar ( Watchdog significa perro guardián) que el microcontrolador funcione correctamente. Es básicamente un contador que cuando llega al final de la cuenta resetea el microcontrolador, para evitar que esto pase hay que introducirle, cada cierto tiempo, una palabra clave en un registro, si el microcontrolador esta colgado esto no se hará y el WDT reseteará el integrado. Power up reset. Este dispositivo permite al circuito inicializarse cuando la alimentación pasa desde 0 voltios a +5v, pero no funciona ante un Brown-out, es decir, la alimentación cae por debajo del nivel mínimo necesario para que el integrado funcione pero luego vuelve a subir sin llegar a 0. J

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Impresoras Láser

Primeros Pasos Para el mantenimiento y la reParación de

imPresoras láser

Tal como explicamos en el Saber Electrónica Nº 315, las impresoras laser funcionan de un modo parecido a las fotocopiadoras. En este caso un láser graba en un tambor la imagen mediante impulsos eléctricos. Este tambor se impregna de tinta por un tóner y el tóner imprime por contacto o por calor en el papel. La electricidad estática favorece todo este proceso. Para imprimir a color con la tecnología láser el tambor debe pasar por el papel cuatro veces o usar cuatro tambores diferentes. Se usa la combinación de colores CMYK, cian, magenta, amarillo y negro.

 Los tóner son algo más caros que los cartuchos para las impresoras de inyección de tinta, aunque el número de copias realizadas con éstos es mucho mayor. Los tóner de color tienen un precio más elevado que los negros. Evidentemente, para realizar el mantenimiento de estos equipos es preciso “conocerlos” y, para ello, nada mejor que contar con su manual de servicio, sin embargo, existen una serie de problemas comunes a la mayoría de las impresoras y procedimientos que se pueden realizar en forma preventiva, aún sin contar con la bibliografía apropiada. En este capítulo veremos cuáles son algunos problemas de impresión comunes, y los pasos a seguir para algunos casos que llegan al taller. Coordinación: Ing. Luis Horacio Rodríguez - [email protected] En base a artículos publicados en Saber Electrónica

FunCIonamIEnto abREvIado dE una ImpRESoRa LáSER En la figura 1 se muestra la imagen que repre-

senta el funcionamiento de una impresora láser. La comunicación de la impresora laser con el circuito controlador de la PC colocan al equipo en la cola de impresión y luego traduce los datos de

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Funcionamiento, Mantenimiento y Reparación de Impresoras impresión. El procesador de imagen de trama (RIP ) convierte las imágenes y el texto en una matriz virtual de pequeños puntos. La parte principal de la impresora es el tambor fotoconductor (que es un cilindro con un recubrimiento especial que recibe una carga positiva o negativa del rodillo) o, en algunas impresoras, un cable de corona. Un rayo láser, analiza el tambor a una velocidad de conmutación por intervalos y desvía el haz fuera un espejo giratorio, cargado horizontalmente en líneas precisas. Cuando el haz del rayo láser se enciende intermitentemente, se invierte la carga de pequeñas manchas en el tambor, correspondiente a los puntos que se van a imprimir en negro. Después de que el láser explora una línea, el motor del tambor avanza paso a paso y el láser repite el proceso de exploración, todo, por supuesto, a una velocidad considerable. La parte del tambor explorada por el láser se encuentra con el rodillo revelador que está recubierto con las partículas de tóner cargadas procedentes de la tolva de tóner, que forma parte del cartucho de tóner. El tóner cargado se adhiere a las áreas descargadas del tambor, permitiendo la reproducción, a la inversa, fijando las imágenes y el texto . Luego, un conjunto de correa o rodillo toma el papel que está en el interior de la bandeja y un rodillo de transferencia o alambre de carga aplica una carga opuesta a la del tóner en papel. A medida que la hoja de papel se encuentra con el tambor, se produce la transferencia del tóner presente en el tambor al papel. A continuación, una cuchilla de limpieza, limpia el tambor y el proceso continúa en un flujo circular . Las impresoras láser a color funcionan de manera similar, pero el papel pueden requerir cuatro pases por el tambor de tóner de cuatro colores. Alternativamente, la impresora puede

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Figura 1 transferir cada capa de color a una cinta intermedia antes de aplicarlo a la de papel, o emplear cuatro conjuntos de tambor/tóner. Por último, la página, con su impronta de tóner que aún no está fijo en el papel, alcanza un rodillo de calor y un rodillo de presión, de esta manera, el tóner que está en el papel, que contiene resinas y algunas veces cera, se funde en la página . Luego, las hojas son conducidas a la bandeja de salida. Si bien no es objeto de este texto explicar el funcionamiento del circuito electrónico de la impresora, en la figura 2 podemos observar el diagrama en bloques de la tarjeta madre de una impresora HP LaserJet 1200. Aclaramos que mientras editamos este texto se está preparando el segundo volumen sobre Mantenimiento y Reparación de Impresoras en base al manual de servicio del mencionado equipo.

mantEnImIEnto y pRobLEmaS ComunES

dE ImpRESIón

Mediante procedimientos de mantenimiento preventivo regulares puede evitar muchos problemas de impresión, aunque es probable que aún haya ocasiones en las que descubra que la sali-

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M antenIMIento da de su impresora no está a la altura de sus estándares habituales, o que la impresora no funciona en absoluto. Al enfrentar un problema de impresión, a veces puede ser difícil determinar si éste se origina en su aplicación, en el controlador de impresora de la computadora o en el hardware de la impresora. En muchos casos, puede aplicar una metodología estándar de resolución de problemas de impresión. Por ejemplo, si experimenta el mismo problema de impresión al generar una página de prueba desde el panel de control de la impresora que cuando imprime un documento desde su PC, puede descartar la computadora, el controlador y la conexión de la impresora como fuentes del problema, y comenzar a examinar la impresora. Si el mismo problema se presenta con diferentes controladores, es probable que pueda descartar el controlador como la causa (a menos que el fabricante produjera varias versiones del controlador con el mismo error). También la consistencia es un factor importante al resolver problemas de la impresora. Si una página de cada diez presenta problemas, por lo general puede descartar el software como causa y empezar a observar el hardware, como el cable de conexión y la impresora. Las secciones siguientes examinan algunos de los problemas que se ven más comúnmente en las impresoras. Dividiéndolos en categorías de acuerdo al origen del problema. Sin embargo, estas categorías no deben tomarse en forma estricta, ya que algunos de los problemas pueden tener varias causas diferentes. Es importante entender que ninguno de los procedimientos que se describen en las siguientes secciones debe sustituir a las instrucciones de mantenimiento y resolución de problemas proporcionadas con su impresora. Su impresora podría utilizar componentes y diseños que difieran sustancialmente de los descritos en este capítulo, y el fabricante debe ser siempre la primera autoridad en cuanto a procedimientos de mantenimiento de hardware y resolución de problemas. Aclaramos que, si bien en este capítulo nos referimos a las impresoras láser, muchos de los problemas comentado hacen referencia a las impresoras de chorro de tinta, dado que entendemos que el lector necesita conocer los detalles que brindamos.

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LoS pRobLEmaS ComunES dE HaRdwaRE Por lo regular, los problemas de impresión son resultado de los suministros, como el tóner o el papel. Si el cartucho de tóner está casi vacío o si algo de tóner suelto se incrusta en los componentes internos de la impresora, la calidad de la salida impresa puede degradarse de varias maneras. Del mismo modo, el papel húmedo, doblado, arrugado o insertado en la charola en forma incorrecta puede causar muchos problemas. Revise siempre estos elementos antes de asumir que falla el hardware interno de la impresora: - Impresión borrosa. En una impresora láser, los caracteres borrosos son resultado, probablemente, del uso de papel ligeramente húmedo. En una impresora de inyección de tinta, los caracteres borrosos o manchados pueden ser resultado de utilizar varios tipos de papel inapropiados para este tipo de impresión. Esto también puede ocurrir si hay un problema con la conexión entre el cartucho de impresión y el soporte. Intente reinstalar el cartucho de impresión. - densidad de impresión variable. Si descubre que algunas áreas de la página están más oscuras que otras al usar una impresora láser, es probable que el problema se deba a la distribución del tóner sobre el fotorreceptor. La causa más común de esto es una distribución desigual del tóner al agotarse su contenedor. Retirar el cartucho de tóner y agitarlo de un lado a otro redistribuye el tóner y hace que fluya uniformemente. También puede usar esta técnica para obtener unas cuantas páginas más después de que la impresora haya registrado el error "tóner bajo". Si su impresora produce en forma consistente páginas con la misma densidad variada de impresión, el problema podría ser la ubicación de la impresora: si la unidad no descansa sobre una superficie nivelada, el tóner puede pasar hacia un extremo del cartucho, afectando su distribución sobre la página. También es posible que su impresora tenga una fuga de luz que provoque que un área del fotorreceptor se exponga a más luz ambiental que otras partes. En ocasiones, alejar la impresora de una fuente de luz brillante puede remediar este problema. - Corotrones sucios o dañados. Los corotrones de una impresora láser (alambres corona)

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Funcionamiento, Mantenimiento y Reparación de Impresoras

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Figura 2

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Funcionamiento, Mantenimiento y Reparación de Impresoras aplican cargas electrostáticas al fotorreceptor y al papel. Si el corotrón de transferencia (el cual carga el papel) tiene residuos de tóner o fragmentos de papel sobre él, puede aplicar una carga desigual y esto se traducirá en líneas blancas difusas o borrosas que corren en forma vertical sobre sus páginas impresas. Las páginas todas en negro o en blanco pueden ser causadas por un cargador o un corotrón de transferencia rotos (respectivamente). Por lo regular, un cartucho de tóner que contiene el tambor fotorreceptor también incluye el corotrón de carga, de modo que reemplazar el cartucho puede remediar algunos de estos problemas. También puede limpiar (¡con suavidad!) un corotrón sucio con un hisopo de esponja u otro material libre de pelusa recomendado por el fabricante. Si emplea algodón asegúrese de no dejar fibras sobre los alambres. Normalmente, el corotrón de transferencia está integrado dentro de la impresora (y no en el cartucho) y requerirá de servicio profesional si se rompe. Estos componentes están hechos de alambres frágiles, de modo que tenga mucho cuidado al limpiarlos. - Líneas blancas verticales bien definidas. Una línea blanca bien definida que se extiende en forma vertical a todo lo largo de sus páginas impresas en láser y que no desaparece al agitar el cartucho de tóner, es probable que sea causada por suciedad o impurezas en la unidad reveladora, lo cual impide que ésta distribuya el tóner de manera homogénea sobre el fotorreceptor. Una vez más, si el cartucho de tóner incluye la unidad reveladora, el arreglo más fácil es reemplazarlo. Si no, su impresora podría tener un mecanismo que le permita retirar el rodillo revelador para limpieza o, incluso, una herramienta diseñada para quitar la suciedad del rodillo estando en su lugar. Quizá también sea posible limpiar el rodillo deslizando la esquina de una hoja de papel hacia las ranuras que están entre el rodillo y las hojas metálicas a cada lado de éste. - áreas espaciadas regularmente. Si las páginas impresas en láser muestran consistentemente una o varias áreas sin imprimir, la causa podría ser una raspadura u otro defecto en el tambor fotorreceptor, o una acumulación de tóner sobre el rodillo de fundición. A menudo puede saber la diferencia entre estos dos problemas por la distancia entre las áreas sin imprimir sobre la

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página. Si dichas áreas se presentan con una separación menor a ocho centímetros (en forma vertical), es probable que el rodillo de fundición esté ocasionando el problema. Debido a que el tambor fotorreceptor tiene un mayor diámetro que el rodillo en cuestión, las áreas sin imprimir que produce estarán más separadas o tal vez aparezca sólo una por página. Ambos problemas deben resolverse reemplazando un cartucho de tóner que contiene el tambor fotorreceptor y la almohadilla de limpieza del fundidor (una almohadilla impregnada con aceite que se presiona contra el rodillo fundidor para remover el exceso de tóner). De no ser así, es probable que tenga que reemplazar el montaje del tambor o la almohadilla de limpieza del fundidor por separado. Algunas impresoras requieren de servicio profesional para sustituir el tambor fotorreceptor. - Impresión gris o fondo gris. Al gastarse el tambor fotorreceptor de una impresora láser, comienza a sostener menos carga, y se adhiere menos tóner al tambor, lo que da como resultado una impresión que es más bien gris que negra. En las impresoras que incluyen el tambor como parte del cartucho de tóner, esto no es un problema ya que el tambor se cambia con frecuencia. Las impresoras que usan el tambor por periodos más prolongados tienen un control de densidad de impresión que les permite aumentar en forma gradual la cantidad de tóner que dispensa la unidad reveladora al gastarse el tambor. Sin embargo, finalmente tendrá que cambiar el tambor; en ese momento, deberá llevar el control de densidad de impresión de vuelta a su posición original, o podría encontrarse con que sus impresiones tienen un fondo gris debido a que el revelador está aplicando demasiado tóner al tambor fotorreceptor. - tóner suelto. Si las páginas que salen de su impresora láser tienen tóner sobre ellas que puede usted borrar o dispersar, el tóner no se fundió en forma adecuada. Por lo regular, esto significa que el fundidor no está alcanzando la temperatura necesaria para derretir el tóner por completo y fundirlo sobre la página. Un problema de este tipo requiere, casi siempre, de atención profesional. - Línea negra vertical sólida. Una línea negra vertical que atraviesa toda la longitud de varias páginas consecutivas es signo de que el

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M antenIMIento cartucho de tóner de su impresora láser podría estar casi vacío. Agitar el cartucho puede eliminar el problema, pero a fin de cuentas tendrá que reemplazarlo. - papel atorado con frecuencia. El manejo del papel puede ser una parte delicada del mecanismo de la impresora que es afectado por varios elementos. El que la impresora se atore puede ser ocasionado porque el papel se cargue en forma incorrecta en la bandeja de alimentación, el papel esté húmedo o arrugado, o por usar el tipo de papel equivocado. Es normal que el papel se atore en ocasiones, pero que suceda de manera constante puede indicar que está utilizando papel muy pesado o con demasiada textura, de forma que resulta inadecuado para la impresión láser. Los atascos de papel también pueden suceder cuando la impresora no descanse sobre una superficie nivelada. Con frecuencia, un punto débil en el manejo del papel son los sobres, en especial en los casos de impresoras láser antiguas y de inyección de tinta de bajo costo. Debido al grosor desigual, tienden a producir un alto porcentaje de atascos. Incluso si su impresora está diseñada para manejar varios sobres, si tiene problemas, considere alimentarlos uno a uno, o utilice otro medio, como etiquetas transparentes, para imprimir los datos. - aparecen páginas en blanco entre las páginas impresas. El papel húmedo, arrugado o muy comprimido puede causar que dos o más hojas se alimenten a la impresora a la vez. Para evitarlo, almacene su papel en un lugar fresco y seco, no apile las resmas demasiado alto y ventílelas antes de insertarlas en la charola de alimentación. Este problema también puede ser causado por la carga de diferentes tipos o tamaños de papel al mismo tiempo en la bandeja de entrada. Nota: antes de investigar un problema del papel, asegúrese de revisar la configuración de la impresora. Algunas impresoras, en especial en redes, están configuradas pora usar una página en blanco para separar los trabajos de impresión. - Errores de desbordamiento de memoria/ exceso de flujo de la impresora. Estos errores indican que el trabajo que envió a la impresora era demasiado complejo o constaba de más

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datos de los que el búfer podía manejar. El origen puede ser el uso de demasiadas fuentes, texto demasiado denso, o gráficos muy complejos. Puede resolver este problema simplificando su documento o instalando más memoria en la impresora. También puede intentar ajustar la especificación de protección de página en el controlador de su impresora (vea la opción anterior).

pRobLEmaS dE ConExIón - Galimatías. Si su impresora produce página tras página de caracteres "basura" aparentemente aleatorios, es probable que el problema sea que la impresora no pudo reconocer el PDL utilizado por el trabajo de impresión. Por ejemplo, un trabajo de impresión PostScript debe comenzar con los dos caracteres %!. Si la impresora no recibe estos caracteres, el resto de los datos del trabajo se imprime como ASCII. Por lo regular, este tipo de problema es el resultado de algún tipo de falla de comunicación entre la PC y la impresora. Revise que las conexiones de cable estén seguras y que éste no se encuentre dañado. Si el problema ocurre de manera consistente, podría ser el resultado de un puerto mal configurado en la PC, en particular si está utilizando un puerto serial. Revise los parámetros del puerto en el sistema operativo. Un puerto serial debe estar configurado para usar 8 bits de datos, un bit de parada y ninguna paridad (N-8-1). Usar el controlador de impresora equivocado también producirá un galimatías. Si tenía como predeterminada una impresora de inyección de tinta y cambió a una láser, pero omitió configurar ésta como predeterminada, sus trabajos de impresión producirán basura, a menos que envíe los trabajos de manera específica a la impresora láser. En forma similar, omitir girar un conmutador para usar la impresora que desea causará también este tipo de error. Por lo tanto, muchos de estos problemas se deben a un error del operador. Siempre que cambie a una nueva impresora asegúrese de configurarla como la predeterminada. Además, para evitar errores de conmutación, considere agregar un segundo puerto paralelo para la otra impresora o utilizar las nuevas impresoras compatibles con USB, si su computadora es compatible con esta especificación. - La impresora no notifica a windows cuando se termina el papel. Cuando se atora u otro

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Funcionamiento, Mantenimiento y Reparación de Impresoras problema. Esto indica un problema de comunicaciones entre la impresora y la PC. Revise el cable de la impresora y sus conexiones en ambos extremos. Algunos fabricantes recomiendan utilizar un cable que se apegue al estándar IEEE1284. Nota: Los cables IEEE-1 284 no funcionan en sus modalidades avanzados EPP/ECP, a menos que su puerto de impresora también esté configurado para el modo IEEE 1 284. Para conocer los detalles, consulte la documentación de su sistema. - Comunicaciones intermitentes o interrumpidas, o un trabajo parcial seguido de un galimatías. Las interrupciones en la comunicación entre la computadora y la impresora pueden hacer que se pierdan datos en tránsito, dando como resultado la impresión parcial de trabajos o ninguna salida en absoluto. Además de un cable defectuoso, estos problemas pueden ser el resultado del uso de hardware adicional entre el puerto de impresora y la impresora. Los conmutadores que se usan para compartir una impresora entre varias computadoras y los periféricos que comparten el puerto paralelo con la impresora (como, por ejemplo, unidades de CD-ROM) son en particular propensos a generar problemas como este. - Error de puerto ocupado o la impresora se pone fuera de línea. Estos errores pueden ocurrir cuando un puerto con capacidad extendida (ECP) envía datos a una impresora a una velocidad mayor a la que ésta puede manejar. Puede remediar el problema utilizando el Panel de Control del Sistema en Windows para cargar el controlador de puerto estándar de impresora en lugar del controlador ECP. - métodos de reporte de errores. Algunos modelos de impresoras LaserJet de HP (como las LaserJet II y III) reportaban los errores con un código numérico que se mostraba en sus paneles de estado LCD. Otros modelos usan una serie de luces intermitentes para señalar errores. En estos casos observe el número de error o el patrón de luces intermitentes y revise el manual o la información en línea para determinar el problema y su solución.

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pRobLEmaS dEL ContRoLadoR La mejor forma de determinar si una impresora está ocasionando un problema en particular es dejar de usarla. Si un problema de impresión desde una aplicación de Windows desaparece al imprimir un listado de directorio emitiendo el comando DIR > LPT1 desde el indicador de comandos de DOS, puede saber con seguridad que necesita instalar un nuevo controlador de impresora. Otros problemas del controlador comprenden los siguientes: - Se enciende la luz de salto de hoja pero no se imprime nada. Esto indica que la impresora tiene en su búfer menos de una página completa de datos y que la computadora omitió enviar un comando de salto de hoja para expulsar la página. Esto ocurre con frecuencia cuando se imprime desde un indicador de comandos de DOS o desde una aplicación sin el beneficio de un controlador de impresora, o cuando se usa la tecla Impr Pant desde DOS o dentro de las pantallas de configuración del BIOS, aunque también puede ser el resultado de un mal funcionamiento del controlador. Algunos controladores (en particular los de PostScript) ofrecen una opción para enviar un salto de hoja adicional al final de cada trabajo de impresión. De no ser así, usted debe expulsar la página manualmente desde el panel de control de la impresora. - Impresión de fuentes incorrectas. Prácticamente todas las impresoras láser tienen una selección de fuentes integradas y, de manera predeterminada, la mayoría de los controladores las usan en vez de las fuentes similares TrueType o PostScript Type 1 instaladas en la computadora. En ocasiones, sin embargo, puede haber una notable diferencia entre las dos fuentes y el texto impreso podría no lucir exactamente como el de la pantalla. Las discrepancias ligeras entre las fuentes también pueden hacer que los saltos de página en la salida impresa difieran de los de la pantalla. Nota: debido a que distintas impresoras usarán las fuentes TrueType o Type 1 de manera diferente, debe usted seleccionar la impresora con la que imprimirá su documento antes de guardar éste. Después de seleccionar la Impresora debe recorrer el documento y buscar

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M antenIMIento problemas debidos a saltos de página que se hayan desplazado, cambios en los márgenes u otros problemas. También debe realizar este procedimiento antes de enviar su documento por fax a través de un módem debido a que la resolución del fax es, en la mayoría de los casos, de un máximo de 200 ppp, esta menor resolución puede generar cambios mayores en el diseño, incluso con fuentes escalables como las TrueType o PostScript Type 1.

pRobLEmaS dE LaS apLICaCIonES - El error márgenes fuera de rango. La mayoría de las impresoras láser tienen un borde alrededor de los cuatro lados de la página, de un poco menos de un centímetro, que el tóner no puede alcanzar. Si configura una aplicación para usar márgenes menores a este borde, algunos controladores pueden generar este mensaje de error, mientras que otros simplemente truncan la salida para ajustarla al tamaño máximo imprimible de la página. Si su aplicación o controlador no generan un mensaje de error y no le dan la oportunidad de introducir una especificación correcta del margen, asegúrese de revisar el manual de su impresora para determinar las especificaciones de márgenes posibles antes de imprimir. Algunas aplicaciones ofrecen una opción “ajustar impresión" que ajusta en forma automática el documento para que quepa en la página en caso de que haya cometido un error al especificar los márgenes. Estas opciones funcionan cambiando el tamaño de la fuente o ajustando los saltos de línea y página. Esta opción puede resultar útil, pero realice una vista previa antes de utilizarla a ciegas.

pRobLEmaS dE ImpRESIón En REd - no es posible imprimir en una impresora en red. Asegúrese de tener derecho de acceso a la impresora; debe iniciar una sesión en la red para poder utilizar cualquier recurso en red. Si su impresora es un recurso de igual a igual, quizás tenga que proporcionar una contraseña. Si la impresora está en una red Linux, Novell NetWare, UNIX o Windows NT 2000, contacte al

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administrador de la red para hacer que se agregue la impresora a su lista de permisos. Asegúrese de que la impresora esté diseñada para uso en red; si nadie más que el usuario conectado directamente a ella puede utilizar la impresora, pero las especificaciones de red son correctas, la impresora podría no ser adecuada para uso en red. Revise esta característica antes de comprar. Para imprimir desde una impresora de MSDOS, debe asociar un puerto, LPT, COM o USB a la cola de impresión; para imprimir desde una aplicación de Windows, puede usar un nombre de cola de impresión de tipo UNC (Convención de Denominación Universal). Recuerde que, aunque le parezca ridículo hablar de puerto paralelo (LPT) la experiencia me indica que una gran parte de la población rural que se dedica al servicio técnico, posee equipos con sistemas operativos algo antiguos y computadoras que aún poseen este puerto e impresoras con matriz de puntos. - Los trabajos sencillos se imprimen pero no los complejos. Ajuste la sincronización en la ficha de propiedades de la impresora para la impresora en red. - para algunos usuarios, la impresora imprime un galimatías. Ciertos usuarios de la red podrían estar utilizando el controlador de impresora equivocado; instale el controlador correcto.

REpaRaCIón dE ImpRESoRa LáSER La impresora es, sin dudas, uno de los periféricos más castigados en el ámbito informático. Por un lado, se la somete a condiciones extremas de trabajo: están aquellas a las que casi nunca se les da uso y otras que son expuestas a una actividad constante. En cualquiera de las dos situaciones, las posibilidades de avería son muchas. Una impresora que no trabaja nunca es propensa a concentrar más polvillo en sus partes móviles, que endurece la grasa lubricante y provoca roturas al momento de volver al trabajo. Ni hablar de la tinta acumulada en los inyectores, que, al secarse, puede taparlos definitivamente. Por otra parte, la impresora que trabaja en forma constante, como han de suponer, sufre un desgaste mayor, y requiere de una asistencia paulatina.

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Funcionamiento, Mantenimiento y Reparación de Impresoras También está el tema de los insumos: cartuchos reciclados con tintas de dudosa calidad, hojas de papel mal compactadas, lubricantes inadecuados y otras tantas alternativas económicas suelen provocar más estragos que soluciones. En el caso de este servicio, tratamos una impresora láser destinada a un servidor de impresión, conectado a no menos de 20 computadoras que envían trabajo en forma constante. Su actividad es tan excesiva como fundamental. Apenas una mañana de ausencia, significa una pérdida más que considerable Figura 3 - Este es el equipo analizado: una Hewlett-Packard para el propietario. No es Laserjet 5L, conectada a un servidor de impresión. muy difícil suponer, entonces, cuál fue el grado de Dada la urgencia del caso, decidimos traslaurgencia cuando ésta entró en nuestro laboratodarnos en persona hasta el lugar de los hechos. rio de análisis. Una vez allí, desconectamos el servidor para evitar la entrada de más trabajos y nos dispusimos a desarmar el equipo. LoS HECHoS Muy temprano a la mañana, cuando ni siquiera habíamos terminado nuestro desayuno, un e-mail ingresaba en nuestra casilla con el siguiente asunto: “¡URGENTE!”. Esa combinación de mayúsculas y signos de admiración hacía suponer un inicio de jornada bastante agitado. Con el último sorbo de café todavía en la garganta, nos dispusimos a leer el cuerpo del mensaje. Este había sido enviado por el administrador de la red, indicando que la impresora había atascado los últimos diez trabajos enviados. La cola de impresión era tan grande como la desesperación de quien nos escribía.

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Figura 4 - Debajo de la bandeja de salida, encontramos este pequeño pulsador, que pone en marcha el sistema de testeo de fábrica.

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anáLISIS Antes de proceder con el desarme, hicimos una serie de pruebas con el equipo desconectado de la red. Debajo de la salida del papel hay un pequeño orificio que permite acceder directamente a un pulsador, figura 4. Para activarlo, insertamos un clip de papel abierto hasta que sentimos la pulsación. Esto hace que la impresora ponga en marcha el sistema de testeo de fábrica, realizando una impresión de prueba. Pudimos comprobar, entonces, que el papel era tomado sin problemas, pero queFigura 5 - Sobre el lateral izquierdo, se tiene acceso a los daba atascado antes de engranajes principales. Esto facilita en gran medida su anáasomar por la bandeja de lisis y lubricación salida, lo que hacía que se Se trataba de una Hewlett-Packard Laserjet arrugase por completo. A su vez, al no pasar por 5L, figura 3, un equipo que, si bien está disconti- el rodillo fusor, la tinta no se adhería a la hoja, de nuado, ofrece excelentes prestaciones para quie- modo que, con sólo frotar los dedos sobre la nes necesitan obtener documentos rápidamente impresión, ésta se corría por completo. No quey con una calidad aceptable. daba otra alternativa: había que desarmar el equipo. Este es un procedimiento muy simple para estos modelos de impresoras. En apenas unos minutos, se logra tener acceso a todo su mecanismo: sólo cuatro tornillos sostienen la cubierta, y un par más sujetan las partes móviles fundamentales. Los engranajes de tracción se ubican sobre el lateral derecho, y son de muy fácil acceso para realizar la lubricación. En este caso, si bien hacía falta renovar la grasa lubricante, esto no significaba una traba para el mecanismo (figura 5). Figura 6 - Este engranaje tiene apenas un par de impresioOtra pieza fundamental es nes desde su limpieza, aún así, es posible observar pelusa el rodillo que efectúa el trasadherida a su superficie, debido a la mala calidad del lado del papel desde la banpapel empleado. deja de entrada. Este suele

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Funcionamiento, Mantenimiento y Reparación de Impresoras impregnarse de la pelusa que se desprende de las hojas mal compactadas, lo que causa una pérdida de adherencia importante, figura 6. Cuando esto ocurre, el rodillo gira en falso sobre el papel, e impide que llegue a tiempo al mecanismo de salida. El resultado: queda atascado a mitad de camino. Como el equipo no estaba en su mejor condición, decidimos hacerle una limpieza de rutina, aplicando líquido adherente. Una vez terminado el proceso, ordenamos otra impresión de prueba, pero los resultados fueron los mismos. El paso Figura 7 - En esta foto podemos observar el rodillo fusor de siguiente fue concentrarnos color negro en la parte superior. Debajo, el rodillo de color en el mecanismo de salida. rojo es el encargado de realizar el arrastre final. Debajo del fusor, (figura 7) hay un segundo rodillo de tracción. Este es el poner en funcionamiento el fusor y el rodillo de que provoca el arrastre final, para que la hoja ter- arrastre de salida jamás se activaba. Entonces, la mine de adherir la impresión aplicada y salga por hoja seguía siendo empujada por el mecanismo la bandeja de salida. El calor que genera el fusor de entrada, pero no así por el de salida. Esto propuede afectar indirectamente al material que lo vocaba los síntomas ya descritos. compone. En este caso, ocurre algo similar a lo comentado para el mecanismo de entrada, con el agregado de que aquí la hoja suele quedar “pegada” al rodillo, enrollándose al mismo tiempo que se despedaza. Observando detenidamente el proceso, pudimos comprobar que ése no era el caso; el papel quedaba perfectamente posicionado, aunque notamos que, en realidad, este mecanismo nunca llegaba a activarse.

EL pRobLEma A esta altura, teníamos definido el eje del conflicto: el sistema encargado de

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Figura 8 - El destornillador nos señala la posición del sensor afectado, al centro de la bandeja de salida. La acumulación de pelusa y suciedad suele trabarlo en su posición de activado.

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M antenIMIento Ahora bien, ¿qué es lo que activa esta parte final del proceso? Un sensor ubicado sobre la bandeja de salida como el visto en la figura 8, es el encargado de activar los motores correspondientes. A pesar de la importancia de su correcto funcionamiento, está conformado por una pequeña leva de plástico que baja cuando el papel pasa por encima. Este movimiento activa el switch que pone en marcha la parte final de la impresión. Al observar detenidamente este elemento, notamos que la pelusa desprendida por el papel había atascado esta leva en su posición horizontal. Por eso mismo, el sistema se había bloqueado en forma permanente.

La SoLuCIón La solución para este caso fue muy simple. Usando un pincel de cerdas muy suaves, quitamos todos los restos de suciedad que rodeaban al sensor. Una vez limpio, realizamos una lubricación de rutina y probamos su accionar en forma manual. Luego, rearmamos el equipo, lo conectamos otra vez al servidor, y nos quedamos algunos minutos observando cómo las hojas

y

R epaRacIón

de I MpResoRas

L áseR

comenzaban a salir correctamente y una sonrisa se volvía a dibujar en la cara del administrador de la red. Lamentablemente, no pudimos disfrutar demasiado de este panorama, ya que un SMS en nuestro celular nos avisaba sobre el siguiente caso, que reflejaremos en la autopsia del próximo número.

¿Qué ES EL FuSoR? Durante el transcurso de esta nota, hacemos mención en repetidas ocasiones a lo que denominamos “fusor”. Se trata de un rodillo que, mediante un sistema eléctrico, adquiere una temperatura lo suficientemente elevada como para fijar el tóner al papel. Este elemento forma parte del proceso final de impresión, por lo que trabaja en conjunto con el mecanismo de salida. Su principal característica no es sólo el alto grado de calor que produce, sino también la rapidez con la que alcanza valores elevados. Para manipularlo, se deben tomar las precauciones del caso, ya que si lo tocamos con la mano al descubierto, podemos sufrir quemaduras de consideración. J

aPéndice

Funcionamiento de una imPresora láser

C

uando la imagen a ser impresa se envía por medio de un lenguaje de descripción de página, el primer trabajo de la impresora es convertir las instrucciones en un mapa de bits. Esto es hecho por el procesador interno de la impresora, y el resultado es una imagen (en memoria) de cada punto que será ubicado en el papel. Los modelos designados como Windows printers no tienen sus propios procesadores, así que la PC anfitrión crea el mapa de bits, grabándola directamente en la memoria de la impresora. Vea en la figura 1 una infografía que describe el funcionamiento de la impresora. El corazón es un pequeño tambor rodante (el cartucho

orgánico fotoconductor - OPC) con un revestimiento que le permite mantener una carga electrostática. Un láser recorre la superficie del tambor, colocando selectivamente puntos de carga positiva, que representarán la imagen de salida. El tamaño del tambor es el mismo que el del papel en el cual la imagen aparecerá, cada punto en el tambor correspondiendo a un punto en la hoja de papel. En el momento apropiado, el papel es pasado a través de un cable cargado eléctricamente que deposita una carga negativa en él. La carga selectiva es hecha por las interrupciones “on” y “off” del rayo o haz láser durante el escaneo del tambor, utilizando un complejo

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Figura 1 sistema de espejos y lentes giratorios. Estos espejos giran increíblemente rápido y en sincronización con las interrupciones del láser. Una impresora láser típica, puede perfectamente realizar millones de interrupciones cada segundo. El tambor rota para construir una línea horizontal por vez. Claramente, esto tiene que ser hecho de una manera muy eficiente. Cuanto más pequeña la rotación, más alta será la resolución de la página. La rotación de una impresora láser moderna es típicamente 1/600 de pulgada, dando 600 dpi de resolución vertical. Cuanto más rápidas sean las interrupciones “on” y “off” del láser, más alta será la resolución horizontal. Cuando el tambor rota para ser explorado con el láser, el área escrita se mueve hacia el tóner. El tóner es un polvo negro muy fino negativamente cargado, lo que causa que sea atraído hacia los puntos con cargas positivas en la superficie del tambor. Así, después de una rotación completa, la superficie del tambor contiene toda la imagen a imprimirse en la página. Luego, la hoja de papel (cargada positivamente) entra en contacto con el tambor, alimentado por una

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serie de engranajes lisos. Mientras completa su rotación va tomando el tóner del tambor a causa de su atracción magnética, transfiriendo así la imagen al papel. Las áreas del tambor cargadas negativamente no atraen el tóner, lo que resulta en las áreas blancas de la impresión. El tóner está especialmente diseñado para derretirse muy rápidamente, y un fuser (o fusor) aplica calor y presión al papel para hacer que el tóner se adhiera permanentemente. Por esto es que el papel sale de una impresora láser caliente al tacto. Por último, se debe limpiar el tambor de algún remanente de tóner, para poder comenzar el ciclo de nuevo. Hay dos formas de limpieza, físico y eléctrico. Con el primero el tóner que no ha sido transferido a la página es mecánicamente quitado de la página, y un colector de tóner de desperdicio lo deposita en un compartimiento. La limpieza

Figura 2

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M antenIMIento

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R epaRacIón

de I MpResoRas

L áseR

Figura 3 - La imagen representa las partes componentes de una impresora láser blanco y negro. En la mayoría de los casos, las conversaciones de la impresora laser con el circuito controlador de la PC PC (1) colocan al equipo en la cola de impresión y traduce los datos de impresión. El procesador de imagen de trama (RIP ) convierte las imágenes y el texto en una matriz virtual de pequeños puntos. El actor principal, sin embargo, es el tambor fotoconductor (2), que es un cilindro con un recubrimiento especial que recibe una carga positiva o negativa del rodillo “acharging” (3) o, en algunas impresoras, un cable de corona. Un rayo láser (4), analiza el tambor a una velocidad de conmutación por intervalos y desvía el haz fuera un espejo giratorio (5), cargado horizontalmente en líneas precisas. Cuando el haz del rayo láser se enciende intermitentemente, se invierte la carga de pequeñas manchas en el tambor, correspondiente a los puntos que se van a imprimir en negro. Después de que el láser explora una línea, el motor del tambor avanza paso a paso y el láser repite el proceso de exploración, todo, por supuesto, a una velocidad considerable. A continuación, la parte del tambor alcanzada (bañada) por el láser se encuentra con el rodillo revelador (6) que está recubierto con las partículas de tóner cargadas procedentes de la tolva de tóner (7), que forma parte del cartucho de tóner. El tóner cargado se adhiere a las áreas descargadas del tambor, permitiendo la reproducción, a la inversa, fijándo las imágenes y el texto . Mientras tanto, un conjunto de correa o rodillo (8) toma el papel que está en el interior de la bandeja (9), y un rodillo de transferencia o alambre de carga (10) aplica una carga opuesta a la del tóner en papel. A medida que la hoja de papel se encuentra con el tambor, se produce la transferencia del tóner presente en el tambor al papel. A continuación, una cuchilla de limpieza (11), limpia el tambor y el proceso continúa en un flujo circular . Las impresoras láser a color funcionan de manera similar, pero el papel pueden requerir cuatro pases por el tambor de tóner de cuatro colores. Alternativamente, la impresora puede transferir cada capa de color a una cinta intermedia antes de aplicarlo a la de papel, o emplear cuatro conjuntos de tambor/tóner. Por último, la página, con su impronta de tóner que aún no está fijo en el papel, alcanza un rodillo de calor (12) y un rodillo de presión, de esta manera, el tóner que está en el papel, que contiene resinas y algunas veces cera, se funde en la página . Luego, las hojas son conducidas a la bandeja de salida . eléctrica consiste en cubrir al tambor con una carga eléctrica uniforme, permitiendo que el láser pueda escribir de nuevo. Esto es hecho por un elemento eléctrico llamado cable corona. Ambos elementos, tanto el pad que limpia el

tambor como el cable corona, necesitan ser cambiados regularmente. Las impresoras láser pueden ser del tipo LED, figura 2. Estas impresoras LED son una alternativa más barata que las láser convencio-

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Funcionamiento, Mantenimiento y Reparación de Impresoras nales. El láser y los espejos son reemplazados por una línea fija de LEDs, de forma similar a como funcionan las máquinas de fax. A 300 dpi una impresora de este tipo tiene 300 LEDs por pulgada, a lo ancho de la página. La ventaja de este tipo de impresoras es, obviamente, el precio, porque la línea fija de LEDs la hacen más barata que una verdadera láser, que tiene muchas partes móviles. La desventaja tiene que ver con la calidad de impresión, porque la resolución horizontal es absolutamente fija, y no pueden aplicarse actualizaciones como en las verdaderas láser. Las impresoras LCD trabajan con un principio similar, usando un panel de cristal líquido como fuente de luz. En la figura 3 podemos observar las partes constituyentes de una impresora láser y la función que cada una cumple en el proceso de impresión

ImpRESoRaS LáSER CoLoR Las impresoras láser son usualmente dispositivos monocromáticos, pero como la mayoría de las tecnologías monocromáticas, puede ser adaptada al color. Cualquier color puede ser hecho por una combinación de cian, magenta, y amarillo, realizando cuatro pasadas a través del proceso electro-fotográfico, generalmente ubicando los tóners en la página uno a la vez, o construyendo la imagen a cuatro colores en una superficie intermedia de transferencia. Figura 4 La mayoría de las impresoras láser tienen una resolución nativa de 600 o 1200 dpi. Un modo a más baja resolución puede obtenerse variando la intensidad de sus spots láser o LED, pero logra puntos de tóner multinivel más rústicos, resultando más una mezcla de impresión con tono y medio tono que de tono continuo. La velocidad promedio varía entre 3 y 5

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ppm en color y 12 a 14 ppm en monocromo aunque en la actualidad hay equipos de gran desempeño que superan estas velocidades ampliamente. Un área clave del desarrollo, en la que la impresora LED de Lexmark ha sido pionera, es la de incrementar la velocidad de impresión a color hasta el nivel de las blanco y negro, mediante el procesamiento simultáneo de los cuatro tóners y logrando así imprimir en una sola pasada. Hay equipos que logran esto mediante un procesamiento completamente separado de los colores. La compactación que surge del uso de las series de LEDs, permite que la parafernalia asociada con una unidad de imagen láser pueda ser construida con cuatro cabezales de impresión. Los cartuchos de tóner C, M, Y y K son colocados en el sendero de papel y cada unidad tiene su propio tambor fotoconductivo. Por encima de cada unidad hay cuatro series de LEDs (de nuevo, una por cada color). Los datos pueden ser enviados a las cuatro cabezas simultáneamente. El proceso comienza por el magenta y pasa a través del cian y amarillo, con el negro siendo colocado último. Aparte de su velocidad, una de las ventajas principales de las láser color es la durabilidad de sus impresiones. Porque el tóner es fundido en el papel, en vez de absorbido por éste, como en las impresoras de inyección de tinta. En la figura 4 se pueden ver los componentes de una impresora láser color. J

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M o n ta j e Cada vez son más los equipos que poseen algún tipo de microprocesador en su interior, desde pequeños MP3, pasando por hornos de microondas y hasta modernas computadoras de automóviles. Para reparar una computadora, o cualquier equipo con procesador, no es necesario poseer conocimientos de computación, sino conocer cómo funciona. La diferencia fundamental entre los “microcontroladores” y computadoras con equipos electrónicos básicos consiste en que manejan señales digitales de muy alta frecuencia. En este artículo explicamos cómo es la estructura básica de una computadora, para saber cuáles son los bloques que la integran, cómo funciona un microprocesador elemental, para que pueda adquirir práctica de reparación en sistemas comunes y damos el montaje de un seguidor de señales de alta frecuencia para que pueda efectuar la búsqueda de fallas. Por: Luis Horacio Rodríguez - e-mail: [email protected]

Seguidor de SeñaleS Para reParación de comPutadoraS

D

esde que han aparecido las computadoras, se ha conseguido reducir diferentes bloques internos a un solo circuito integrado que, al comunicarse con circuitos periféricos, permite realizar un sinnúmero de operaciones almacenadas en un programa interno que es ejecutado a partir de datos que se ingresan desde el exterior. Al sistema así formado suele denominárselo "Computadora", la cual está integrada por cinco elementos a saber:

a) Un Procesador o Microprocesador (µP): es el encargado de ejecutar operaciones, estableciendo sistemas de prioridad en función de un programa interno almacenado en memorias. b) Una memoria de lectura y escritura o memoria de acceso al azar (RAM): donde suelen almacenarse los programas a ejecutar y los datos que deben ser procesados. c) Una memoria de lectura solamente (ROM):

que es aquélla en donde se almacena el programa inicial que le indica al microprocesador qué es lo que debe hacer desde el momento en que se enciende el equipo MICROCOMPUTADOR. El microprocesador no puede cambiar los datos almacenados en ROM pues si así lo hiciera, el µP no sabría qué es lo que tiene que hacer. d) Un reloj (CK): que el que va a definir las secuencias en que se van a ejecutar los diferentes pasos. Sincroniza todas las operaciones a realizar. e) Un dispositivo de entrada y salida (I/O): es el encargado de llevar información desde y hacia el µP con respecto a sistemas periféricos (teclados, pantallas, impresoras, disqueteras, etc.). Ahora bien, en la actualidad es muy común el uso de microcontroladores, que son pequeñas computadoras armadas dentro de un chip, con todos los bloques antes mencionados y que se usan en casi cual-

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Montajes quier equipo electrónico. Por todo lo dicho, el microprocesador debe manejar un montón de líneas que permitan decir con qué elementos externos al microprocesador se está trabajando (bus de direcciones) y otro tanto que permita cargar datos o arrojar resultados a los elementos periféricos seleccionados desde el bus de direcciones. Estas líneas que transportan los datos se denominan “bus de datos”. En la figura 1 se grafica un sistema microcomputador básico y se detalla la ubicación de los 5 bloques recién mencionados. El microprocesador, que efectúa el control de proceso, suele denominarse CPU aunque en realidad la CPU es más amplia y contiene el microprocesador. Este chip es un bloque monolítico de unos cuantos milímetros cuadrados de superficie, en el cual se ha incluido la mayoría de los circuitos básicos de los antiguos ordenadores. El material base es el silicio y para que el lector tome conciencia de las dimensiones que se manejan, los hilos que unen la pastilla con los pins de contacto tienen dimensiones del orden de los 20 micrones (un micrón es la milésima parte del milímetro). Haciendo un poco de historia, en la década del 70, un microprocesador muy empleado era el 6800 de Motorola, también el Z80 de Intel, luego vinieron las computadoras tipo PC (personal computer = computadora personal), así se sucedieron las XT, AT con microprocesadores 386, 486, 586, Pentium... hasta llegar a las "vedetes" de la actualidad con procesadores de 4 nucleos o más. Sin embargo, en todos ellos, el principio de funcionamiento es el mismo, variando las prestaciones, la cantidad de bits que maneja cada palabra de procesamiento, la velocidad de procesamiento, etc. En este pequeño "bloquecito de silicio" (microprocesador) se integran miles de transistores que forman la circuitería de la CPU (unidad de procesamiento central). Si bien existen transistores bipolares, la mayoría de ellos son MOS (metal-óxido-semiconductor). Dicha pastilla junto con los terminales de contacto se alojan en una cubierta plástica, y al principio presentaban una apariencia externa como la de la figura 2. Debe tenerse en cuenta que el µP sólo es capaz de hacer lo que le indique el programa interno alma-

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Figura 1

cenado en la memoria. Recuerde que una computadora no es un ser superior que puede “pensar”, solamente hace lo que se le dice que haga, si bien lo hace muy rápidamente (determinadas operaciones pueden realizarse en algunos microsegundos). Los bloques internos de un microprocesador son: a) Unidad Aritmética Lógica (ALU): es el lugar donde se efectúan todas las operaciones aritméticas como sumas y restas y todas las operaciones lógicas como AND, OR, etc. b) Registros: son celdas de memoria destinadas a almacenar datos temporalmente, como por ejemplo, el registro de estado de condiciones que indica cuál es el estado operativo del microcomputador en ese momento. c) Decodificador de Instrucciones: en él se analiza la información instrucción por instrucción, del programa que ingresa. d) Pila (stack): es un bloque de registros donde quedan almacenadas ciertas direcciones de programa necesarias para el microprocesador con el objeto de ejecutar un programa. Figura 2

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Seguidor de Señales para Reparación de Computadoras e) Contador de Programa (PC): es el que indica al micro la dirección de memoria donde se está ejecutando el programa. f) Señales de Control: aquí se manejan las señales de reloj, señales de acceso a memoria, señales de interrupción de programa, etc. g) Buses (grupos de líneas): existen, como se mencionó, dos buses, uno es el de datos por donde entra y sale la información y el otro es el de direcciones donde se seleccionan elementos externos (memorias, periféricos, etc.) con los que se va a trabajar. Los datos son palabras digitales denominadas bytes (se pronuncia baits) compuestas de una serie de bits. Según la cantidad de bits que formen un byte se caracteriza al microprocesador. Hoy en día son comunes los µP de 16, 32, 64 y hasta 128 bits. El viejo µP 6800 es un microprocesador de 8 bits mientras que el 8086 es de 16 bits y la serie de microprocesadores Pentium maneja 64 y 128 bits. En cuanto a la capacidad de direccionamiento del viejito 6800, normalmente es de 216 bytes, lo que en la jerga técnica se conoce como 64kbytes (1kbyte = 1024 bytes, luego 64kbytes = 65.536 bytes). Esto quiere decir que pueden seleccionarse líneas de memoria que manejen datos por un total de 65.536 cada una, compuesta por una palabra de 8,16 o 32 bits, según el micro. Para seleccionar 64kbytes hacen falta, entonces, 16 líneas de direccionamiento, las cuales componen el bus de direcciones. Debe aclararse que puede extenderse la capacidad de direccionamiento del micro empleando las denominadas “banderitas” o “flags” lo que complica la programación y hace más lento el procesamiento. Cada microprocesador maneja un set de instruccioFigura 3

nes y la cantidad de instrucciones que maneja habla del potencial de la unidad. La cantidad de instrucciones que componen el set está en relación directa con la cantidad de líneas que componen el bus de datos, por ejemplo, un micro de 8 líneas de datos puede tener como máximo 256 instrucciones (28 = 256). Otra característica importante a tener en cuenta al estudiar un µP es su velocidad de procesamiento. Dicha velocidad queda definida por la frecuencia del reloj (CK) con un máximo especificado por el fabricante y tiene relación directa con el tiempo que tarda en ejecutarse una instrucción. La velocidad va desde algunos MHz en los microcontroladores de baja gama hasta algunos GHz en los procesadores más rápidos. Puede detenerse el programa que se está ejecutando a través de líneas de interrupciones las cuales pueden activarse en cualquier momento debido a algún proceso previsto con antelación. Por ejemplo, cuando a través de una línea se recibe un pedido de interrupción, el micro termina de ejecutar la instrucción que estaba llevando a cabo y atiende de inmediato dicha interrupción. Existen varios tipos de interrupciones según el microprocesador de que se trate. En cuanto a la cantidad de registros internos (acumuladores o de almacenamiento) podemos decir que el chip será más poderoso cuanto más registros posea. Todos los micros poseen un registro auxiliar: el “status” o registro de estado que, según se ha mencionado, indica el estado del µP en ese momento y normalmente se compone de 8 bits, 16 bits o más. Todos los micros poseen además una RAM interna denominada Pila o Stack muy útil en la programación, especialmente cuando se desea llamar a las denominadas “subrutinas”. Para ejemplificar lo expuesto hagamos una breve descripción del "patriarca de los micros" el conocido µP 6800 de MOTOROLA. Se trata de una pastilla encapsulada en un chip de 40 terminales con 6 registros internos: 1. Acumulador A (A) 2. Acumulador B (B) 3. Registro Índice (x) 4. Contador de Programa (PC) 5. Registro Puntero de la Pila (SP) 6. Registro de Código de Condiciones En la figura 3 se ilustra un diagrama en bloques del “abuelito” de los procesa-

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Montajes dores, nos referimos al MC6800. Hagamos una breve descripción de las funciones que se realizan en cada uno de los registros internos del microprocesador: 1 – Acumulador A (A): es un registro de almacenamiento temporario de información de 8 bits que emplea la ALU (Unidad aritmética lógica) para efectuar las distintas operaciones. Figura 4 2 – Acumulador B (B): al igual vuelca los contenidos de la pila desde la última inforque el acumulador A es un registro de almacenamación almacenada, y se decrementará automáticamiento temporario de 8 bits que trabaja en comunimente. cación con la ALU. 6 – Registro de Condiciones: es un registro de 8 3 – Registro Índice: este registro ocupa 2 bytes bits que se emplea para atender a las instrucciones (16 bits), por lo tanto para acceder a él hacen falta 2 de bifurcación en un programa tal que pueda decirle líneas de direccionamiento y se emplea específicaal micro si debe romper la secuencia de ejecución de mente para cambiar direcciones en la ejecución de las instrucciones que conforman el programa. Por lo un programa, cuando se está utilizando el modo de dicho, se entiende entonces, que según la instrucción direccionamiento indexado. Es posible incremenque se esté ejecutando se produce una bifurcación o tarlo, decrementarlo, cargarlo con dos posiciones de no de acuerdo con el estado de los bits de este regismemoria o compararlo con algún valor especificado tro. por programa. 4 – Contador de Programa: es también un regisEn la figura 4 se observa el contenido de este tro de 16 bits que indica cuál es la dirección de la próregistro donde puede apreciarse que los bits 6 y 7 xima instrucción a ejecutarse. Su valor se incrementa permanecen siempre en “1” y, por lo tanto, no son cada vez que su contenido se transfiere a la barra de nunca consultados. direcciones. El bit “0” se conoce con la letra “C” y es el bit de 5 – Registro Puntero de la Pila: es uno de los arrastre, el cual adopta el valor “1” si se produce un registros más complejos del µP. Tiene una longitud arrastre en el bit más significativo del resultado de la de 16 bits y contiene la información de la dirección en operación ejecutada. que se encuentra el PC y el estado de los demás El bit “1” se conoce con la letra “V” y es el bit de registros del µP cuando éste debe realizar otras fundesborde (OVER FLOW) el cual se pone en “1” si se ciones, como por ejemplo atender una interrupción o produce un desborde de la capacidad del acumulador saltar a una subrutina. en complemento a “2”. Esto se hace porque al atender una interrupción y El bit “2” se conoce con la letra “Z” y es el bit de terminar de ejecutarla, el microprocesador debe carcero el cual toma el valor “1” si el resultado de una gar el registro PC con la dirección que tenía anterioroperación aritmética es “0”. mente, con el objeto de continuar con la ejecución del programa. La dirección almacenada en Tabla 1 el registro es la dirección de comienzo de un conjunto de Dirección del Puntero de Pila Byte Inferior del contenido PC posiciones de memoria ubica(di rec ción del Pun te ro de Pi la) 1 Byte Superior del contenido PC das consecutivamente en RAM, (di rec ción del Pun te ro de Pi la) 2 Byte Inferior del contenido x en las que se almacenan los (di rec ción del Pun te ro de Pi la) 3 Byte Superior del contenido x contenidos de los diferentes (di rec ción del Pun te ro de Pi la) 4 Contenido del acumulador A registros según el orden de la (di rec ción del Pun te ro de Pi la) 5 Contenido del acumulador B Tabla I. (di rec ción del Pun te ro de Pi la) 6 Contenido del Código de Condiciones Una vez que se desea recuperar la información, el puntero

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Seguidor de Señales para Reparación de Computadoras Figura 5

El bit “3” se conoce con la letra “N” y es el bit de negativo el cual toma el valor “1” si el resultado de una operación aritmética es negativo. El bit “4” se conoce con la letra “I” y es el bit que corresponde a la máscara de interrupciones, tal que cuando toma el valor “1” se inhiben todas las entradas de interrupción enmascarables (IRQ). Este bit se pone en “1” a través de una instrucción que en el caso del 6800 corresponde a “SEI”. El bit “5” se conoce con la letra “H” y es el bit denominado de arrastre intermedio que se pone en “1” si en ciertas operaciones aritméticas se produce un arrastre desde el bit 3 al bit 4 del resultado. Dadas algunas características básicas de los microprocesadores vamos a sintetizar cómo operan: Digamos que para la ejecución de un programa el µP posee el contador de programa que es el registro encargado de apuntar la dirección de memoria de los bytes de instrucción para decodificar la instrucción. Al comienzo de cada instrucción se debe leer el primer byte de dicha instrucción, para ello el contador de programa (PC) debe estar direccionado en la posición de memoria en que se encuentra; por señalización interna, este byte entra al µP por el bus de datos al registro de instrucción para interpretarse mediante el decodificador; luego de esto el PC se incrementó en una unidad. Si la instrucción posee más de un byte entonces se trae desde la posición de memoria que indique el PC, el segundo byte vía bus de datos. Si la instrucción es de tres bytes se volverá a repetir el proceso. El tiempo que tarda en ejecutarse cada instrucción viene especificado en el SET dado por el fabricante. Una vez que los bytes de la instrucción están en el µP, éste procede a ejecutarlos para luego ir a buscar el byte de la posición de memoria que esté indicando el PC. Es decir que en la decodificación de una instrucción hay dos tiempos claves: un tiempo de búsqueda y un

tiempo de ejecución, los cuales son controlados por las señales internas que abren y cierran registros y buses de acuerdo con el ritmo impuesto por el reloj del sistema. Ahora bien, un microordenador por si sólo no sirve para nada si no posee un programa para ser ejecutado: el denominado SOFTWARE. El programa es un conjunto de instrucciones elaboradas concienzudamente por un hombre (programador). Una vez “cargado” (puesto en memoria RAM) dicho programa, el ordenador ejecutará una a una las instrucciones. El programador, basándose en sus conocimientos elabora un programa que al ser introducido en el µP junto con los datos, da un resultado. De no ser por el computador, al programador le hubiera llevado mucho tiempo resolver el problema y además, con la posibilidad de cometer errores. Sin embargo, la tarea del técnico no consiste en programar, sino en reparar las posibles fallas. Por eso, no profundizamos en este tema, aclaramos que nuestra intención es seguir brindando información de los micros que conforman las configuraciones de los microcontroladores y las computadoras. En la figura 5 se da un esquema de la interacción entre el hombre y la máquina. Allí se observa que, frente a un problema, el programador, utilizando conocimientos y su poder de análisis elabora un programa que es cargado junto con los datos del problema al ordenador y luego de procesar la información la máquina arroja un resultado. Como dato técnico podemos agregar que al poner en marcha la computadora, el procesador va a la dirección de comienzo en la memoria en donde debe haber sido cargada la primera instrucción del programa. Luego el µP los irá ejecutando secuencialmente hasta la finalización del programa para luego arrojar los resultados. Este ha sido un pantallazo para que el lector tenga una idea del papel que cumple un microprocesador en la ejecución de un programa.

La REPaRaCión DE una EquiPo MiCRoConTRoLaDo En base a lo explicado, proponemos el armado de un seguidor de señales para los circuitos digita-

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Montajes les de frecuencias altas, dividimos su frecuencia de tal manera que ésta caiga dentro de la banda auditiva. Si dividiéramos por 16 una señal de 150MHz de una PC, dicha señal caería en una frecuencia de 9kHz aproximadamente y podrá ser escuchada en un parlante. Si la frecuencia fuese de 8MHz, la división por 16 mil arrojaría una señal de 500Hz, que de igual manera sería escuchada por un par- Figura 6 lante. Aunque si la señal tiene una frecuencia menor, alrededor de 50kHz, se haría una división por un cociente menor, por ejemplo de 8, y ésta bajaría aproximadamente a 6kHz, pero sin tener problemas para su audición. Así solamente habrá que amplificar la señal para que se pueda escuchar. Si contamos con un divisor programable de frecuencia se puede seleccionar un "cociente" menor para la división de la señal digital y luego poder amplificar la señal de audio resultante. Luego de leer la introducción teórica, comprenderá que la computadora maneja señales digitales. Las mismas pueden localizarse con un osciloscopio, pero no todos los técnicos cuentan con uno y los que lo tienen pueden verse con el inconveniente del traslado a las casas de los clientes. Por tal motivo, podemos contar con un aparato manual y de un costo accesible que pueda detectar el número de terminal

Figura 7

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de un chip o de una señal digital, o las extremidades de un cable de comunicaciones que manejan señales digitales. El circuito propuesto es alimentando por la propia fuente de la computadora y se puede transportar en una pequeña caja plástica. Si observamos la figura 6, veremos que la base del proyecto es un circuito integrado CMOS 4020, que radica en una cadena de flip-flops y forma un divisor binario de 14 estados. Cada flip-flop maneja una señal y su frecuencia es dividida por 2. En el caso del integrado 4020 las salidas corresponden a Q1, Q4, Q5, Q6, Q7, Q8, Q9, Q10, Q11, Q12, Q13 y Q14. Nosotros utilizamos en nuestro proyecto solamente las salidas Q4, Q6, Q9, Q12 y Q14. En cada salida se tendrá una señal dividida en frecuencia, cuyo cociente será el que aparece en la tabla I. Así por ejemplo, una señal de 16MHz que ingrese al circuito, a la salida de Q14 será de aproximadamente 1kHz.

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Seguidor de Señales para Reparación de Computadoras LiSTa DE MaTERiaLES C1, 4020 - Integrado CMOS. CI2- LM386 - Integrado Amplificador. D1, D2-1N4148 - Diodos de uso general. R1- 10kΩ R2 -10Ω P1 - 25kΩ - Potenciómetro. C1 - 220nF - Poliester. C2 - 47nF- Cerámico. C3-220µF - Electrolítico por 16V. C4-100µF - Electrolítico por 16V. Varios Placa de circuito impreso, zócalos para circuitos integrados, caja para montaje, conector de fuente de PC, puntas de prueba, parlante, etc. Las divisiones son seleccionadas por una llave rotativa y el usuario puede llegar al valor ideal que le dé una señal audible en la salida según la señal seguida. El integrado 4020 es un CMOS que se puede alimentar con 5V para operar con las señales digitales de una PC ya sean procedentes de un integrado TTL o CMOS. La señal de frecuencia baja obtenida de la salida de 4020 es conducida a un amplificador de audio del tipo LM386, cuyo volumen puede ser ajustado con un potenciómetro. El diagrama completo del seguidor se muestra en la figura 7. En la figura 8 vemos la disposición de los componentes en la placa de circuito impreso. Para mayor seguridad y para obtener seguridad en el cambio, los circuitos integrados podrán ser montados en zócalos DIL. La llave selectora S1 es de 1 polo x 5 posiciones y podrá ser utilizado en un conjunto de dip-switches, aunque la persona que lo utilice tendrá que tener precaución para no cortocircuitar las salidas del 4020. Debe tener cuidado con la identificación de las polaridades, para que pueda preparar correctamente el instrumento, de modo que reciba 5V. La "masa", puede ser sacada de la fuente de la misma PC, luego ella proveerá el retorno de la señal. Para que uno pueda probar el aparato aplíquele una alimentación de 5V y luego ingrese una señal digital de alta frecuencia. Si no se cuenta con una fuente para dicha señal, se podrá usar un circuito como el dado en la figura 8. Este circuito genera una señal de frecuencia superior a 200kHz que es inaudible si es conectado en forma directa a la entrada del amplificador. Uniendo la punta

de prueba del seguidor a la salida del circuito y alimentando a los dos circuitos con 5V de la misma fuente, escucharemos señales de frecuencias cada vez más bajas a medida que cambiemos S2 para las posiciones de división de mayor cociente. Comprobado el funcionamiento, sólo resta aprender a utilizarlo en una PC. Para ello se unirá la alimentación a la fuente de la PC y luego se le colocará con precaución la punta de prueba. Remítase al circuito en bloques de la figura 1 y comprobará que en cada terminal de unión de los diferentes bloques se debe contar con una señal digital que debe ser detectada con nuestro aparato. Si detecta que hay señal en los terminales de direccionamiento de una RAM, por ejemplo, y no en los Bus de datos, significará que la misma está dañada. Igual criterio se sigue para el resto de los componentes. Este departamento técnico está preparando artículos para que conozca "en qué terminales" de los equipos comerciales debe efectuar cada medición. J

Figura 8

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M o n ta j e Los inversores de tensión o convertidores DC/ DC son circuitos que elevan el valor de una tensión de corriente continua. Son muy empleados para obtener 220V de corriente alterna a partir de una tensión de 12V provenientes de una batería, o para aumentar la tensión producida por una celda solar, justamente para permitir la carga de una batería o para obtener tensiones de hasta 36V de corriente continua. En este artículo presentamos 3 circuitos muy útiles que aumentan el valor de una tensión DCl. Por: Ing. Horacio Daniel Vallejo e-mail: [email protected]

Inversores de TensIón de

5v a 12v con salIda varIable

InVErSor DE 12V DE SaLIDa VarIabLE DE 1V a 36V x 200W Es muy frecuente que el técnico se vea con la necesidad de contar con una fuente de alimentación de tensión variable con corrientes de hasta 600mA y tenga como único recurso una batería de automóvil. Con este proyecto se puede tener una tensión de salida ajustable entre 1V hasta 32V, con lo cual es posible alimentar la mayoría de los equipos electrónicos portátiles desde una batería de 6V o 12V.

Figura 1

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Si se tiene una batería de auto de 6V o 12V, es posible construir una fuente estabilizada de tensión variable a partir de este simple conversor. Por otra parte si un equipo tiene una fuente de 6V o 12V y le agrega algún tipo de circuito que funcione con una tensión continua más alta, con este conversor podrá encontrar una solución. Nuestro circuito posee tres partes fundamentales: un elevador de tensión, un conversor y un regulador. La base del circuito está en los dos primeros bloques cuyo “corazón” es el circuito integrado TL497 de Texas Instruments, que tiene el diagrama interno mostrado en la figura 1. Consiste en un regulador de tensión conmutado con un rendimiento del 58% puede trabajar con corriente de salida del orden de los 600mA. En realidad, este integrado posee características sobresalientes, a tal punto que puede ser controlado a partir de circuitos TTL, particularidad que no es “aprovechada” en nuestro proyecto. En la figura 2 se da el circuito completo del conversor. El capacitor C2 determina la frecuencia de operación del oscilador interno que permitirá la “elevación de tensión”. Con C2 = 220pF, la frecuencia de

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Inversores de tensión

Figura 2

Figura 3 Figura 4

oscilación hace que el ciclo activo se ubique en torno de los 18µs. Así mismo, el circuito integrado al que nos referimos acepta capacitores en la banda de 200pF a 2nF. La configuración básica del TL497 utilizada en este caso. permite operar con tensiones comprendidas entre 4,5 y 12V, lo que permite el uso de baterías de

automóviles. El punto de disparo del circuito comparador y de la tensión de salida de dicho regulador se obtiene con el ajuste de VR1. La tensión de salida elevada (30V), se obtiene de la pata 6 y es enviada al circuito regulador que se construye a partir del circuito integrado L200C, que debe ser montado en un disipador de calor, pues manejará corrientes del orden de los 600mA (si bien el TL497 también maneja corrientes altas, como prácticamente no tiene tensiones de “disipación”, no debe manejar altas potencias). En la figura 3 tiene un diagrama de pines de este integrado para que pueda hacer el montaje. Se pueden utilizar otros reguladores de tensión para esta función, tales como los clásicos TL085 o similares. El regulador L200 permite una tensión de salida ajustable por medio de VR2. C5, ubicado a la salida del regulador, se emplea como elemento de desacople. XRF es un choque de 150µH y es el encargado de producir la alta tensión del circuito con sus particular-

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Montajes idades de inductancia. XRF puede ser un microchoque comercial o se la puede fabricar enrollando unas 100 espiras esmaltadas de alambre 30 en un resistor de 100kΩ x 1/2W. El montaje puede ser efectuado con la placa de circuito impreso, como lo vemos en la figura 4. Para el montaje, deberá tener en cuenta que el conversor opera con frecuencias elevadas; por lo cual, las capacidades parásitas pueden modificar el funcionamiento. Para la prueba, conecte a la entrada una batería de 6V o 12V por 1A de corriente. Habrá que ajustar el trimpot VR1 para lograr la máxima tensión de salida en la pata 6 (aproximadamente 32V). Luego habrá que revisar la banda de regulación del potenciómetro VR2.

InVErSor / CarGaDor SoLar Para baTEría DE 12V En una época en que la energía es más caro cada día, la energía alternativa es una buena solución para resolver problemas inmediatos. La energía solar es una alternativa que podemos utilizar para generar energía eléctrica. Para este proyecto, la utilizamos para cargar una batería pequeña, debemos primero entender el principio de funcionamiento del circuito. Cómo Funciona El cargador de baterías con celdas solares se compone de tres partes:

Figura 5

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LISTa DE MaTErIaLES DEL CIrCUITo DE La FIGUra 2 CI1 - TL497 - Circuito integrado conversor de tensión. CI2 - L200 - Circuito integrado regulador de tensión. R1 - 1Ω R2 - 22kΩ R3 - 1kΩ R4 - 680Ω VR1 - Trimpot de 10kΩ VR2 - Potenciómetro de 10kΩ C1 - 220µF x 25V - Electrolítico C2 - 220pF - Cerámico C3 - 470µF x 50V - Electrolítico C4 - 0,1µF - Cerámico C5 - 100µF x 50V - Electrolítico XRF - Choque - ver texto

VarIoS Placa de circuito impreso, gabinetes para montaje, interruptor simple. disipador para el CI2, fuente de alimentación o batería de 6V ó 12V, etc. 1. Celdas Solares. Los paneles de células solares se utilizan para convertir la energía de la luz solar en energía eléctrica de corriente directa (corriente continua). Normalmente se colocan paneles solares en serie hasta conseguir una tensión de unos 5V con luz

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Figura 6

solar intermedia. Luego, en función de la corriente que se desee, será el tamaño de las celdas que se van a utilizar. Normalmente, puede conectar en paralelo hasta 4 celdas de las usadas en estacas solares para obtener una corriente aceptable (de unos 30mA). 2. El cargador controla el voltaje en este proyecto. Usamos el circuito amplificador de corriente continua para aumentar el voltaje a partir de paneles de células solares que permitan cargar una batería. Utilizamos el clásico integrado TL497. 3. La batería respaldará la energía producida por las celdas solares. El circuito completo se muestra en la figura 5. Como dijimos, el corazón del circuito que permite el aumento de tensión es IC1: TL497 que es un convertidor DC a DC. La resistencia R1 entre VCC y la pata 13 limita la corriente del circuito y el condensador C3 se determina el valor de la frecuencia de conmutación en el orden de 50kHz. Podemos ajustar la tensión de salida según sea necesario por el potenciómetro VR1. Este circuito aumentará el tamaño de la tensión generada por paneles solares de 5 volt (se pueden usar

paneles de 3 5volt , 100mA). La tensión de salida máxima estará entre 12V y 15V con corrientes de 3070mA, suficiente para permitir la carga de una batería de 12V. La placa de circuito impreso se muestra en la figura 6. Prueba y Uso. Ilumine los paneles solares (puede ser con una lámpara incandescente de 40W o más) y mida la tensión tanto a la salida de la celda como a la salida del circuito. Puede ajustar la tensión de salida variando VR1; intente conseguir una tensión de 15V (se consigue con la resistencia máxima de VR1). Es probable que con la luz del sol al medio día, la tensión aumente, llegando a valores de hasta 20V en algunos casos. Al colocar los bornes de salida sobre la batería a cargar, es probable que la tensión caiga. Esta tensión no debe ser demasiado alto y dependerá del tipo de batería que va a usar para la carga. El tiempo de carga depende de la capacidad de la batería (mA x h ). Si la batería es de una gran capacidad, se necesitará más tiempo. Por ejemplo, si la cor-

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Montajes riente máxima del cargador es de 50mA, se necesitarán 10 horas para cargar un bloque de baterías de 500mA x h.

InVErSor DE 12V a 220V x 100W Para reducir o elevar una tensión determinada nada se adapta mejor que un transformador, pero este componente no funciona en corriente continua, que es la disponible en baterías o vehículos. Entonces debemos colocar un oscilador que genere una alternancia en la CC para así tener en la bobina del transformador CA. El circuito integrado (CD4047) es un oscilador cuyas salidas son una inversa con respecto de la otra. Esto quiere decir que mientras una está en estado alto la otra está bajo y viceversa. Estas señales son demasiado débiles para mover el trasformador así que se implementa un driver formado por tres transistores en cadena, tal como podemos observar en el circuito de nuestro inversor que se muestra en la figura 7. El diodo en paralelo con cada uno de los transistores finales evita que la corriente inversa producida al retirar la corriente del bobinado queme el transistor. El diodo de 5A colocado en paralelo con la línea de alimentación genera un cortocircuito cuando la polaridad es accidental-

LISTa DE MaTErIaLES DEL CIrCUITo DE La FIGUra 5 R1: 1 ohm R1: 4.7kΩ R1: 1.2kΩ VR1: 10kΩ potenciómetro C1: 100µF electrolítico de 16 voltios C2: 0.1µF 50V Cerámico C3: 220pF 50V Cerámico C4: 1000µF electrolítico 25 volt IC1: TL497 Circuito integrado inversor de tensión con zócalo L1 : Choque de 40mH. Puede ser construido bobinando 40 vueltas de alambre esmaltado fino sobre una resistencia de 2,2MΩ x 1W, soldando los terminales de la bobina a los terminales de la resistencia.

VarIoS Placa de circuito impreso, gabinetes para montaje, interruptor simple, borneras, cables, etc. mente invertida, haciendo que el fusible salte. El preset de 50kΩ permite ajustar la frecuencia del

Figura 7

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oscilador, que es directamente proporcional con la frecuencia de la CA producida en el transformador. Para que el oscilador trabaje estable se ha dispuesto la resistencia de 220Ω como limitador de corriente y el Zener de 9.1V junto con sus condensadores de filtrado. Este conjunto hace que sin importar los cambios en la batería la tensión en el oscilador sea de 9V. El transformador puede ser uno común de los que se emplean para hacer fuentes de alimentación, solo que en este equipo lo usaremos inversamente. En vez de aplicar tensión en el devanado de 220V y retirarla por el de 18V lo que haremos es ingresar la tensión por el devanado de 18V y retirarla por el de 220V. En realidad los cálculos de este elemento dan como necesario un bobinado de 220V y otro de 9.3V+9.3V, pero como no es común este tipo de valores hemos implementado uno de 9+9 que es muy habitual en los comercios. Dado que esto genera algo más de 220V si quiere puede emplear un transformador de 10+10 (que también está disponible) pero la tensión generada, alimentando el conjunto con 12V será de 204V. UD. decide. En nuestro caso empleamos el de 9+9. La capacidad del mismo debe ser de 100VA Los transistores de salida deben ser colocados sobre disipador de calor. Respetar las potencias de las resistencias en los casos que sea indicado. Comprobar

la posición de los diodos y condensadores electrolíticos. Utilizar cables de sección adecuada para la conexión de la batería. Cables demasiado delgados pueden causar caídas de tensión o funcionamiento errático. Una buena alternativa para comprobar el funcionamiento visualmente es colocar un indicador de neón en la salida de 220V. Así, solo cuando el sistema trabaje adecuadamente el indicador se iluminará. Calibración: Basta con alimentar el sistema y colocar un frecuencímetro ú osciloscopio en la salida del transformador. Girar el pre-set de 50 kΩ ubicado en el 4047 hasta que la frecuencia medida sea de 50Hz. Luego de esto la calibración habrá concluido. IMPorTanTE: Este equipo genera corriente alterna cuya forma de onda es cuadrada. Esto es así porque los transistores están dispuestos en corte / saturación. Esto no presenta problemas para los equipos resistivos, como soldadores, lámparas o fuentes. Pero equipos de TV o grabadoras de vídeo que empleen como referencia la frecuencia y onda de la red pueden no funcionar correctamente. J

Figura 7

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E L M undo dE Los M icrocontroLadorEs : “P rograMación con L EnguajE c” Lección 11

eL mundo de Los microcontroLadores Esta es la lección Nº 11 del curso de programación de microcontroladores. En esta lección continuamos con el tratamiento de “funciones”. En este curso estamos aprendiendo a programar en Lenguaje mikroC, que es muy similar al C estándar, pero que presenta la ventaja de tener un entorno de desarrollo que nos permitirá aprender a programar, simular el algoritmo realizado y ver si cometemos o no errores. En determinados aspectos difiere del ANSI estándar en algunas características. Algunas de estas diferencias se refieren a las mejoras, destinadas a facilitar la programación de los microcontroladores PIC, mientras que las demás son la consecuencia de la limitación de la arquitectura del hardware de los PIC. En base a información de www.mikroe.com

Programación de Funciones en Lenguaje mikroc Llamar a una Función Mientras una función es definida y su prototipo declarado, se puede utilizar en cualquier parte de programa. Sin embargo, como la función main es ‘raiz’ del programa, no puede ser llamada de ninguna parte de programa. Para ejecutar una función, es necesario escribir su nombre y los parámetros asociados. Vea los siguientes ejemplos: float resultado,a,b; int time = 100; a = 10.54; b = 5.2; resultado = f(a,b); pausa_1(tiempo); funciónX();

// resultado,a,b,time deben coincidir con los tipos // definidos // en la declaración de las funciones f y wait_1 // Ejecutar la función f por medio de los parámetros a y b // El valor devuelto se le asigna a la variable resultado // Ejecutar la función pausa_1 por medio de la variable tiempo // Ejecutar la función funciónX (sin parámetros)

Cuando se llama una función, el programa salta a la función llamada, la ejecuta, después vuelve a la línea desde la que fue llamada.

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E L M undo

dE Los

M icrocontroLadorEs : “P rograMación

con L EnguajE

c”

Pasar los Parámetros Al llamar una función, se le pasan los parámetros. En C existen dos formas diferentes para pasar parámetros a una función. El primer método, denominado ‘paso por valor’, es el más fácil. En este caso, los parámetros se pueden considerar como variables locales de la función. Cuando se llama una función, el valor de cada parámetro se copia a un nuevo espacio de memoria reservado durante la ejecución de la función. Como los parámetros se consideran como variables locales por el compilador, sus valores pueden ser modificados dentro de la función, pero sus modificaciones no se quedan en la memoria una vez completada la ejecución de la función. Tenga en cuenta de que la función devuelve un valor, y no una variable. Además, se crean copias de los valores de los parámetros, por lo que sus nombres en la función f pueden ser diferentes de los parámetros utilizados en la main(). La mayor desventaja del ‘paso por el valor’ es que la única interacción que una función tiene con el resto del programa es el valor devuelto de un solo resultado (o la modificación de las variables globales). El otro método, denominado ‘paso por dirección’ le permite sobrepasar este problema. En vez de enviar el valor de una variable al llamar a función, se debe enviar la dirección de memoria del valor. Entonces, la función llamada será capaz de modificar el contenido de esta localidad de memoria. // Función ‘sort’ordena los miembros de la matriz por valor ascendente // y devuelve el miembro con máximo valor int sort(int *); const SIZE = 5; void main() { int maximum, input[SIZE] = {5,10,3,12,0}; maximum = sort(input);

// Prototipo de función // Número de miembros a ordenar // Declaración de variables en la matriz // Llamar a función y asignarle el máximo // valor a la variable maximum

} int sort(int *sequence) { int i, temp, permut; permut = 1; while(permut!=0) { permut = 0; for(i=0;i sequence[i+1]){ temp = sequence [i]; sequence[i] = sequence[i+1]; sequence[i+1] = temp; permut = 1;

// Declaración de variables // Bandera de bit indica que se ha hecho una permutación // Quedarse en el bucle hasta reiniciar la bandera // Bandera reiniciada // Comparar y ordenar los miembros de la // matriz (dos a dos)

// Se ha hecho una permutación, bandera de bit //se pone a uno

} } } return sequence[SIZE-1]; }

// Devolver el valor del último miembro // que es al mismo tiempo el miembro con el máximo valor

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Microcontroladores En este ejemplo, por medio de una función se realizan dos operaciones: ordena los miembros de la matriz por valor ascendente y devuelve el máximo valor. Para utilizar una matriz en una función es necesario asignar la dirección a la matriz (o a su primer miembro). Vea el siguiente ejemplo: float método_1(int[]); float método_2(int*);

// Declaración de prototipo de la función Método_1 // Declaración de prototipo de la función Método_2

const NÚMERO_DE_MEDICIONES = 7;

// Número de los miembros de la matriz

void main() { double promedio1, promedio2; int voltaje [NÚMERO_DE_MEDICIONES] = {7,8,3,5,6,1,9}; promedio1 = método_1(&voltaje[0]); promedio2 = método_2(voltaje);

// Declaración de las variables promedio1 // y promedio2 // Declaración de la // matriz voltaje // Parámetro de la función es la dirección // del primer miembro // Parámetro de la función es la dirección de // la matriz

} //×××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××× float método_1(int voltaje[]) // Inicio de la función método_1 { int i, suma; // Declaración de las variables locales i y suma for(i=0;i