Saber Electrónica N° 244 Edición Argentina

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SABER

EDICION ARGENTINA

ELECTRONICA

EDITORIAL QUARK

Año 21 - Nº 244 NOVIEMBRE 2007

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

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ARTICULO DE TAPA Microcontroladores AVR de Atmel: qué son, para qué sirven, cómo se usan

3

MONTAJES Easy Downloader 2.0: programador para Atmel de 40 pines por puerto serial

20

Control para 4 motores paso a paso

47

Almacenamiento de datos tomados desde una PC

70

CUADERNO DEL TECNICO REPARADOR Televisores de Plasma

28

Cómo funcionan los teléfonos celulares. El GPS

31

Técnicas de liberación de celulares. Liberación, test y desbloqueo de teléfonos Nokia con caja RS232

57

SERVICE Curso de funcionamiento, mantenimiento y reparación de reproductores de DVD Lección 18 - Análisis de los decodificadores de datos

36

ROBOTICA Aplicaciones industriales de los robots

71

MANTENIMIENTO DE COMPUTADORAS Analizador de Fly-Backs

Distribución en Capital Carlos Cancellaro e Hijos SH Gutenberg 3258 - Cap. 4301-4942

77

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

Impresión: Impresora de Publicaciones S.A. - Carabobo 64 - Bs.As. - Argentina

Uruguay RODESOL SA Ciudadela 1416 - Montevideo 901-1184

Publicación adherida a la Asociación Argentina de Editores de Revistas

EDICION ARGENTINA - Nº 244

DEL DIRECTOR AL LECTOR

Director Ing. Horacio D. Vallejo Jefe de Redacción Pablo M. Dodero Producción José María Nieves Columnistas: Federico Prado Luis Horacio Rodríguez Peter Parker Juan Pablo Matute En este número: Ing. Alberto Picerno Ing. Mario Lisofsky Ing. Juan Carlos Téllez Barrera Víctor R. González Fernández

EDITORIAL QUARK

EDITORIAL QUARK S.R.L. Propietaria de los derechos en castellano de la publicación mensual SABER ELECTRONICA Herrera 761 (1295) Capital Federal T.E. 4301-8804

Administración y Negocios Teresa C. Jara Staff Olga Vargas Hilda Jara Liliana Teresa Vallejo Mariela Vallejo Daniel Oscar Ortiz Ramón Miño Javier Isasmendi Ing. Mario Lisofsky Sistemas: Paula Mariana Vidal Web Master: hostear.com Red y Computadoras: Raúl Romero Video y Animaciones: Fernando Fernández Legales: Fernando Flores Contaduría: Fernando Ducach Técnica y Desarrollo de Prototipos: Alfredo Armando Flores Atención al Cliente Alejandro Vallejo [email protected] Internet: www.webelectronica.com.ar Club SE: Luis Leguizamón Editorial Quark SRL Herrera 761 (1295) - Capital Federal www.webelectronica.com.ar La Editorial no se responsabiliza por el contenido de las notas firmadas. Todos los productos o marcas que se mencionan son a los efectos de prestar un servicio al lector, y no entrañan responsabilidad de nuestra parte. Está prohibida la reproducción total o parcial del material contenido en esta revista, así como la industrialización y/o comercialización de los aparatos o ideas que aparecen en los mencionados textos, bajo pena de sanciones legales, salvo mediante autorización por escrito de la Editorial. Tirada de esta edición: 12.000 ejemplares.

EL SECTOR TÉCNICO TAMBIÉN MERECE NUESTRA ATENCION Bien, amigos de Saber Electrónica, nos encontramos nuevamente en las páginas de nuestra revista predilecta para compartir las novedades del mundo de la electrónica. Hemos dicho en esta página, en más de una oportunidad, que Saber Electrónica es una revista orientada a estudiantes y aficionados, pero que también resulta útil a técnicos y profesionales. En cada nota, buscamos que el texto sea de fácil lectura manteniendo el contenido matemático en un nivel mínimo. Constantemente nos encontramos con el dilema de “repetir algún tema” o escribir un artículo presuponiendo que el lector ya ha leído ejemplares anteriores. Por ejemplo, tenemos lectores que nos siguen desde hace más de 20 años y ellos siempre quieren ver temas nuevos porque si citamos un ejemplar atrasado, saben a dónde deben recurrir; pero también tenemos lectores nuevos (los muchachos que empiezan sus primeras armas en la electrónica, por ejemplo) y ellos quieren que, al leer un texto se explique todo lo necesario. Debido a estas dos posturas, solemos “balancear” la información, repitiendo lo menos posible sobre un tema pero indicando que puede ver el tema completo accediendo a nuestro portal de Internet. Justamente Internet nos resulta una herramienta “invalorable” sobre todo para quienes necesitan información atrasada o bibliografía que no podemos abordar en Saber Electrónica, ya sea por falta de espacio o por no ser un tema del perfil de nuestra querida revista. Por ejemplo, este mes comenzamos a tratar el tema “Televisores de Plasma y LCD”; se trata de un tema netamente técnico que pensábamos comenzar a tratar al término del curso de Reproductores de DVD, sin embargo son tantas las consultas de los lectores que decidimos comenzar a editar algunas notas pero dándole la oportunidad a los técnicos de bajar amplia información sobre el tema y gran cantidad de Manuales de Servicio de equipos de las marcas más vendidas en América Latina. Sí, le damos la oportunidad de acceder a más de 500MB de información que podrá bajar por partes (Ud. selecciona lo que desea bajar de nuestra web, pudiendo bajar 5 archivos por día) sobre un tema que hoy no está tan difundido y cuyas herramientas (manuales de servicio, tips de reparación, oscilogramas, etc.) son fundamentales para que el técnico reparador pueda desarrollar su trabajo con efectividad. De esta manera esperamos satisfacer a un sector que, si bien no es al que está orientado nuestra revista, necesita herramientas y considera a Saber Electrónica como la mejor opción en revistas de electrónica. ¡Hasta el mes próximo! Ing. Horacio D. Vallejo

ARTÍCULO

DE

TAPA

Qué son, para qué sirven, cómo se usan

Microcontroladores AVR de Atmel Arquitectura, Programadores, Tarjetas de Desarrollo

Debido a la gran cantidad de consultas recibidas durante los primeros días de publicación de la edición anterior de Saber Electrónica, en referencia al Artículo de Tapa: “Interfase Gráfica de Video”, que sirve para la construcción de distintos tipos de instrumentos y que se basa en el uso de un microcontrolador de la empresa Atmel, programamos la edición del presente artículo. En el mismo pretendemos dar a conocer a nuestros lectores las principales características de estos chips; brindando, además, algunos circuitos que pueden ser de interés tanto para la programación de estos dispositivos como para comenzar a realizar sus primeras prácticas. Los AVR son una familia de microcontroladores RISC (que manejan un set reducido de instrucciones) de la empresa Atmel. El diseño estructural de estos circuitos integrados fue realizado por dos estudiantes en el Norwegian Institute of Technology, y posteriormente refinada y desarrollada en Atmel. Estos microcontroladores poseen una unidad central de proceso (CPU) con arquitectura Harvard y tiene 32 registros de 8 bits. Los 32 registros, los registros de entrada/salida y la memoria de datos se encuentran en un espacio de memoria unificado, en el cual también se encuentra el snack (a diferencia de lo que ocurre en los PICS, viejos conocidos de los lectores de Saber Electrónica). Este es el primero de una serie de artículos destinados a familiarizar a nuestros lectores con los AVR cuyo objeto es la realización de varios proyectos que serán publicados en próximas ediciones. Artículo preparado por Horacio D. Vallejo, en base a información de los Manuales de Datos de los AVR traducidos por el Ing. Mario Lisofsky y el aporte de autores varios que se mencionan en la nota.

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Artículo de Tapa Luego de preguntar a diferentes fuentes sobre el origen del nombre AVR, propuesto por Atmel para estos microcontroladores, desconozco la verdadera etimología de estas siglas, sin embargo podrían deberse a lo siguiente: 1) Audio, Video, Radio: Microcontroladores pensados para aplicaciones en audio, video y radio. 2) Advanced Virtual Risc. 3) Corresponde a las iniciales de sus inventores: Alf Egil Bogen and Vegard Wollan (AlfVegardRisc). El AVR fue diseñado para la ejecución de programas escritos en código C compilado. Por lo tanto, algunas instrucciones no están; por ejemplo, no existe la instrucción 'suma inmediata' ('add immediate'), ya que la instrucción 'resta inmediata' ('substract immediate') con el complemento a dos puede ser usada como alternativa. La familia de microcontroladores AVR es bastante extensa y todas comparten el mismo núcleo AVR, pero tienen distintos periféricos y cantidades de RAM y ROM: desde el microcontrolador de la familia Tiny AVR ATtiny11 con 1kB de memoria flash y sin RAM (sólo los 32 registros), con un encapsulado de 8 pines, hasta el microcontrolador de la famila Mega AVRATmega2560 con 256kB de memoria flash, 8kB de memoria RAM, 4kB de memoria EEPROM, conversor análogo digital de 10 bits y 16 canales, temporizadores, comparador analógico, etc. Cada componente de la familia se ha diseñado para que guarde cierta compatibilidad con el resto. Los microcontroladores AVR permiten la ejecución de instrucciones mediante la metodología 'pipeline' con dos etapas (cargar y ejecutar), que les permite ejecutar la mayoría de las instrucciones en un ciclo de reloj, lo que los hace relativamente rápidos entre los microcontroladores de 8 bits. Como una primera síntesis, podemos decir que el set de instrucciones de los AVR es bastante “regular”, teniendo en cuenta las siguientes consideraciones: • Los registros punteros X, Y y Z tienen capacidades de direccionamiento diferentes entre sí. • Los registros 0 al 15 tienen diferentes capacidades de direccionamiento que los registros 16 al 31. • Las registros de I/O 0 al 31 tienen distintas características que las posiciones 32 al 63. • La instrucción CLR afecta los 'flag', mientras que la instrucción SER no lo hace, a pesar de que parecen ser instrucciones complementarias (dejar todos los bits en 1, y dejar todos los bits en 0 respectivamente). • Los códigos de operación 0x95C8 y 0x9004 hacen exactamente lo mismo (LPM). Así como los PICs poseen un “entorno de desarrollo”

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(MPLAB), los AVR también poseen herramientas de desarrollo gratuitas o de bajo costo capaces de descargar el código al microcontrolador utilizando una versión de las herramientas de licencia libre GNU. Ahora bien, como es probable que este artículo esté siendo leído por estudiantes y/o principiantes, vamos a dar una breve introducción que explique qué es un microcontrolador y para qué se lo emplea. Para este propósito emplearemos definiciones realizadas por Emilio Toboso en su página www.perso.wanadoo.es/emiliotoboso. Cabe aclarar que en el libro “PIC para Estudiantes”, de Editorial Quark, Ud, puede encontrar bibliografía extensa sobre el tema y que en la página del Sr. Toboso también podrá encontrar abundante información orientada a los microcontroladores PICs,

Introducción a los Microcontroladores Desde la invención de los semiconductores, el desarrollo de la tecnología digital ha dado lugar a dispositivos cada vez más complejos y rápidos. Entre ellos los microprocesadores y los microcontroladores. Los microcontroladores se encuentran en nuestro trabajo, en nuestra casa y en nuestra vida. Controlan el funcionamiento de los teclados de las computadoras, están en los teléfonos celulares, en los hornos de microondas y, en general, en todo aparato electrónico que posea un grado de automatismo. Se dice que un controlador es un dispositivo que se emplea para manejar uno o varios procesos. Por ejemplo, para ver televisión, un controlador evalúa la señal que ingresa por la antena y la procesa para que a la pantalla y el parlante llegue con el mismo nivel promedio, sin importar el nivel de la señal ingresante, siempre que esté dentro de determinados parámetros. Hasta hace unos 35 años, los controladores se construían con componentes electrónicos de lógica discreta; posteriormente se emplearon los microprocesadores, apoyados con chips de memoria y dispositivos de E/S sobre una tarjeta de circuito impreso. Desde comienzos de los 90 todos los elementos del controlador se han podido incluir en un solo circuito integrado, el cual recibe el nombre de microcontrolador. Es decir, un microcontrolador es un chip que posee en su interior a un microprocesador, memoria de programa, memoria de datos y puertos para comunicarse con el exterior. Un microcontrolador es un circuito integrado de alta escala de integración que incorpora la mayor parte de los elementos que configuran un controlador y que contiene todos los componentes fundamentales de un ordenador, aunque de limitadas prestaciones y que se suele destinar a gobernar una sola tarea. En la memoria de programa debe residir un conjunto

Microcontroladores AVR de Atmel

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Artículo de Tapa de sentencias (programa) que controlan el funcionamiento de una tarea determinada, sus líneas de entrada/salida se conectan a los sensores y actuadores del dispositivo a controlar y, debido a su pequeño tamaño, suele ir integrado en el propio dispositivo al que automatiza. Según lo dicho, un microcontrolador dispone normalmente de los siguientes componentes: • Procesador o CPU (Unidad Central de Proceso). • Memoria RAM para contener los datos. • Memoria para el programa tipo ROM/EPROM/EEPROM/Flash. • Líneas de E/S para comunicarse con el exterior. También puede poseer otros bloques de apoyo que flexibilizan aún más su uso, tales como: • Módulos para el control de periféricos: temporizadores, puertos serie y paralelo, CAD: Conversores Analógico/Digital, CDA: Conversores Digital/Analógico, etc. • Generador de impulsos de reloj que sincronizan el funcionamiento de todo el sistema. • Sistemas de protección de sobrecorriente o cortocircuito. Cada fabricante de microcontroladores oferta un elevado número de modelos diferentes, desde los más sencillos hasta los más poderosos. Se puede seleccionar la capacidad de las memorias, el número de líneas de E/S, la cantidad y potencia de los elementos auxiliares, la velocidad de funcionamiento, etc. Por todo ello, un aspecto muy importante del diseño de un sistema microcontrolado es la selección del microcontrolador a utilizar. Una aplicación típica podría emplear varios microcontroladores para controlar pequeñas partes del sistema. Estos pequeños controladores podrían comunicarse entre ellos y con un procesador central, probablemente más potente, para compartir la información y coordinar sus acciones como, de hecho, ocurre ya habitualmente en cualquier PC. Algunas aplicaciones de los microcontroladores son: • En sistemas de comunicación: centrales telefónicas, transmisores, receptores, télefonos fijos, celulares, fax, etc. • En electrodomésticos: lavarropas, hornos de microondas, heladeras, lavavajillas, televisores, reproductores de DVD, minicomponentes, controles remotos, etc. • Industria informática: Se encuentran en casi todos los periféricos; ratones, teclados, impresoras, escáner, etc.

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Figura 1

• Domótica: sistemas de alarma y seguridad, control de procesos hogareños a distancia, etc. • Automación: climatización, seguridad, ABS, etc. • Industria: Autómatas, control de procesos, etc. • Otros: Instrumentación, electromedicina, ascensores, calefacción, aire acondicionado, sistemas de navegación, etc. En la figura 1 se puede apreciar la distribución de los microcontroladores en las áreas de más uso.

Arquitecturas de Proceso En general, los microcontroladores poseen dos formas de trabajo en cuanto a los datos y direcciones. La arquitectura de Von Neumann (figura 2) se caracteriza por disponer de una sola memoria principal donde se almacenan datos e instrucciones de forma indistinta. A dicha memoria se accede a través de un sistema de buses único (direcciones, datos y control) mientras que la arquitectura Harvard (figura 3) dispone de dos memorias independien-

Figura 2

Figura 3

Microcontroladores AVR de Atmel

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Artículo de Tapa tes, una que contiene sólo instrucciones y otra sólo datos. Ambas disponen de sus respectivos sistemas de buses de acceso y es posible realizar operaciones de acceso (lectura o escritura) simultáneamente en ambas memorias.

La Unidad Central de Proceso o CPU Es el elemento más importante del microcontrolador y determina sus principales características, tanto a nivel de hardware como de software. Se encarga de direccionar la memoria de instrucciones, recibir el código OP de la instrucción en curso, su decodificación y la ejecución de la operación que implica la instrucción, así como la búsqueda de los operandos y el almacenamiento del resultado. Existen tres tipos de CPU en cuanto a la forma de “procesar” las instrucciones: • CISC: Un gran número de procesadores usados en los microcontroladores están basados en la filosofía CISC (Computadores de Juego de Instrucciones Complejo). Disponen de más de 80 instrucciones de máquina en su repertorio, algunas de las cuales son muy sofisticadas y potentes, requiriendo muchos ciclos para su ejecución. Una ventaja de los procesadores CISC es que ofrecen al programador instrucciones complejas que actúan como macros. • RISC: Tanto la industria de los computadores comerciales como la de los microcontroladores, están decantándose hacia la filosofía RISC (Computadores de Juego de Instrucciones Reducido). En estos procesadores el repertorio de instrucciones de máquina es muy reducido y las instrucciones son simples y, generalmente, se ejecutan en un ciclo. La sencillez y rapidez de las instrucciones permiten optimizar el hardware y el software del procesador. • SISC: En los microcontroladores destinados a aplicaciones muy concretas, el juego de instrucciones, además de ser reducido, es "específico"; o sea, las instrucciones se adaptan a las necesidades de la aplicación prevista. Esta filosofía se ha bautizado con el nombre de SISC (Computadores de Juego de Instrucciones Específico).

La Memoria La memoria de programa y datos está integrada en el propio circuito integrado. Una parte debe ser no volátil, tipo ROM, y se destina a contener el programa de instrucciones que gobierna la aplicación. Otra parte de memoria será tipo RAM, volátil, y se destina a guardar las variables y los datos.

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La memoria de datos (RAM) en estos dispositivos es de poca capacidad pues sólo debe contener las variables y los cambios de información que se produzcan en el transcurso del programa. Por otra parte, como sólo existe un programa activo, no se requiere guardar una copia del mismo en la RAM pues se ejecuta directamente desde la memoria de programa (ROM). El usuario de PC está habituado a manejar Megabytes de memoria, pero los diseñadores con microcontroladores trabajan con capacidades de memoria de programa de 512 bytes, 1kB, 2kB y hasta unos 128kB y de RAM de 32 bytes, 68 bytes, 512 bytes (hasta unos 4kB). Existen distintos tipos de memorias y en un microcontrolador se puede encontrar cualquiera de ellas: • ROM con máscara: Es una memoria no volátil de sólo lectura, cuyo contenido se graba durante la fabricación del chip. El término máscara viene de la forma como se fabrican los circuitos integrados. Estos se fabrican en obleas que contienen varias decenas de chips. Estas obleas se obtienen a partir de procesos fotoquímicos, donde se impregnan capas de silicio y óxido de silicio, y según convenga, se erosionan al exponerlos a la luz. Como no todos los puntos han de ser erosionados, se sitúa entre la luz y la oblea una máscara con agujeros, de manera que donde deba incidir la luz, ésta pasará. Con varios procesos similares, pero más complicados, se consigue fabricar los transistores y diodos que componen un circuito integrado. El alto precio del diseño de la máscara sólo hace aconsejable el empleo de los microcontroladores, con este tipo de memoria, cuando se precisan cantidades superiores a varios miles de unidades. • OTP: Es una memoria no volátil de sólo lectura "programable una sola vez" por el usuario. OTP (One Time Programmable). Es el usuario quien puede escribir el programa en el chip mediante un sencillo grabador controlado por un programa desde una PC. La versión OTP es recomendable cuando es muy corto el ciclo de diseño del producto, o bien, en la construcción de prototipos y series muy pequeñas. • EPROM: Erasable Programmable Read OnIy Memory, pueden borrarse y grabarse muchas veces. La grabación se realiza, como en el caso de los OTP, con un grabador gobernado desde una PC. Si, posteriormente, se desea borrar el contenido, disponen de una ventana de cristal en su superficie, por la que se somete a la EPROM a rayos ultravioleta durante varios minutos. Las cápsulas son de material cerámico y son más caros que los microcontroladores con memoria OTP, que están hechos con material plástico. Hoy día se utilizan poco, siendo sustituidas por memorias EEPROM o Flash. • EEPROM: Electrical Erasable Programmable Read OnIy Memory, son memorias de sólo lectura, programa-

Microcontroladores AVR de Atmel

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Artículo de Tapa bles y borrables eléctricamente EEPROM a través de la aplicación de una tensión de predisposición Vpp. Tanto la programación como el borrado se realizan eléctricamente desde el propio grabador y bajo el control programado de una PC. Es muy cómoda y rápida la operación de grabado y la de borrado. No disponen de ventana de cristal en la superficie. Los microcontroladores dotados de memoria EEPROM una vez instalados en el circuito, pueden grabarse y borrarse cuantas veces se quiera sin ser retirados de dicho circuito. Para ello se usan "grabadores en circuito" que confieren una gran flexibilidad y rapidez a la hora de realizar modificaciones en el programa de trabajo. El número de veces que puede grabarse y borrarse una memoria EEPROM es finito, por lo que no es recomendable una reprogramación continua. Hoy día están siendo sustituidas por memorias de tipo Flash. Se va extendiendo en los fabricantes la tendencia de incluir una pequeña zona de memoria EEPROM en los circuitos programables, para guardar y modificar cómodamente una serie de parámetros que adecúan el dispositivo a las condiciones del entorno. Este tipo de memoria es relativamente lenta. • FLASH: Se trata de una memoria no volátil, de bajo consumo, que se puede escribir y borrar. Funciona como una ROM y una RAM pero consume menos y es más pequeña. A diferencia de la ROM, la memoria FLASH es programable en el circuito. Es más rápida y de mayor densidad que la EEPROM. La alternativa FLASH está recomendada frente a la EEPROM cuando se precisa gran cantidad de memoria de programa no volátil. Es más veloz y tolera más ciclos de escritura/borrado. Son idóneas para la enseñanza y la Ingeniería de diseño. Las memorias EEPROM y FLASH son muy útiles al permitir que los microcontroladores que las incorporan puedan ser reprogramados "en circuito", es decir, sin tener que sacar el circuito integrado de la tarjeta. Así, un dispositivo con este tipo de memoria incorporado al control del motor de un automóvil permite que pueda modificarse el programa durante la rutina de mantenimiento periódico, compensando los desgastes y otros factores tales como la compresión, la instalación de nuevas piezas, etc.

Puertos de Entrada y Salida La principal utilidad de las patas que posee el chip que contiene un microcontrolador es soportar las líneas

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de E/S que comunican al computador interno con los periféricos exteriores y, según los controladores de periféricos que posea cada modelo de microcontrolador, se destinan a proporcionar el soporte a las señales de entrada, salida y control. Todos los microcontroladores destinan algunas de sus patillas a soportar líneas de E/S de tipo digital, esto es, todo o nada. Por lo general, estas líneas se agrupan de ocho en ocho formando Puertos. Las líneas digitales de los Puertos pueden configurarse como Entrada o como Salida, cargando un 1 ó un 0 en el bit correspondiente de un registro destinado a su configuración.

Reloj (Clock) Todos los microcontroladores disponen de un circuito oscilador que genera una onda cuadrada de alta frecuencia, que configura los impulsos de reloj usados en la sincronización de todas las operaciones del sistema. El circuito de reloj está incorporado en el microcontrolador y sólo se necesitan unos pocos componentes exteriores para seleccionar y estabilizar la frecuencia de trabajo. Dichos componentes suelen consistir en un cristal de cuarzo junto a elementos pasivos o bien un resonador cerámico o una red R-C. Aumentar la frecuencia de reloj supone disminuir el tiempo en que se ejecutan las instrucciones, pero lleva aparejado un incremento del consumo de energía y de calor generado.

Recursos Especiales del Microcontrolador Cada fabricante posee numerosas versiones de una arquitectura básica de microcontrolador. En algunas familias se amplía las capacidades de las memorias, en otras se incorporan nuevos recursos, en otras se reduce las prestaciones al mínimo para aplicaciones muy simples, etc. El trabajo del diseñador es encontrar el modelo mínimo que satisfaga todos los requerimientos de su aplicación. Así, minimizará el costo, el hardware y el software. Veamos algunos recursos: Temporizadores y Contadores Los temporizadores se emplean para controlar períodos de tiempo y los contadores para llevar la cuenta de acontecimientos que suceden en el exterior. Para la me-

Microcontroladores AVR de Atmel dida de tiempos se carga un registro con el valor adecuado y a continuación dicho valor se va incrementando o decrementando al ritmo de los impulsos de reloj o algún múltiplo hasta que se desborde y llegue a 0, momento en el que se produce un aviso a través del cambio de información en una variable o registro (registro de código de condiciones, por ejemplo). Cuando se desean contar acontecimientos que se materializan por cambios de nivel o flancos en alguna de las patillas del microcontrolador, el mencionado registro se va incrementando o decrementando al ritmo de dichos impulsos. Perro Guardián o "Watchdog" Normalmente, cuando un ordenador personal se bloquea por un fallo del software u otra causa, se pulsa el botón del reset y se reinicia el sistema. Un microcontrolador suele funcionar sin el control de un supervisor y de forma continuada las 24 horas del día. El Perro Guardián consiste en un temporizador que, cuando se desborda y pasa por 0, provoca un reset automáticamente en el sistema y generalmente se usa para “detectar” fallas de programas que ocasionarían que el micro se quede trabajando dentro de un loop indefinidamente. Se debe diseñar el programa de trabajo que controla la tarea de forma que refresque o inicialice al Perro Guardián antes de que provoque el reset. Si falla el programa o se bloquea, el programa no refrescará al Perro Guardián y, al completar su temporización, provocará el reset del sistema. Sleep, Estado de Reposo ó de Bajo Consumo En muchas situaciones de trabajo en que el microcontrolador debe esperar, sin hacer nada, a que se produzca algún acontecimiento externo que le ponga de nuevo en funcionamiento, es preciso ahorrar pilas; como en el caso de los controles remotos, donde el sistema está a la espera de que el usuario oprima una tecla. Para ahorrar energía, los microcontroladores disponen de una instrucción especial (SLEEP en algunos micros), que les pasa al estado de reposo o de bajo consumo, en el cual los requerimientos de potencia son mínimos. En dicho estado se detiene el reloj principal y se "congelan" sus circuitos asociados, quedando el microcontrolador sumido en un profundo "sueño". Al activarse una interrupción ocasiona-

da por el acontecimiento esperado, el microcontrolador se despierta y reanuda su trabajo. Para hacernos una idea, esta función es parecida a la opción de Suspender en el menú para apagar el equipo (en aquellas PCs con administración avanzada de energía). Procesamiento de Señales Analógicas Los microcontroladores que incorporan un Conversor A/D (Analógico/Digital) pueden procesar señales analógicas, tan abundantes en las aplicaciones. Suelen disponer de un multiplexor que permite aplicar a la entrada del CAD diversas señales analógicas desde las patillas del circuito integrado. Por otra parte un CDA o conversor D/A transforma los datos digitales obtenidos del procesamiento de la computador en su correspondiente señal analógica que saca al exterior por una de las patillas de la cápsula. Existen muchos dispositivos de salida que trabajan con señales analógicas. Algunos modelos de microcontroladores disponen internamente de un Amplificador Operacional, que actúa como comparador entre una señal fija de referencia y otra variable que se aplica por una de las patillas de la cápsula. La salida del comparador proporciona un nivel lógico 1 ó 0 según una señal sea mayor o menor que la otra. También hay modelos de microcontroladores con un módulo de tensión de referencia que proporciona diversas tensiones de referencia que se pueden aplicar en los comparadores. Protección "Brownout" Esta protección la realiza un circuito que resetea al microcontrolador cuando la tensión de alimentación (VDD) es inferior a un mínimo ("brownout"). Mientras la tensión de alimentación sea inferior al de brownout, el dispositivo se mantiene reseteado, comenzando a funcionar normalmente cuando sobrepasa dicho valor. Esto es muy útil para evitar datos erróneos por transiciones y ruidos en la línea de alimentación. Modulador de Ancho de Pulsos o PWM Son circuitos que proporcionan en su salida impulsos de anchura variable, que se ofrecen al exterior a través de las patillas del encapsulado. Es útil para sistemas de control de potencia, como por ejemplo motores.

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Artículo de Tapa Puertos de Comunicación Para que el micro se pueda comunicar con otros dispositivos, otros buses de microprocesadores, buses de sistemas, buses de redes y poder adaptarlos con otros elementos bajo otras normas y protocolos es preciso agregarle unidades o puertos de comunicación. Algunos modelos disponen de recursos que permiten directamente esta tarea, entre los que destacan: • UART, adaptador de comunicación serie asincrónica. • USART, adaptador de comunicación serie sincrónica y asincrónica. • Puerto paralelo esclavo para poder conectarse con los buses de otros microprocesadores. • USB (Universal Serial Bus). • Bus I2C, que es una interfaz serie de dos hilos desarrollado por Philips. • Interface SPI, un puerto serie sincrónico. • CAN (Controller Area Network), para permitir la adaptación con redes de conexionado multiplexado desarrollado conjuntamente por Bosch e Intel para el cableado de dispositivos en automóviles. En EE.UU. se usa el J185O. • TCP/IP, ya existen microcontroladores con un adaptador de comunicación para este protocolo. Tanto el I2C en televisores, como el Bus CAN en automóviles, fueron diseñados para simplificar el circuito que supone un bus paralelo de 8 líneas dentro de un televisor, así como para librar de la carga que supone una cantidad ingente de cables en un vehículo.

neas de programa, 16bits por inst.), PIC:1kx14 (1024 líneas de programa de 14 bit cada una). Memoria EEPROM libre: AVR - 64Bytes, PIC - 64Bytes Salidas: AVR - 15, PIC - 13 TIMER: AVR - 1 de 8bit (con prescaler desde CK hasta CK/1024), PIC - 1 de 8 bit (con prescaler desde 1:2 hasta 1:256) Comparador Analógico (NO ADC): AVR - 1 PIC - NO POSEE Watchdog: Ambos poseen Oscilador interno: Ambos poseen, en el AVR sólo habilitable con programación paralela Niveles de pila (STACK): AVR - 3, PIC - 8 Interrupciones: AVR - reset, interna, externa, timer y por comparador analógico, PIC - 5 interrupciones Básicamente, los AVR tienen 3 registros para cada puerto de salida a saber: • DDRB - Sirve para decir qué patas son de entrada o salida, “0” es entrada, “1” es salida (es inverso a los PIC). • PINB - Registro que sirve para entradas solamente. • PORTB - Registro que sirve para salidas solamente. Esto significa que para leer una entrada se debe usar el registro PINB mientras que para escribir datos en una salida se debe emplear el registro PORTB (obviamente si hacemos referencia a las patas del puerto B). En el ATMEL AT90S1200 el PortB tiene 8 bits de datos, a diferencia del PORTD que tiene sólo 7. El bit 7 del PORTD no se emplea; PORTD también consta de 3 registros: DDRD, PORTD y PIND.

********************************************************** Los Atmel de Uso Automotriz

LOS MICROCONTROLADORES AVR La empresa Atmel ha desarrollado una gran cantidad de microcontroladores en diferentes gamas, de forma similar a lo que ha hecho la empresa Microchip con nuestros viejos amigos: “los PICs”. Quizá, el más popular es el ATMEL AT90S1200, que es algo así como el 16F84 de Microchip (en cuanto a popularidad se refiere). A continuación se realiza algunos datos comparativos entre el AT90S1200 y el PIC16F84: Nº de instrucciones: AVR - 89, PIC - 35 Registros RAM: AVR - 32, PIC - 68 Velocidad: AVR - 12MHz, PIC: 20MHz Memoria de Programa: AVR - 1kByte FLASH (512 lí-

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Por algún micro debemos empezar… Cuando comenzamos a realizar artículos con microcontroladores PIC en Saber Electrónica, allá por 1998, elegimos el 16F84 y nuestro “modelo o mentor” era el viejo y conocido David Tate. Conversando con el Ing. Ismael Cervantes y en base al trabajo que está realizando el Ing. Luís Roberto Rodríguez, llegué a la conclusión que debía recurrir a la fuente y así determiné que lo mejor es realizar la descripción de varios modelos, tarea que iremos desarrollando en diferentes ediciones de nuestra querida revista. En esta oportunidad especificaremos algunas características y describiremos el funcionamiento de la serie de uso automotor ATtiny 25/45/85. A su vez, para concluir, daremos los circuitos de programadores de algunos modelos con licencia libre GNU.

Microcontroladores AVR de Atmel La Serie ATtiny 25/45/85 El ATtiny 25/45/85 es un microcontrolador CMOS de 8 bits de baja potencia basado en la arquitectura RISC mejorada del AVR. Mediante la ejecución de poderosas instrucciones en un solo ciclo de reloj, el ATtiny 225/45/85 logra una producción que alcanza 1MIPS por MHz, permitiéndole al diseñador de sistemas optimizar la relación consumo de potencia-velocidad de procesamiento. Las principales características del dispositivo son las siguientes: * Alto desempeño, baja potencia. * Arquitectura RISC avanzada: -120 instrucciones poderosas, la mayoría con ejecución de un solo ciclo de reloj. -32x8 registros de trabajo de propósito general. -operación totalmente estática. * Programa y Memoria de Datos no volátiles: -2/4/8 kbytes de Memoria Flash Programable en el sistema, con duración: 10000 ciclos de escritura/borrado. -128/256/512 bytes de EEPROM programable en el sistema, con duración: 100000 ciclos de escritura/borrado. -128/256/512 bytes de SRAM interna. -Cerrojo de programación para autoprogramar la Memoria Flash y Seguridad de Datos de EEPROM. * Características Periféricas: -Contador/Temporizador de 8 bits con Prescaler y dos canales PWM. -Contador/Temporizador de Alta Velocidad de 8 bits con Prescaler separado: ·Dos Salidas PWM de Alta Frecuencia con Registros de Comparación de Salida separados. ·Generador Programable de Tiempo Muerto. -Interfaz Serie Universal con Detector de Condición de Comienzo. -ADC de 10 bits: ·Cuatro Canales de Una Sola Salida. ·Dos Pares de Canales ADC Diferenciales con Ganancia Programable (1x, 20x). -Temporizador Programable de Vigilancia con Oscilador separado dentro del integrado. -Comparador Analógico dentro del integrado. * Características Especiales del Microcontrolador: -Sistema de Depuración debugWIRE dentro del integrado. -Programable dentro del Sistema a través del Puerto SPI.

-Fuentes de Interrupción Externas e Internas. -Modos de Descanso en Baja Potencia, de Reducción de Ruido de ADC, y de Reducción de Potencia. -Circuito Mejorado de Reinicialización de Encendido. -Circuito Programable de Detección de Brownout (estado en que la tensión es entre un 8 y un 12% inferior al valor típico) . -Oscilador Calibrado interno. * Entradas/Salidas y Encapsulados: -Seis Líneas Programables de Entrada/Salida. -SOIC de 8 patas. * Tensión de Funcionamiento: -2,7 a 5,5V * Rango de Velocidades: -ATtiny25/45/85: 0-8 MHz@2,7-5,5V, 0-16MHz @4,5-5,5V. * Rango de Temperaturas del Automóvil: -de -40ºC a +125ºC * Bajo Consumo de Potencia: -Modo Activo: 1MHz, 2,7V : 500µA -Modo de Potencia Reducida: 2µA con 2,7V. La figura figura 4 muestra la disposición de terminales de este microcontrolador.

Diagrama en Bloques En la figura 4 se puede observar el diagrama en bloques de la serie ATtiny 25/45/85 de ATmel. El núcleo del AVR combina un conjunto rico de instrucciones con 32 registros de trabajo de propósito general. Los 32 registros están directamente conectados a la Unidad Aritmético-Lógica (ALU), permitiendo que 2 registros independientes se accedan en una sola instrucción ejecutada en un ciclo de reloj. La arquitectura resultante es más eficiente en lo que respecta a código, en tanto que logra un rendimiento hasta 10 veces superior que los microcontroladores convencionales CISC. De las características enunciadas anteriormente, sobre el ATtiny 25/45/85 podemos destacar las siguientes: 2/4/8kB de Memoria Flash Programable en el Sistema, 128/256/512 bytes de EEPROM, 128/256/256 bytes de SRAM, 6 líneas de entrada/salida de propósito general, 32 registros de trabajo de propósito general, un Temporizador/Contador de 8 bits con modos de comparación, un Temporizador/Contador de alta velocidad de 8 bits, una

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Artículo de Tapa

Figura 4 Interfaz Serie Universal, Interrupciones Internas y Externas, un ADC de 4 canales de 10 bits, un Temporizador Programable de Vigilancia con Oscilador Interno y 3 modos de ahorro de potencia seleccionables por software.

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El modo de Descanso detiene la CPU en tanto que permite que la SRAM, el Temporizador/Contador, el ADC, el Comparador Analógico, y el sistema de Interrupción sigan trabajando. El modo de Reducción de Potencia guar-

Microcontroladores AVR de Atmel da el contenido de los registros, inhabilitando todas las funciones del integrado hasta la siguiente Interrupción o Reinicialización. El modo de Reducción de Ruido del ADC detiene la CPU y todos los módulos de E/S excepto el ADC, a fin de minimizar el ruido de conmutación durante las conversiones del ADC. El dispositivo se fabrica usando la tecnología de memoria no-volátil y alta densidad de ATMEL. El sistema de interfaz serial que maneja el integrado permite que la Memoria de Programa se reprograme en el sistema a través de una interfaz serie (SPI) mediante un programador convencional de memorias novolátiles o mediante un código de carga incorporado en el integrado que se ejecuta en el núcleo del AVR. El AVR tiene un soporte basado en herramientas de desarrollo del sistema y de programación que incluyen: Compiladores C, Macroensambladores, Depurador/Simuladores de Programa, Emuladores en el Circuito y Conjuntos de Componentes de Evaluación. Este microcontrolador ha sido desarrollado y fabricado de acuerdo con los requerimientos más exigentes de la norma internacional ISO-TS-16949 que define los grados de calidad para uso automotriz.

Figura 5

te se ponen en 0 entregarán corriente si se activan los resistores pull-up.Las patas del Puerto B son del tipo tri-state cuando se activa una condición de reinicialización, aunque el reloj no esté funcionando. RESET: Entrada de Reinicialización. Un 0 en esta pata, durante más de un pulso mínimo, generará una reinicialización aunque el reloj no esté funcionando.

La CPU del AVR Descripción de los Pines: Vcc: Tensión de alimentación. GND: Masa, tierra. Puerto B (PB5… PB0): El Puerto B es un puerto de E/S bidireccional de 6 bits con resistores pull-up internos (seleccionables para cada bit). Los buffers de salida del puerto B tienen características simétricas de excitación con alta capacidad, tanto de fuente como de sumidero. Como entradas, las patas del Puerto B que externamen-

Trataremos la arquitectura del núcleo del AVR en general. La función principal del núcleo de la CPU es asegurar una correcta ejecución del programa. La CPU, por lo tanto, debe acceder a memorias, realizar cálculos, controlar periféricos, y manejar interrupciones. En la figura 5 se puede observar la arquitectura de la CPU. A fin de maximizar el desempeño y el paralelismo, el AVR usa una arquitectura Harvard, con memorias y buses separados para el programa y los datos. Las instrucciones que están en la memoria de Programa se ejecutan con un solo nivel de transmisión por conductos. Mientras que se ejecuta una instrucción, se extrae la siguien-

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Artículo de Tapa te instrucción de la memoria de Programa. Este concepto permite que las instrucciones se ejecuten en cada ciclo de reloj. La memoria de programa es la memoria flash reprogramable en el Sistema. El Archivo de Registros de acceso rápido contiene 32 registros de trabajo de propósito general de 8 bits con un tiempo de acceso de un solo ciclo de reloj. Esto permite la operación de la Unidad Aritmético Lógica (ALU) en un sólo ciclo. En una típica operación de la ALU, se toman 2 operandos del Archivo de Registros, se ejecuta la operación, y el resultado se almacena nuevamente en el Archivo de Registros en un ciclo de reloj. Seis de los 32 registros se pueden usar como 3 registros apuntadores de direccionamiento indirecto de 16 bits para el direccionamiento en el Espacio de Datos, permitiendo eficientes cálculos de direcciones. Uno de estos apuntadores de direcciones también se puede usar como apuntador de direcciones para tablas de consulta en la memoria Flash de Programa. Estos registros funcionales agregados son los registros X, Y y Z de 16 bits. La ALU soporta operaciones aritméticas y lógicas entre registros o entre una constante y un registro. Las operaciones de un solo registro también se pueden ejecutar en la ALU. Luego de una operación aritmética, el Registro de Estado se actualiza para reflejar la información sobre el resultado de la operación. El Programa tiene instrucciones de salto condicional e incondicional e instrucciones de llamada, capaces de direccionar en forma directa todo el espacio de direcciones. La mayoría de las instrucciones del AVR tienen un solo formato de palabra de 16 bits. Cada dirección de memoria de Programa contiene una instrucción de 16 o de 32 bits. Durante las interrupciones y las llamadas a subrutina, el Contador de Programa de dirección de retorno (PC) se almacena en la Pila. La Pila se ubica en la SRAM de datos generales, y en consecuencia el tamaño de la Pila sólo está limitado por el tamaño total de la SRAM y su uso. Todos los programas del usuario deben inicializar el SP en la rutina de reinicialización (antes que se ejecuten las subrutinas o las interrupciones). El Puntero de Pila (SP) se puede leer /escribir en el espacio de E/S. La SRAM de datos se puede acceder fácilmente mediante 5 modos diferentes de direccionamiento soportados en la arquitectura del AVR. Los espacios de memoria en la arquitectura del AVR son todos lineales y regulares.

Un módulo de interrupción flexible tiene sus registros de control en el espacio de E/S con un bit adicional de Habilitación de Interrupción Global en el Registro de Estado. Todas las interrupciones tienen un Vector de Interrupción separado en la tabla de Vectores de Interrupción. Las interrupciones tienen una prioridad de acuerdo con su posición en la tabla. Cuanto más baja es la dirección del Vector de Interrupciones, más alta es la prioridad. El espacio de memoria de E/S contiene 64 direcciones para funciones periféricas de la CPU como Registros de Control, SPI, y otras funciones de E/S. La memoria de E/S se puede acceder directamente, o como las posiciones del Espacio de Datos que están a continuación de las del Archivo de Registros, 0x20-0x5F.

La Unidad Aritmético-Lógica (ALU) La ALU del AVR de alto desempeño trabaja en conexión directa con todos los 32 registros de trabajo de propósito general. Dentro de un solo ciclo de reloj se ejecutan las operaciones aritméticas entre registros de propósito general o entre un registro y uno inmediato. Las operaciones de la ALU se dividen en 3 categorías principales: aritméticas, lógicas, y funciones con bits. Algunas implementaciones de la arquitectura también proveen un poderoso multiplicador que soporta la multiplicación con signo, sin signo y el formato fraccional.

El Registro de Estado El Registro de Estado contiene información sobre el resultado de la instrucción más recientemente ejecutada. Esta información se puede usar para alterar el flujo del programa a fin de ejecutar operaciones condicionales. Notemos que el Registro de Estado se actualiza después de todas las operaciones de la ALU. Esto, en muchos casos, evita la necesidad de usar instrucciones de comparación especiales, resultando un código más compacto y más rápido. El Registro de Estado no se almacena automáticamente cuando se ingresa a una rutina de interrupción y se vuelve a almacenar cuando se regresa de una interrupción. Esto se maneja mediante el software. El Registro de Estado del AVR (SREG) posee una estructura como la mostrada en la figura 6. Figura 6

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Microcontroladores AVR de Atmel Bit 7-I: Habilitación Global de Interrupción. Este bit debe ponerse en 1 para que se habiliten las interrupciones. El control individual de habilitación de interrupción se ejecuta luego en registros de control separados. Si se pone en 0, no se habilita ninguna interrupción, independientemente de cómo estén las posiciones individuales de habilitación de interrupción. El bit I se pone en 0 mediante hardware después que haya ocurrido una interrupción, y se pone en 1 mediante la instrucción RETI para permitir interrupciones subsiguientes. El bit I también se puede poner en 1 y en 0 mediante las instrucciones SEI y CLI. Bit 6 -T: Almacenamiento de Copia de Bit. Las instrucciones de copia de bit BLD (Bit LoaD) y BST (Bit Store) usan el bit T como fuente o destino del bit operado. Un bit de un registro del Archivo de Registros se puede copiar en T mediante la instrucción BST, y un bit en T se puede copiar en un bit de un registro del Archivo de Registros mediante la instrucción BLD. Bit 5 - H: Bandera de Semi-acarreo. Este bit H indica un semi-acarreo en algunas operaciones aritméticas. El semi-acarreo es útil en la aritmética BCD. Bit 4 - S: Bit de Signo. El bit S siempre es una O exclusiva entre la Bandera Negativa N y la Bandera de Rebalse V con complemento a 2 .

Bit 3 - V: Bandera de Rebalse con complemento a 2. Este bit soporta una aritmética de complemento a 2. Bit 2 - N: Bandera Negativa. Este bit indica un resultado negativo en una operación aritmética o lógica. Bit 1 - Z: Bandera Nula. Este bit indica un resultado nulo en una operación aritmética o lógica. Bit 0 - C: Bandera de Acarreo. Este bit indica un acarreo en una operación aritmética o lógica.

Registros de Propósito General El Archivo de Registros se optimiza para el conjunto de instrucciones RISC mejorado del AVR. A fin de lograr el desempeño y la flexibilidad requeridas, el Archivo de Registros soporta los siguientes esquemas de E/S: • Un operando de salida de 8 bits y una entrada de resultados de 8 bits. • Dos operandos de salida de 8 bits y una entrada de resultados de 8 bits. • Dos operandos de salida de 8 bits y una entrada de resultados de 16 bits. • Un operando de salida de 16 bits y una entrada de resultados de 16 bits. Figura 7 La figura 7 muestra la estructura de los 32 registros de trabajo de propósito general de la CPU. La mayoría de las instrucciones que operan en el Archivo de Registros tienen acceso directo a todos los registros, y la mayoría de ellas son instrucciones de un solo ciclo. Como se ve en la figura 7, a cada registro se le asigna una dirección de memoria de Datos, las cuales se mapean directamente en las primeras 32 posiciones del Espacio de Datos del usuario. Aunque no se implementan físicamente como posiciones de memoria de SRAM, esta organización de memoria proporciona una gran flexibilidad en el acceso de los registros, ya que los registros apuntadores X, Y y Z pueden apuntar a cualquier registro del archivo.

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Artículo de Tapa Figura 8

Los Registros X, Y y Z Los registros R26..R31 tienen algunas funciones adicionales a su uso de propósito general. Estos son punteros de direcciones de 16 bits para el direccionamiento indirecto del espacio de datos. Los 3 registros X, Y y Z de direccionamiento indirecto se definen como se describe en la figura 8. En los distintos modos de direccionamiento estos registros de direcciones tienen funciones tales como desplazamiento fijo, incremento automático y decremento automático.

Primeras Conclusiones En esta nota hemos dado una introducción sobre los microcontroladores Atmel. En sucesivas ediciones continuaremos explicando el funcionamiento de los diferentes bloques componentes del micro, describiendo también algunos proyectos de mucha utilidad, tal como lo es la Interfase Gráfica de Video publicada en la edición anterior.

pueden ser de utilidad. Si bien se propone el cargador para el Atmel AT90S2313, descargando la aplicación “IgorPlugUSBprogrammer” es posible programar otros micros de 20 patas. Para bajar la aplicación que permite realizar la carga del programa, el lector debe registrarse en la página del autor. En la figura 9 se puede apreciar el circuito eléctrico de este programador y en la figura 10 una imagen de la pantalla que muestra la carga del programa. Les recomiendo configurar en la Bios de su ordenador que el puerto paralelo esté en modo Figura 10

Un Sencillo Programador por Puerto Paralelo Navegando por Internet, en busca de información que me permita “tomar experiencia” sobre estos temas con el objeto de compartirla con Uds, encontré un sencillo programador por puerto paralelo en la página: www.cesko.host.sk. Dicha página (que está en inglés), posee muy buena información y varios circuitos que le

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Figura 9

Microcontroladores AVR de Atmel ECP para que no haya ningún inconveniente al programar. Por último, en la figura 11 se puede observar el entorno de desarrollo de microcontroladores Atmel de 40 terminales que estamos empleando para el armado de nuestras prácticas y que emplearemos también para el di-

seño y construcción de prototipos. Esta placa entrenadora es la que usamos para “programar” el Atmel Mega 8515 que sirvió de prototipo para el armado de la Interfase Gráfica de Video de la edición anterior de Saber Electrónica. ✪

Figura 11

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MONTAJE

Easy-Downloader 2.0:

Programador para Atmel de 40 Pines por Puerto Serial Tal como mencionamos anteriormente, una de las características sobresalientes del trabajo con Microcontroladores Atmel es la posibilidad de utilizar ambientes de desarrollo, programadores, tarjetas entrenadoras y gran cantidad de circuitos de uso libre, muchos de los cuales puede bajar de Internet. Nosotros probamos el cargador desarrollado por Wichit Sirichote ([email protected]) y que se publica en la página www.kmitl.ac.th, encontrando que funciona perfectamente para programar los micros que utilizamos para desarrollar los diferentes proyectos que próximamente publicaremos en Saber Electrónica. En la presente nota realizamos una recopilación de la página del autor, efectuando algunas ligeras modificaciones para facilitar la comprensión del proyecto y simplificar su montaje.

Introducción Esta vez no empezamos por el principio... En esta nota les damos detalles de armado de; un programador pensado por Wicht Sirichote para microcontroladores de la empresa Atmel de 40 terminales. Se trata de la versión 2.0 del circuito denominado Easy Downloader (Programador Sencillo) que surge como una modificación de la versión 1.1 que es para AVRs de 20 patas y que publicaremos más adelante. Es decir, le proponemos el armado de un circuito para grabar el archivo “.HEX” dentro de la memoria de programa de los microcontroladores ATMEL de 40 pines, más específicamente la serie 89C51, 89C52 y el 89C55, la serie 90S8515 y sus equivalentes Atmel Mega.

El circuito funciona con el programa versión WINDOWS, UPLOADER EZ3, EZ3.1 con firmware actualizado para el 89S51 y el 89S52. Si necesita más espacio de codificación para su aplicación, especialmente para desarrollar proyectos con lenguaje C, también puede usar el Easy-Downloader V2.0, que es un programador muy fácil de usar. Es adecuado y barato, de modo que cualquiera puede construirlo fácilmente. Esta versión puede escribir un archivo HEX de Intel en el 89C51 (4kB), 89C52 (8kB) y el 89C55 (20kB). Insistimos que este circuito es una versión que sólo sirve para micros de 40 patas. La versión 1 (que, como dijimos, publicaremos próximamente) podrá bajarla a partir de un link dado en nuestra web y es pa-

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ra programar micros Atmel de 20 terminales.

El Proyecto La figura 1 muestra el diagrama circuital del cargador “Easy-Downloader V2.0”. El 89C51 con el programa “ez52.hex” recibe datos en serie a 9600 baud desde la PC y genera la señal apropiada aplicándola al zócalo ZIF. P0 es para la transferencia bidireccional de datos. P1 provee A0-A7. P2.0-P2.6 provee datos a A8A14. Observe A14, nuestro software usa P2.6 mientras que ATMEL usa, en cambio, P3.0.

Programador para ATMEL de 40 Patas

Figura 1

La selección del modo de programación se hace mediante P3.4 a P3.7. Si desea más detalles puede ver el archivo en C: “ez52.c”.

La tensión de programación es un poco diferente de la versión 1.1 de este cargador, el terminal de predisposición requiere una tensión Vpp

de sólo +5V y +12V y se activa simplemente mediante P3.3. La pata de entrada de reloj X1 del zócalo ZIF se deriva de X2 sin separador.

Figura 2A

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Montaje Construcción de la Placa de Circuito Impreso La placa de circuito impreso se puede construir usando una plaqueta (pcb) del tipo universal con sodadura de punto a punto. Si quiere hacer una pcb, en la figura 2A se muestra el diagrama del circuito impreso que, en este caso, es de doble faz. La figura 2B muestra un detalle de cómo deben ir ubicados los componentes sobre la placa.

to paralelo, sencillo para cargar este archivo hexadecimal. Puede emplear un esquema similar al del cargador utilizado en el artículo de tapa de esta edición, pero para microcon-

El Software “ez52.hex” es el firmware de archivo hexadecimal necesario para el 89C51. El archivo puede bajarlo desde nuestra página web: www.webelectronica.com.ar

Figura 2B

Haga click en el ícono password e ingrese la clave: “atmel244”. En dicho sitio encontrará el link que le pemitirá descargar tanto el archivo “ez52.hex” como los demás archivos y programas que iremos describiendo. Lamentablemente, precisará un programador para poder cargar el firmware al 89C51. Si no lo posee, puede armar un Programador por puer-

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trolador 89S8252 (vea la página de referencia de Internet dada en el artículo de tapa). En la figura 3 damos el esquema de un sencillo programador por puerto paralelo que emplea nuestro conocido “PoniProg” (también bájelo desde nuestra página). Es decir, si no consigue que alguien le preste un cargador para programar el 89C51, deberá montar un cargador sencillo por puerto paralelo y emplear un 89S8252 en lugar del 89C51. Para programar el 89S8252 deberá utilizar el mismo archivo “ez52.hex”. Ambos microcontroladores son compatibles pin a pin, por lo cual no deberá realizar ninguna modificación en el PCB de la figura 2A. “Ez52.c” es el programa fuente escrito en lenguaje C para modificaFigura 3 ción ulterior. Para recompilarlo, se necesita el Micro-C para el compilador 8051 de Dunfield Development System. Reiteramos que tanto el programa “Micro-C” como el archivo “Ez52.c” puede bajarlos de nuestra web con la clave “atmel244”. “Ez2.exe” es la versión para DOS (disk operating system) del EZ Uploader V2.0 que corre

Programador para ATMEL de 40 Patas en la computadora con el objeto de poder programar a un Atmel por medio del cargador que estamos proponiendo (Easy-Downloader). También lo encontrará con el link dado en nuestra web. Nota: la versión dos de Ez2 se puede usar sólo computadoras viejas, tipo 386 o 486, o en computadoras nuevas pero con Windows 98. Si Ud. posee una computadora con Windows 2000, XP o Vista deberá descargar la versión V3.0.

Figura 4

Cómo Programar un Atmel con el “Easy-Downloader” En primer lugar debemos “preparar” al micro que debe ir colocado en la placa de circuito impreso, para ello cargue el archivo “ez52.hex” en un 89C51 con otro programador, o en un 8252 con el programador de la figura 3 y colóquelo en la placa de circuito impreso armada de la figura 2A. El software de programación deberá funcionar a 9600 baudios, con 8-Data bits, no Paridad. Conecte el conector DB9 de la placa del Easy

Downloader en el puerto COM de la computadora y ejecute el programa de acuerdo al sistema operativo de su computadora. En la figura 4 tenemos un ejemplo del uso de la versión 2 (ejecución del programa ez2.exe) en sistema DOS (se ejecuta en Windows 98, recuerde que no funciona en sistemas operativos con ambiente NT). Si tiene una PC con Windows 2000 o superior descargue “EZ Uploader V3.0” para Windows.

Para el 89C51, 89C52 y el 89C55, existe un byte de firma y por lo tanto ya no se necesita más seleccionar el tamaño de la memoria. El EZ reconocerá el tamaño del código de la memoria. Tan sólo haga click en Send Hexfile y todo se hará automáticamente (figura 5). También puede descargar la versión V3.1 del “EZ Uploader” para Windows. Se trata de una versión beta del EZ3.1 Uploader, con las características adicionales READ y SAVE AS. El código HEX guardado en los integrados se puede leer y almacenar como un archivo HEX de Intel (figura 6).

Información Adicional

Figura 5

Hemos realizado pruebas satisfactorias con micros de 40 patas con este cargador denominado “EasyDownloader” y que el autor va modificando (en la página mencionada al comienzo puede encontrar las versiones V1.1 para micros de 20 patas y V2.0 que es el que estamos describiendo). En dicha página también se encuentra la versión 4.0 del software (denominado ezdl4). Con esta nueva versión no hay inconvenien-

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Montaje Lista de materiales

Figura 6

tes con el tipo de archivo hexadecimal a cargar en el Atmel y además, detecta automáticamente el Puerto COM y la plaqueta del programador dada en la figura 2. En dicha página también encontrará un programa de Kurnia Wijaya de Jakarta, Indonesia, que le ayuda a escribir el programa que clasifica

el archivo hexadecimal de Intel generado por algunos compiladores (Using Easy-Downloader V1.1&V2.0 with Unsorted HEX files). Otra opción para programar Atmel de 40 pines es el uso del “EasyPROG”: versión modificada del Easy-Downloader hecho por Francisco Barbosa. ✪

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1 Fuente de alimentación de 15V x 100mA (DC Adaptor). 1 Transistor 2N222. También puede emplearse un BC548. 1 Regulador LM317 1 Regulador 7805 1 Resistencia de 220Ω 2 Resistencias 1kΩ 1 Resistencia de 2k2 1 Resistencia de 8k2 8 Resistencias de 10kΩ 1 Led 5 mm color rojo 2 Capacitores de 30pF 1 Capacitor de 0,1µF 1 Capacitor de 1µF x 25V 3 Capacitores de 10µF x 25V 1 Capacitor 100µF x 25V 1 Cristal de 11,0592MHz 1 Circuito Integrado DS275 (adaptador de niveles TTLRS232). 1 Zócalo o base de 40 patas para circuito integrado. 1 Microcontrolador Atmel AVR89C51 (ver texto). 1 Cable con conector DB9

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Este es el primero de una serie de artículos destinados a brindar información técnica y de funcionamiento de las pantallas de plasma y LCD. En esta primera entrega realizamos una breve introducción al tema invitándolos, además, a que baje de nuestra web herramientas que le serán de suma utilidad, tanto al principiante como al técnico especializado. Por: Ing. Horacio D. Vallejo [email protected]

o todas las “pantallas planas” usadas para ver televisión son iguales. Hay dos tecnologías que compiten en el mercado: LCD (TFT) y Plasma y tanto sus características como el funcionamiento, son diferentes. Las pantallas de Plasma funcionan con una matriz de pequeñas celdas llenas de gas, que están entre paneles de vidrio. Cada pixel o punto de imagen tiene fósforos con los tres colores básicos (RGB), figura 1. La pantalla se activa cuando una descarga eléctrica llega al gas, de modo de liberar luz ultravioleta que excita los fósforos RGB. Luego, como sabemos, la sumatoria de píxeles forma la imagen que vemos en pantalla.

N

EDITORIAL QUARK S.R.L. Propietaria de los derechos en castellano de la publicación mensual SABER ELECTRÓNICA EDITORIAL Herrera 761/763 Capital Federal QUARK (1295) TEL. (005411) 4301-8804

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En las pantallas LCD (Cristal líquido) se emplea una tecnología más moderna, que también es usada en cámaras digitales, pantallas de computadoras, de teléfonos celulares, etc. Su funcionamiento se basa en una fuente luminosa proyectada desde detrás de la pantalla y que atraviesa una solución formada por cristales líquidos microscópicos. La solución está contenida entre dos paneles polarizados. Un impulso eléctrico modifica la

Figura 1

Impresión Impresora de Publicaciones SA. Director Ing. Horacio D. Vallejo Jefe de Redacción Pablo M. Dodero Producción José Maria Nieves Staff Teresa C. Jara Olga Vargas Luis Leguizamón Alejandro Vallejo Javier Isasmendi

Publicidad Alejandro Vallejo Editorial Quark SRL (4301-8804) Web Manager - Club SE Luis Leguizamón La Editorial no se responsabiliza por el contenido de las notas firmadas. Todos los productos o marcas que se mencionan son a los efectos de prestar un servicio al lector, y no entrañan responsabilidad de nuestra parte. Está prohibida la reproducción total o parcial del material contenido en esta revista, así como la industrialización y/o comercialización de los aparatos o ideas que aparecen en los mencionados textos, bajo pena de sanciones legales, salvo mediante autorización por escrito de la Editorial.

Televisores de Plasma tonizador para TDT. Deben indicar las siglas: DVB-T (o TDT) para la Televisión Digital Terrestre, MHP si se quiere que sean interactivas y HD Ready, si se quiere alta definición. La vida útil estimada de un TV de plasma es de unas 30.000 horas, mientras que un LCD puede durar (antes de quemarse) 50.000 horas. Figura 2 manera en que estos cristales se orientan, determinando el color de cada punto o pixel y, por tanto, la imagen final que vemos, figura 2. Los televisores de Plasma muestran imágenes más reales y tridimensionales, en las cuales se ven mejor las sombras y el color negro. Los de LCD tienen 4 veces más brillo y contraste. Pero la mayoría de los modelos muestran los negros en gris (no se consiguen negros perfectos). Aunque se han ido perfeccionando, los televisores con estas pantallas aún tienen mucho que mejorar (sobre todo por el precio) pero ya están llegando muchos de estos aparatos al banco de trabajo de los técnicos reparadores. Actualmente NO se ven necesariamente mejor que un CRT (tubo de rayos catódicos), depende de la marca, el año de fabricación, y el precio. Para saber cuál es mejor debe compararse viendo la misma imagen (fija y en movimiento) en los dos tipos de pantallas. NO todos los televisores con esta tecnología están preparadas para la Alta definición. Es más, hay muchas pantallas que ni siquiera tienen el sin-

Las Pantallas de Plasma La tecnología del plasma data de 1964 y fue desarrollada en la Universidad de Illinois (USA). Las primeras pantallas eran pequeñas y de baja calidad. El avance en el desarrollo de microprocesadores digitales de alta velocidad y el acceso a nuevos materiales, han permitido que las pantallas hoy tengan buen tamaño (más de 40 pulgadas), buena calidad y un precio accesible (aún tiene que mejorar) El plasma consiste en una sustancia eléctrica neutra con una “cámara” compuesta por iones, electrones y partículas neutras. Se puede decir que el plasma es un conjunto de electrones e iones que conduce, de manera excelente, la electricidad. Una pantalla de plasma se compone de una matriz de celdas a las que llamamos píxeles, que se componen a su vez de tres sub-píxeles, que corresponden a los colores rojo, verde y azul (RGB). El gas, en estado de plasma, reacciona con el fósforo (son los mismos que se utilizan en los tubos de rayos catódicos de los televisores y

monitores convencionales ) de cada sub-píxel para producir luz de colores (roja, verde o azul). Cada sub-píxel está controlado individualmente en forma electrónica (por un microcontrolador) y se pueden producir más de 16 millones de colores diferentes. De esta manera se consigue una imagen de alta calidad en una pantalla delgada. En primer lugar, por medio de una descarga eléctrica, el gas se transforma a estado de plasma, luego, este plasma reacciona con los fósforos de cada píxel en la zona de descarga y por último esta reacción hace que cada sub-pixel emita diferentes brillos de rojo, verde o azul. El técnico debe conocer cómo es que se realiza el control en la pantalla, a los fines de poder dar servicio técnico a estos equipos. Es por eso que en Saber Electrónica estamos preparando información teórica y técnica sobre los televisores de plasma del mercado, que será publicada en próximas ediciones. Cómo Obtener los Manuales Si Ud. quiere bajar información sobre este tema, puede dirigirse a nuestra web: www.webelectronica.com.ar Debe hacer click en el ícono password e ingresar la clave “plasma244”. En dicho sector, además encontrará más de 500MB en manuales de servicio, planos circuitos, fotos y tips de reparación sobre pantallas de plasma. Los manuales de servicio suelen traer toda la información que el técnico precisa conocer para poder realizar el mantenimiento de estos equipos, ya sea el desmontaje de la unidad, circuitos, lista de partes, oscilogramas, fotografías, tips de mantenimiento y reparación, etc. Sin dudas representan una herramienta importante para todos los técnicos y por ello estamos avocados a reunir manuales y circuitos para ponerlos a disposición de los socios del Club Saber Electrónica. ✪

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Cuaderno del Técnico Reparador

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Cuaderno del Técnico Reparador

Cómo Funcionan los Teléfonos Celulares

GPS en los Teléfonos Celulares La incorporación de sistemas GPS en los teléfonos celulares es todo una moda, es más, hasta es posible tener la localización de un móvil sin necesidad de que el teléfono celular tenga este sistema, ya que los operadores suelen prestar este servicio a través de mensajes cortos (SMS). Los dispositivos dotados de GPS, además, podrán realizar cualquier tarea de navegación satelital como ser la elección de rutas correctas cuando están dentro de un automóvil o poder localizar un dispositivo en cualquier punto del planeta. En este artículo explicamos sintéticamente qué es GPS y cómo funciona el circuito en un teléfono celular. Como lo hacemos siempre en este curso, nos basaremos en un móvil Motorola de la serie A920. Preparado por: Ingeniero Horacio Daniel Vallejo e-mail: [email protected]

G

PS significa "Global Positioning System" o Sistema de Posicionamiento Global. Se trata de un Sistema Global de Navegación por Satélite (GNSS) que permite fijar a escala mundial la posición de un objeto, una persona, un vehículo o una nave. La precisión de un sistema GPS puede determinar la posición de un objeto con errores mínimos, pudiendo determinar una posición con metros de precisión. El sistema de defensa de los

Estados Unidos desarrolló este sistema basándose en una red de 24 satélites (21 operativos) en órbita a 20.200 Km que permite cubrir toda la superficie terrestre. Para fijar una posición, el navegador GPS localiza automáticamente, como mínimo, a 4 satélites de la red, de los que recibe señales que indican la posición de cada satélite y su reloj. El navegador GPS sincroniza su reloj y calcula el retraso de las señales (que viene dado por distancia al satélite), calculando la posición en que éste se halla. Una vez en

sincronismo (una vez establecidas las distancias a cada satélite) se fija con facilidad la propia posición relativa del GPS respecto a los satélites. Conociendo además las coordenadas o posición de cada uno de ellos por la señal que emiten, se obtiene la posición absoluta o coordenadas reales del punto de medición. Los GPS, hoy son comunes en el mercado para los usuarios con fines muy diversos; localización de piezas, montañismo y hasta en los teléfonos celulares con fines diversos. No obstante, la utiliza-

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GPS en los Teléfonos Celulares

Figura 1

ción actual más extendida es su empleo en los vehículos que circulan por carreteras (coches, camiones, autobuses...). El GPS en los automóviles permite a los conductores un apoyo considerable. Estos dispositivos llevan programas con voz que le dan instrucciones al conductor sobre los movimientos que deben hacer para seguir la ruta correcta (giros, toma de salidas o entradas desde unas vías a otras, etc.); estas indicaciones de voz, permiten al conductor fijar su atención en la carretera. En el auto, un GPS puede: * Indicar la ruta a seguir desde el punto de origen hasta el destino a través de mapas que localizados en el GPS. * Establecer controles necesarios para advertir los límites de velocidad * Avisar la densidad de tráfico * Etc. El sistema GPS en un teléfono celular permite la localización en tiempo real del teléfono, utilizando satélites GPS redes de telefonía celular (normalmente redes

CDMA), para ofrecer resultados con alta precisión a través de los servicios de localización personal. Entre las ventajas de este servicio encontramos: ubicación en tiempo real, mejor supervisión y mayor control, alto nivel de precisión a través de mapas digitalizados, mayor flexibilidad, pues las localizaciones pueden efectuarse desde un celular o vía web. Por ejemplo, se puede conocer la ubicación de un celular con sólo enviar un mensaje de texto (y en este caso no es preciso que el móvil tenga sistema GPS!!!). El localizador deberá enviar un SMS (mensaje corto de texto) con el número de celular a ubicar. De inmediato, la persona buscada recibirá un mensaje en donde se le informa que un determinado número está intentando conocer su ubicación y se le pide que lo autorice, por única vez o para siempre. En caso de que la búsqueda sea autorizada, el solicitante recibirá un mensaje con la posición geográfica (latitud, longitud y una dirección postal cercana) donde se encuentra el móvil localizado.

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Un teléfono celular dotado de sistema GPS, puede recibir la señal satelital de 1575,42MHz a través de la antena planar para GPS interna PIFA (Planar Inverted F Antenna) o por medio de una antena externa. La señal recepcionada por la antena planar PIFA pasa a través del filtro FL6055 y del amplificador lineal de bajo ruido (LNA) U6051. Note en los diagramas de la figura 1 y 2 que, posteriormente, dicha señal ingresa al filtro LNA U6050 a través del filtro FL6055 (si utiliza antena externa, la señal se aplica directamente al filtro FL6055). La señal que ingresa al amplificador LNA del integrado U6050 es una señal DSS (señal de Secuencia Directa de Espectro Extendido = Direct Sequence Spread Spectrum) de 1575,42MHz con una modulación bi fase (BPSK) extendida de 1,023 Mbps (BPSK = Bi-Phase Shift Keying). La señal DSSS se aplica a un circuito mezclador de rechazo de señal imagen. En el mezclador, esta señal DSS se “mezcla” con la señal proveniente de un oscilador local para producir una señal de frecuencia in-

Cuaderno del Técnico Reparador Figura 2

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GPS en los Teléfonos Celulares Figura 3

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Cuaderno del Técnico Reparador termedia (FI) de 9,45MHz. Luego, la señal de salida de FI se amplifica y filtra para ser enviada a una etapa amplificadora con control automático de ganancia (AGC) antes de ser aplicada a un conversor Analógico - Digital (A/D). La etapa de FI también contiene un procesador de señales I-Q que realiza la operación de detección de fases, luego suma las señales I y Q y las envía a un solo canal. El circuito de AGC provee a la señal de FI, la ganancia óptima para que pueda ser enviada al conversor analógico - digital de 2 bits. De esta manera, el conversor AD proveerá bits con la amplitud necesaria para ser aplicados al Bloque de Interfase (Interface Block). Las salidas del bloque de interfase proporcionan señales de reloj y datos de 2 bits al procesador GPS U6000 (CGSP2e/LP). Para simplificar la complejidad de la interfase, las señales provenientes del AD son del

tipo PELC (Positive Emitter Coupled Logic = Emisor Positivo de Lógica Acoplada). Las entradas de bloque de interfaz son el cable “AGC interfase” (AGCDAT) y el pin de control de potencia PWRCTL. El GPS (El sistema de posicionamiento global) DSP dentro de U6000 correlaciona las señales de entrada de datos MAG y SIGN. La amplia arquitectura paralela de rastreo permite la búsqueda simultánea de tramas de 1,920 tiempo/frecuencia, que permite una combinación poderosa de nueva adquisición muy rápida con la capacidad de encontrar y rastrear señales muy débiles. El bloque de comunicaciones UART que está dentro del U6000, se usa para comunicar a la información de datos de interfaz entre el GSP2E/LP (U6000) y el POG. El circuito integrado GPIO proporciona “apoyo” a una serie de periféricos.

RTC es un circuito de reloj de muy baja potencia y altísima precisión de 32kHz proveniente del PCAP. Este circuito es alimentado por VDDRTC para permitir una máxima duración de la. REF_FREQ se utiliza como una fuente de reloj externa para U6000. GPS_WAKEUP* es una señal (se activa en bajo) del POG utilizada para despertar al cliente SiRFLoc del modo de Sleep (modo de bajo consumo cuando no se utiliza al dispositivo). GPS_RESET* es una señal de puesta a cero (también activa en bajo) difícil para el SiRF BB IC y la memoria Flash. GPS_BOOT_SEL es usado por el POG para poner la configuración de “autoarranque” luego de un reset. GPS_TIME_SYNC es una señal que activa en estado alto para proporcionar sincronismo, que se envía sobre el POG y sobre la UART. ¡Hasta el mes próximo! ✪

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SERVICE Curso de Funcionamiento, Mantenimiento y Reparación de

Reproductores de DVD

Lección 18

Análisis de los Decodificadores de Datos En la edición anterior vimos el primer decodificador de datos de un DVD. En esta oportunidad vamos a comenzar a ver los segundos decodificadores encargados de los diferentes lenguajes que puede manejar un DVD de última generación.

Por: Ing. Alberto Horacio Picerno [email protected]

Introducción Recuerde nuestro ejemplo de los espías políglotas. En una guerra mundial los mensajes se codifican según un código secreto. Cuando llega un mensaje cifrado, el general de inteligencia, lo coloca en una máquina descifradora y el mensaje se transforma en un idioma clásico. Es decir que aún no es totalmente inteligible para todas las personas. Falta la segunda decodificación. Ese mensaje lo toma el traductor y lo transforma en el idioma que entienda el receptor del mensaje. Recién allí se puede decir que está totalmente decodificado. Veamos por comparación el caso de la reproducción de música. En un reproductor de ultima generación Ud. tiene dos formas de escuchar el mismo tema de música. Puede, por ejemplo, escuchar la novena sinfonía de Beethoven en un clásico disco CDDA en donde la música está grabada sin emplear ningún método de compresión de señales. Los fortísimos tienen datos muy altos y los pianísimos tienen datos muy bajos. Las señales

grabadas en el disco con codificación EFM pasan por el primer decodificador que las transforma en datos de audio; luego pasan al segundo decodificador que los transforma en señales analógicas que pueden ser interpretadas por el amplificador de potencia, el parlante y el usuario. Pero también se puede escuchar música en un disco con codificación MP3. La sinfonía es por supuesto la misma, pero los fortísimos no tienen datos tan altos, ni los pianísimos tan bajos. Los sonidos está comprimidos de modo tal que los datos grabados en el disco ocupan mucho menos espacio, aunque siguen siendo grabados con la misma codificación EFM. El segundo decodificador no es tan sencillo como antes. Ahora debe tomar los datos comprimidos y descomprimirlos primero antes de transformarlos en señales analógicas de canales I y D (izquierdo y derecho). Recién después de realizado este proceso, los amplificadores, el parlante y el usuario pueden escuchar la sinfonía casi como en el disco CDDA. Decimos casi porque siempre existe algu-

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na característica menor del sonido que se pierde en el proceso de compresión. Si el método de compresión es correcto, la mayoría de los usuarios no se va a dar cuenta de la diferencia; pero si la sinfonía la pudiera escuchar el mismo Beethoven antes de quedarse sordo, seguramente apreciaría notables diferencias que lo harían montar en cólera. Pero seguramente dicha cólera cesaría cuando se enterara que todas sus sinfonías podrían ubicarse dentro de ese pequeño disquito y que muchos millones de personas podrían pagar derechos de autor y escuchar ,con un gasto mínimo, su maravillosa música aunque estuviera algo comprimida. En síntesis, que el bloque que estamos estudiando basado en un microprocesador muy veloz, recibe señal por el bus I2S del primer decodificador y la transforma en señales analógicas de audio o video con destino a la plaqueta de los conectores de salida del reproductor. Para que ese microprocesador funcione correctamente se requiere de la ayuda de memo-

Análisis de los Decodificadores de Datos rias masivas externas al mismo. Por supuesto que nuestro micro, como cualquier otro micro, necesitará la señales de cristal y reset para funcionar adecuadamente, sin olvidar las tensiones de fuente y masa. Estas señales, imprescindibles para cualquier micro, se estudiaran englobadas en “señales fundamentales del micro”.

Señales Fundamentales del Micro STi5505 (Segundo Decodificador) Las tensiones de fuente de este integrado pueden observarse en la figura 1, en donde sintetizamos las diferentes fuentes de alimentación bloque por bloque. En la figura 2 vemos la tabla de fuentes y masas. El RESET se produce por la pata 29, tratándose de una señal auténticamente negada, es decir que el reset se produce cuando la señal está baja, que es el modo clásico de hacerlo. Este circuito se ve en la figura 3. La entrada de clock del sistema se produce por la pata 118. Observe que el oscilador es externo y se produce sobre el circuito integrado 7504, que es un FXO-31FT. Ver la figura 4. Habiendo analizado todos los circuitos de las señales fundamentales, vamos a comenzar a analizar la segunda decodificación comenzando por el ingreso de la señales del bus I2S.

Figura 1 - Circuitos de fuentes.

Figura 2 - Tabla de fuentes y masas.

Puerto de Entrada del Bus I2S En la figura 5 se puede observar la sencilla estructura de ingreso de datos que tiene este integrado. En la misma figura vemos el puerto de entrada I2S. Como ya sabemos, las señales principales del bus de entrada de datos son tres: DATA, WCLK y BCLK. La señal BCLK puede observarse en la figura 6 y es una de las señales

Figura 3 - El circuito de reset.

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Service

Figura 4 - Sección del oscilador de clock.

Figura 5 - Puero de entrada I2S.

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Análisis de los Decodificadores de Datos más importantes para reparar esta etapa. Esta señal corresponde al clock de bit. Sin este clock el decodificador no lee la señal DATA y no hay salida alguna. Si Ud. tiene osciloscopio puede controlar la amplitud que debe ser de 5V aproximadamente y la frecuencia de 6MHz. Posteriormente se debe medir la señal WCLK que se puede observar en la figura 7. Esta señal corresponde al clock de palabras y sin ellas no hay modo de sincronizar la lectura de los diferentes canales, transmitidos en forma multiplexada en el tiempo. Por ejemplo en CDDA es posible que se intercambie canal derecho por izquierdo. En Video es posible que se confundan las señales de video con las de sonido o los canales de sonido entre sí. En realidad es improbable que ocurra algo de esto, porque el decodificador aborta su funcionamiento cuando no recibe WLCK. Claro que si estamos ante un CI fallado todo puede suceder y el autor encontró, en una oportunidad un decodificador que emitía ruido blanco en video cuando comenzaba a leer un disco. Ese ruido luego se cortaba entre capítulo y capítulo, hasta que terminaba la lectura en donde se cortaba definitivamente. La señal DATA podría observarse con un osciloscopio, pero como ya sabemos no es repetitiva y por lo tanto no genera una señal fija sobre la pantalla que podamos mostrarle a los alumnos. En la figura 8 mostramos un oscilograma en donde pretendemos indicar lo que aparece sobre la pantalla del osciloscopio. El resto de las señales de entrada son prácticamente de control, como por ejemplo la pata SYNC que presenta un pulso coincidente con la señal de sincronismo de cuadro de la información grabada en el CD (la palabra cuadro no se refiere a los cuadros verticales del video, sino a los cuadros de datos grabados en el CD). El ingreso de esta señal, al segundo decodificar sirve para sincronizar el funcionamiento del mismo sobre todo cuando

se trata de desmultiplexar la información. La señal FLAG sincronizada con SYNC ofrece una señal rectangular con un período de actividad variable. El período de actividad, cuando la lectura es normal, es muy pequeño; pero cuando comienzan a aparecer errores se va a agrandando hasta que llega a ser el 100% de la señal antes de que

se produzca un corte definitivo. Esta señal sirve para reconocer el estado de una lectura y puede analizarse con un voltímetro de leds de 0 a 5V, o un téster de aguja para reconocer el desgaste de un pick-up. V4 es una señal dedicada a transmitir información de datos en el modo serie, que sólo se utiliza en CD como explicáramos en la entrega anterior.

Figura 6 - Señal BCLK.

Figura 7 - Señal de WCLK.

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Service Las señales de entradas son procesadas y filtradas en la etapa llamada de front end (literalmente: frontera final) que es un circuito de interfase

que amplifica las señales en potencia y las filtra antes de utilizarlas en el demultipleador siguiente. Allí es donde realmente se obtienen las señales de

audio y video comprimido que posteriormente se descomprimen generando las señales de salida analógicas.

El Decodificador Digital y Codificador Analógico de Video

Figura 8 - Oscilograma de data.

Figura 9 - Sección de video del segundo decodificador.

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En la figura 9 se puede observar la sección de video del segundo decodificador. Antes que nada vamos a analizar la organización del segundo decodificador. Este microprocesador tiene realmente dos secciones bien diferenciadas. Una para el sonido que se verá posteriormente y otra para el video que es la que estamos analizando. El uso de uno, de otro (o de ambos al mismo tiempo) depende del disco que se está leyendo. Analicemos, por ejemplo, un clásico disco CDDA. En primera instancia parecería que sólo funcionaría el decodificador de sonido; sin embargo no es así. Un CDDA tiene un lugar reservado entre los datos de control para entregar una imagen fija o unos pocos

Análisis de los Decodificadores de Datos minutos de video al mismo tiempo que se lee el sonido. Todo depende de que el editor del disco haya aprovechado esta cualidad; cosa poco frecuente en realidad. Es decir que el demultiplexador de los datos de entrada puede tener habilitado la salida de audio, la salida de video e inclusive la salida de Subpicture, por donde se envían las señales que se sumarán al video normal (subtítulos, textos del display en pantalla, imagen fija del logo, etc). Los datos del video principal puros (sin datos de audio o control) están comprimidos según el estandard MPEG y se hace necesario descomprimirlos en el MPEG DECODER. Para cumplir esta función, el decodificador hace un uso masivo de memoria SDRAM. El nombre de esta memoria es un Acrónimo de Synchronous Dynamic Random Access Memory, es decir, memoria RAM dinámica de acceso sincrónico. A nosotros nos basta con saber que se trata de una RAM, es decir una memoria de lectura y escritura muy rápida y muy masiva (gran tamaño) que posee 16 bits de datos y 12 bits de direccionamiento. El decoder, haciendo uso de esta memoria, genera los datos de video no comprimidos que se suman a los datos de subpicture (títulos y OSD). La suma son los datos de video completos no comprimidos que se envían, por último, al codificador de video. La función del codificador de video es generar la señal de video analógica en norma PAL o NTSC. Esta señal no tiene una sola pata de salida, como se puede observar, la salida del codificador tiene 6 patas con diferentes señales que pasamos a analizar en detalle. Las patas 55, 56 y 57 son las salidas por componentes R G y B (rojo, verde y azul). Es decir los colores primarios que, compuestos, permitirán observar una imagen colorida sobre un tubo. Es obvio que se requieren tres cables de elevado ancho de banda para que esa información llegue

desde el reproductor de DVD al TV; por esa razón esas tres señales se conforman de un modo determinado antes de ser emitidas. Las patas 62 y 63 son las salidas de LUMA (Y) y de CROMA (C) que permiten llevar la información de video desde el reproductor al TV por sólo dos cables. Uno que lleva la señal de luminancia del video y que es la suma ponderada de los tres canales de color (Y = 0.30R + 0.59G + 0.11B). La otra señal es la de crominancia (C) que es una subportadora de una frecuencia de alrededor de 4 MHz (la frecuencia exacta depende de la norma) y que se encuentra modulada en fase y amplitud por las señales R y B conformadas. Es decir que en el receptor y por un proceso de decodificación se pueden obtener de C las señales R y B puras. Es fácil comprender que un receptor que posee las señales Y, R y B está en condiciones de calcular G empleando para ello los valores instantáneos de R, B , Y y de ese modo poder excitar el tubo con las 3 componentes de color R, G y B. Es decir que el reproductor por solo dos cables y empleando un método de multiplexación de frecuencia, puede enviar la información de los tres colores primarios al TV. Este sistema fue creado para los videograbadores SVHS y por lo tanto conserva ese nombre por costumbre. ¿Es posible enviar toda la información de los tres colores primarios por un solo cable? Sí, es posible y se realiza enviando la señal de luma “Y” y la de croma “C” por el mismo cable mediante un multiplexado de frecuencia. La parte baja del espectro se destina a la LUMA y la parte alta a la suportadora con la CROMA. Esta señal compuesta sale por la pata 64 y en el circuito está indicada como CVBS, aunque su nombre más conocido es “señal de video compuesta” y es la señal que durante tantos años entregaron los vi-

deograbadores por su ficha de video del tipo RCA. ¿Por qué tal diversidad de formas de conectar el reproductor al TV? Porque en este momento coexisten televisores de todas las épocas y el fabricante de reproductores de DVD no quiere limitar la posibilidad de ventas de sus equipos. Es así que un buen equipo tiene, inclusive, un modulador de RF para salir por el canal 3 o 4 y entonces se puede decir que tiene salida universal en el sentido que puede ser conectado a cualquier TV, incluyendo un aparato valvular de B y N. Y si la salida por canal 3 o 4 es universal, por qué no proveer esa sola salida, simplificar el conexionado y reducir los costos. Porque ese modo de conectar los equipos es el que el provee la menor calidad de imagen. En orden ascendente de calidad de imagen, el usuario debe elegir un TV con: 1) Entrada por canales 3 o 4. 2) Entrada por audio/video 3) Entrada por SVHS 4) Entrada por componentes Entre todas las salidas que acabamos de nombrar y los conectores de la parte posterior del DVD existe, en el modelo 703 de Philips, otra plaqueta, que veremos posteriormente, pero el reparador seguramente se estará preguntando cómo controla que todas las salidas del segundo decodificador tengan la señal correcta. En este caso, el equipamiento más adecuado es un osciloscopio de 5 MHz para arriba y un disco de prueba, deberá ser confeccionado por cada alumno. La idea es grabar un cuadro de prueba de barras de color en una PC, que tenga una grabadora de DVD relativamente nueva y de buena calidad. Reproduciendo ese disco se puede encarar la verificación de las salidas con un osciloscopio de un modo

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Service muy sencillo. En las figuras 10, 11 y 12 se pueden observar los oscilogramas de las salidas R, G y B. Si Ud. no tiene osciloscopio, se tendrá que contentar con escuchar estas señales por medio del amplificador paramétrico o un bafle para PC. El problema es que las tres señales se escuchan exactamente iguales porque sólo se pueden escuchar las componentes de 50 o 60Hz (y sus armónicas) del video. Las otras componentes se producen a ritmo de horizontal (y sus armónicas) y son muy difíciles

de escuchar. Este comentario es válido para las tres mediciones que nos faltan realizar, que son la señales CVBS, C , Y. Sin embargo consideramos que a pesar de esto es válido escuchar estas señales, habida cuenta de que es muy improbable que salga una señal por otra; las señales salen o no salen y escuchar su progreso desde esta salida hasta que llegan al TV puede ser un paso importante en la reparación. En las figuras 13, 14 y 15 se pueden observar las señales CVBS, Y y C.

Figura 10 - Oscilograma en la pata 57 (R_OUT).

Figura 11 - Oscilograma en la pata 56 (G_OUT).

Figura 12 - Oscilograma en la pata 55 (B_OUT).

Figura 13 - Señal CVBS.

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Si entran las señales del bus I2S y no salen algunas de las señales que acabamos de enumerar, se deberán controlar las señales auxiliares del codificador y la gestión de memoria. En realidad todo el control se puede realizar con el equipo apagado, ya que sólo se trata de verificar los resistores 3535, 3538, 3534 y 3537 de la figura 4. que generan las corrientes de referencia por las patas 59 y 66 tomando las tensiones de referencia de las patas 58 y 65. Luego, con el equipo encendido, deberá verificar las ten-

Análisis de los Decodificadores de Datos siones de 2,5V de las patas 58 y 65. El resistor 3573 debe ser verificado en caso de que no aparezca el OSD. Por último, las patas 52 y 61 son patas de salida de pulsos de sincronismo horizontal y vertical que se utilizan en la plaqueta 6. La falta de estas señales no pueden generar problemas en la señales de salida del codificador de video. Es posible que las señales salgan pero que no tengan las frecuencias correctas para la norma de nuestro país. Como se puede observar, el codificador no tiene un cristal que ajuste la frecuencia de la subportadora de croma. El generador de 27MHz sólo le da el clock al codificador, que por supuesto es un microprocesador. Este microprocesador genera las frecuencias correctas en función de su predisposición que se puede cambiar con el control remoto. Es decir que se puede cambiar la norma de NTSC a PAL y luego elegir el PAL adecuado para cada país.

ñales puedan ser utilizadas, se requiere algún circuito que baje esa impedancia a valores compatibles con los circuitos posteriores. Esa función la cumple un banco de repetidores de tensión, construido con 6 transistores BC548. Observe la figura 16. Observe que los resistores de

emisor de los transistores están conectados a la fuente –Vvid de –8V. Esto significa que las salidas por emisor pueden llegar a valores negativos. Las señales de salida del codificador de video arrancan prácticamente desde cero; esto implica que en los emisores ese valor se reducirá a –0,6V

La Sección de Salida de Video Las señales de salida del codificador analógico son de alta impedancia. Para que esas se-

Figura 14 - Señal C.

Figura 16

Figura 15 - Señal Y.

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Service aproximadamente. Es decir que en los emisores se observará la misma señal que en la salida, pero con una barrera por debajo. ¿Para que sirven los filtros “pi” existentes en las bases de cada repetidor? Como ya dijimos, el codificador es un microprocesador, por lo tanto generará señales de salida con ruido ló-

gico. Los filtros ubicados en la bases, están ajustados a la frecuencia de muestreo y evitan que se produzcan los conocidos efectos de batidos e interferencia. Ahora vamos a seguir las diferentes señales de video hasta llegar a los correspondientes conectores de salida. Comenzamos con la señal más simple que es la salida de video compuesto CVBS. La norma indica que dicha señal debe tener una ampli-

Figura 17 - Circuito del amplificador de CVBS.

Figura 18 - Circuito de la sección de salida de SVHS.

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tud de 1V pap cuando la salida se carga con una impedancia de 75 Ohm. Como la salida CVBS luego del repetidor tiene precisamente ese valor, significa que se lo debe amplificar por un factor de 2 veces por lo menos para conseguir una salida de 1V a 75 Ohm de impedancia. Ver la figura 17. El amplificador, construido con los transistores 7411 y 7413 es un amplificador fuertemente realimentado. Posee un factor de amplificación dado por la inversa del divisor de tensión formado por los resistores 3006, 3007, 3015 y 3016. Cómo estos resistores forman prácticamente un divisor por 2, la ganancia del amplificador es justamente dos veces. De este modo, en la salida se obtienen dos voltios de señal pap. La señal de salida se aplica a los transistores 7413 y 7414 que operan como repetidores de señal para lograr muy bajas impedancias de salida por emisor (del orden de la resistencia de emisor dividida por el beta del transistor, es decir aproximadamente 2K2/300 = 7 Ohm). Desde los emisores de salida y por medio de resistores de 75 Ohm se alimentan los conectores de salida, que tendrán entonces una señal en vacío de 2Vpap. Cargados con 75 Ohm esa señal será de 1V pap, que es lo que se buscaba. Los diodos zener de 15V, 6004 y 6008 se colocan para evitar

Análisis de los Decodificadores de Datos que se queme algún componente cuando se conecta, en la salida, un TV con fugas en la fuente de alimentación. Ahora vamos a analizar la salida por el conector SVHS. Una salida SVHS contiene en realidad, dos señales, a saber: Y y C. Ver la figura 18. Veamos primero la sección de luma. La señal Y, proveniente del banco de repetidores, se amplifica en el amplificador operacional 7001-A y se aplica al repetidor protegido 7455. En el emisor de dicho transistor, se obtiene una baja resistencia de salida del orden de unos pocos Ohm y una señal del orden de los 2 voltios pap. La salida por la pata 3 del conector SVHS será entonces de 2V pap a circuito abierto y de 1V pap con una carga de 75 Ohm que es lo que indica la norma. Con la señal de croma C se hace algo similar, sólo que aquí se amplifica con una amplificador discreto a transistores alimentados con una do-

ble fuente de +- 5V. El amplificador es muy similar al ya visto para amplificar Y. La única diferencia está sobre la salida, ya que la señal C debe acoplarse a la alterna. Como se trata de frecuencias elevadas (alrededor de 4MHz) basta con un pequeño capacitor de 470nF en posición 2007. Por último vamos a analizar la salida por componentes que es por mucho la mas moderna y la que provee la mejor definición de imagen, la mínima interferencia y los colores mas vívidos. Este tipo de entrada es la que poseen los modernos TVs LCD y de plasma. Para conectar un TV con entrada por componentes se necesitan tres cables coaxiles. En principio parecería que lo más lógico es enviar las tres componentes de color R, G y B para resolver el problema. Si se transmitiera la señal de ese modo se requerirían tres cables y sus correspondientes amplificadores de entrada que manejaran el ancho de banda total de video

(10MHz) aproximadamente. Esos amplificadores serían complejos y caros y siempre existe la posibilidad de que algunos de ellos capte alguna interferencia. Como el problema era conocido desde que nació la TV color, lo que hicieron los fabricantes fue copiar el proceso de transmisión de TV por aire, en donde lo que se transmite realmente son tres componentes pero no las componentes directas de color. En la norma de transmisión tanto NTSC como PAL lo que se transmite es la señal de luminancia Y y dos señales de color que se llaman “señales de diferencia de color” o U y V y que son obtienen con las siguientes formulas: U=R-Y V=A-Y Se puede demostrar que estas señales no necesitan ser transmitidas con la banda completa sino que es suficiente transmitirlas con una banda de 1,5MHz. Por otro lado cumplen

Figura 19 - Sección de matrizado de U y V y de amplificación de Y.

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Service con una característica muy importante. Son nulas para toda sección de la imagen que sólo sea de blanco y negro (la mayor parte de una imagen normal sólo tiene tonos de gris). Dejamos aquí estas disquisiciones que no tienen mayor sentido en un curso de reparaciones; el alumno sólo debe recordar la fórmula que representa a cada componente. NOTA: es muy común que a las señales U y V se las llame de otro modo y así se las indique en la bornera de los equipos para confundir aún más al usuario y al reparador. El segundo nombre que reciben es Pb/Cb y Pr/Cr (y en muchos casos simplemente Pb y Pr). Por suerte a la tercer conexión se le llama Y como corresponde. En la figura 19 se puede observar el circuito correspondiente a la matrización de U y V. Matemáticamente se puede demostrar que para generar U basta con tomar una parte determinada de azul y restarle otras partes bien determinadas de verde y de rojo, (los alumnos que gusten de las matemáticas pueden demostrarlo fácilmente). Eso es, precisamente, lo que realiza el amplificador operacional 7001C. Del mismo modo se puede demostrar que para generar V basta con tomar una parte determinada de rojo y restarle partes bien determinadas de verde y azul, siendo precisamente esto lo que realiza el amplificador operacional 7001-B. Los operacionales se encargan de amplificar las señales hasta el valor nominal de 2V pap de modo que atacando al conector de salida con un resistor de 75 Ohm se consiga obtener una salida de 1V pap cuando se la carga con 75 Ohm. En cuanto a la sección de Y, es poco lo que se puede agregar debido a que el circuito con un solo transistor es una simple etapa repetidora con una red de protección a zener y un resistor serie de 75 Ohm para normalizar la impedancia.

Conclusiones La tercer falla más frecuente que se produce en un DVD, son las fallas en las salidas de video. Es bastante usual encontrarse con una máquina que reproduce un DVD inclusive con audio normal pero con la pantalla totalmente oscura, gris o blanca. Muchas veces el reproductor no tiene ninguna falla; sólo está mal predispuesto, o algún niño curioso tocó alguna tecla del control remoto que no debería haber tocado o movió alguna llave semioculta que el usuario ignora por completo. En la mayoría de los reproductores (sobre todo los de supermercado) las señales de salida de video no se presentan al mismo tiempo. Si está activa la salida por componentes, no lo está la salida por video compuesto y por SVHS. Si el usuario usa su máquina por “SVHS” y alguien la predispone por componentes, el resultado será una pantalla oscura pero un buen sonido y el disco no se abortará de motus propio, sino que la máquina seguirá reproduciendo mal toda la película. En un caso así observe el panel trasero y delantero para ver si no existe alguna pequeña llave mecánica que seleccione el tipo de salida. Si la encuentra opérela para resolver el problema. Queda en Ud. la decisión de bloquear la operación de esa llave antes de volver a entregar la máquina. Pero también puede ocurrir que no existan esas llaves de predisposición y que el DVD se predisponga por OSD utilizando el control remoto. Aquí, aparentemente, llegamos al viejo dilema de “quien fue creado primero ¿el huevo o la gallina?”. Si el DVD está mal predispuesto no hay OSD y es imposible predisponerlo correctamente. La solución es absolutamente simple. Si el usuario conecta la máquina

Service & Montajes 46

por A/V, tome el cable de video y conéctelo sobre la señal “Y” de la salida por componentes. De ese modo aparecerá el display en pantalla aunque solo en blanco y negro. Predisponga la máquina según la use su cliente y a cobrar. Si el cliente la usa por SVHS, va a tener que predisponerla así y luego verificarla con un TV que tenga entrada de SVHS. El autor descubrió que en muchos casos cuando se predispone un reproductor en el modo de barrido progresivo, queda predispuesto automáticamente en el modo por componentes y deja de tener video por sus salidas SVHS y A/V. Y este cambio se puede realizar simple y peligrosamente pulsando un botón del control remoto. Estos equipos de supermercado son muy comunes en Argentina y suponemos que en el resto de América. Muchas veces el reparador se pregunta ¿Debo cobrar un trabajo simplemente por predisponer una máquina? Por supuesto que debe hacerlo; en nuestra profesión muchas veces estamos obligados a cobrar algo de más a un cliente para compensar lo que no podemos cobrarle a otro. Sería deseable no tener que hacerlo, pero las reglas del juego no las creamos nosotros, se generan naturalmente en el ejercicio de la profesión. La costumbre es la base primordial de las leyes; y lo acostumbrado es cobrar un mínimo que en el momento actual es de $60- (20 U$S) para casos como el indicado (o acaso un médico no le cobra si lo encuentra sano). En la próxima entrega vamos a analizar la sección de salida de audio de un reproductor de DVD de modo similar a lo que hicimos en esta entrega con el video.

¡Hasta el mes que viene! ✪

MONTAJE

Control para 4 Motores Paso a Paso Originalmente este proyecto estaba diseñado para prestaciones menores, la optimización en el diseño y la eficiencia del PICAXE 18 dio, como resultado, un circuito de control muy peculiar y sobre todo simple en sus componentes, pero poderoso en sus capacidades. Autor: Autor: Ing. Juan Carlos Téllez Barrera Docente ESCOM - I.P.N., e-mail: [email protected]

no de los inconvenientes en pro- dan un consumo promedio de 200 mi- demos manejar sin ningún problema 3 yectos de robótica es el uso de liamperes. Lo anterior nos da como re- motores con las entradas analógicas mecanismos de precisión que re- sultado el poder manejar dos motores con el solo uso de potenciómetros a quieren manejo de etapas de potencia por cada C.I. ULN2803. manera de joystics, las dos entradas junto con motores paso a paso y el maEsto es un buen punto de partida restantes podrían usarse para manejar nejo de secuencias para el correcto para aprovechar al máximo las presta- un motor extra paso a paso con las misfuncionamiento de estos motores, ade- ciones del PICAXE 18 al máximo. mas prestaciones, con un control digimás el que esto sea de manera simulEl PICAXE 18 tiene 5 entradas y 8 tal. Pero hay un inconveniente, las entánea para varios motores sin que se salidas dedicadas, es decir, no son pro- tradas digitales no podrían darnos la vea afectado el funcionamiento de al- gramables, 3 de esas entradas tienen prestación de control de velocidad pero guno de ellos. capacidad de convertidor analógico di- para los otros tres casos sí podriamos Antes que nada daremos por he- gital, por lo tanto podemos definir lo si- hacerlo, el nivel entregado por el potencho que el lector tiene previo conoci- guiente: Para usar un motor y definir ciómetro no sólo nos indicaría el sentimiento sobre el funcionamiento de mo- uno de tres estados posibles, esto es: do sino la velocidad que sería proportores paso a paso, en caso contrario alto, giro izquierdo y giro derecho, es cional al valor del mismo, para ello defavor remitirse a ediciones anteriores necesario usar dos entradas digitales, bemos implementarlo en el programa. de ésta, su querida revista. por lo que la entrada analógica nos per- En nuestro caso el programa se diseñó Seleccionamos los motores paso a mitirá definir estos tres estados con una para las capacidades del PICAXE18 paso unipolares por la simplicidad de sola entrada definiendo únicamente por lo que el control de velocidad se desu uso, además de que la etapa de po- umbrales de comparación, esto lo po- jará para implementarse más tarde. tencia se puede implementar de una demos observar en la siguiente figura 1 Lo anterior nos da como resultado manera económica usando el circuito y gráfica. que con 5 entradas tenemos la capaciintegrado ULN2803 que maneja ocho Esto nos da como resultado que po- dad de manejar hasta cuatro motores entradas digitales y 8 salidas de paso a paso, pero surge la incercolector abierto capaces de matidumbre; si un motor Paso a panejar cargas de hasta 500 mili amso unipolar requiere 4 etapas de peres, lo cual es suficiente para potencia para manejar sus bobicualquier motor paso a paso que nas en secuencia, entonces sí se puede encontrar tanto en el hablamos de controlar 4 motomercado comercial como de rehúres que requerirían 16 salidas de so, en mi caso fue probada con control pero nuestro microconmotores paso a paso de fax en trolador sólo tiene 8, por lo tanto desuso con una resistencia de botenemos que recurrir a lo siFigura 1. Gráfica de umbrales de comparación binas de 120 ohm, al alimentar esguiente. para el uso de el CA/D del PICAXE 18 usando un simple potenciómetro. tos motores con voltajes de 12V Hay tres tipos de manejo de mo-

U

Saber Electrónica 47

Montaje 1 2 3 4

B1 1 0 0 1

B2 1 1 0 0

B3 0 1 1 0

B4 0 0 1 1

Figura 2. Tabla que representa la secuencia de activación de las bobinas para paso completo.

1 2 3 4

B1 1 0 0 1

B3 0 1 1 0

B2 1 1 0 0

B4 0 0 1 1

Figura 3. Tabla con el intercambio de columnas.

1 2 3 4

B1 1 0 0 1

B2 1 1 0 0

Figura 4. Tabla minimizada de secuencia de activacion de bobinas.

tores paso a paso: a paso completo ta cuatro motores paso a paso; la par- das con salida invertida, de esta manecon la activación de una sola bobina en te complementaria, que serían las bo- ra ya tenemos nuestras 16 salidas digisecuencia, a paso completo con la ac- binas B3 y B4 pueden obtenerse tan tales para nuestros motores y éstas las tivación de dos bobinas en secuencia, sólo invirtiendo la salida de las bobinas aplicamos a 2 C.I. ULN2803 y tenemos y a medio paso con la activación alter- B1 y B2 con simples compuertas inver- en total 16 salidas de potencia. Las nada de dos bobinas y una en secuen- soras, recuperando así la secuencia aplicaciones son muchas ya que no sócia. Nos inclinaremos por la segunda, completa de activación sin ningún pro- lo podríamos manejar 4 motores paso la cual es la más recomendada por el blema. La recuperación de las salidas a paso de forma simultánea sino hasta fabricante porque brinda mayor torque faltantes lo dejamos a cargo del C.I. 16 cargas de corriente directa, claro de giro así como mayor fuerza en paro, 74LS540 que es un buffer de 8 entra- está con el correcto programa pero con entonces nos remitimos prestaciones infinitas ya a la tabla de la figura que usaríamos estas donde se indica la seetapas para leds indicacuencia lógica y cuándores, manejo de reletos pasos se requieren vadores, implementapara completar la seción de inversores de gicuencia: ro, optoacopladores a Para un avance en transistor u optotriacs, retroceso sólo debemos en fin hasta donde la seguir la secuencia de imaginación los lleve. activación a la inversa Lo anterior sólo es una o como se dice “de reparte, ya que si podegreso”. Analizando y mos manejar tres motocambiando columnas, res de manera análoga y pero respetando la actiuno de manera digital vación de las bobinas podemos usar este últiasí como el orden de la mo para el efecto final secuencia, tenemos la en el control de apertura tabla de la figura 3. y cierre, o con sólo adiObservamos que tanto cionar un relevador de la columna B1 con B3 dos polos - dos tiros inasí como la columna B2 vertir el giro de un motor con B4 tienen en común de DC. que son inversas entres La entrada VCC permite sí, por lo tanto podemos manejar voltajes de 12V, eliminar dos columnas este voltaje es el mismo quedándonos de la sique se usará para la acguiente forma (Figura tivación de los motores, 4). Podemos resumir por lo cual podemos que si usamos sólo dos usar motores del rango salidas del PICAXE 18 de 9V a 12V, razón por por motor tenemos la la cual se debe tener capacidad de usar hascuidado a la hora de Figura 5 . Vista de componentes y del circuito impreso.

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Saber Electrónica

Control para 4 Motores Paso a paso

Figura 6. Diagrama esquemático de circuito.

Figura 7. Terminales para potenciómetros.

Figura 9. Terminales para conexión de los motores paso a paso.

Saber Electrónica

usar para activar cargas con menor voltaje, la circuitería lógica incluyendo al picaxe funciona con 5V los cuales son proporcionados por el I.C. 1 que es un regulador 7805. La entrada PROGRA es la entrada del cable serial para descargar el programa desde la PC con la configuración de cable con terminal tipo estéreo, ver figura 5. Las entradas BOT1 y BOT2 son terminales para colocar los push botton e introducir las entradas lógicas, normalmente estas entradas tienen resistores de elevación al potencial de 5V los cuales son R4 y R5; oprimiendo estos botones obtenemos el nivel de 0V equivalente al 0 lógico, también podemos poner cables en vez de los push botton, para colocarlos de manera remota. Figura 7. Cuenta también con su ter-

minal de RESET para reinicializar al PICAXE, las entradas analógicas las tenemos marcadas como POT1, POT2 y POT3 donde conectaremos los respectivos potenciómetros que pueden variar en un rango de 5kΩ hasta 50kΩ, la terminal 1 corresponde a GND, la terminal 2 a VCC (5V) y la terminal 3 corresponde al cursor del potenciómetro que va directamente a la entrada del PICAXE correspondiente al número del convertidor AD. Lógicamente el I.C.2 es el PICAXE 18, cuyas salidas se conectan directamente a las entradas lógicas de los 2 ULN2803 que son los I.C.4 e I.C.5 , a su vez esas mismas salidas se conectan al I.C.3, que es el buffer 74LS540 que invierte esas señales y complementan las 16 salidas lógicas necesarias para manejar hasta 4 motores paso a paso unipolares. Las terminales de los motores marcan el orden de las bobinas así como las dos terminales de alimentación que provienen directamente del VCC antes de la regulación, de esta manera podemos tener un rango variable para la alimentación de los motores independientemente de la alimentación lógica. Cada salida de motor tiene 6 terminales donde podemos conectar, sin ningún problema, motores unipolares de 5 o 6 terminales, el orden de las terminales varía con respecto al fabricante, por lo cual remítase a las características del fabricante o determine usted la secuencia correcta de las bobinas ayudado de un óhmetro. Sólo una recomendación adicional, para el correcto fun-

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Montaje

Figura 11. Conexión al robot completo de prueba.

y B4, deberá respetarFigura 10. Conexión de tarjeta a palanca de videojuego se el orden de coneaprovechando los potenciómetros integrados en ellas, así xión como se muestra como botones para el cuarto motor (negros), los de la de- en la tabla para el corecha son adicionales para controlar el efecto final.

cionamiento de los motores, una vez que se tenga identificado el orden correcto de las bobinas esto es B1, B2, B3 TERMINAL DE CONEXIÓN T1 T2 T3 T4

BOBINA B1 B3 B2 B4

rrecto funcionamiento del motor y la tarjeta (figura 8). El programa completo para la activación de cuatro motores paso a paso, de manera simultánea, es el de la tabla 1 en su versión BASIC o si desean que les remita el programa por ; Tabla 1

main: inicio:

mot3: readadc 1,b1 readadc 2,b2

label_37: label_46: label_E4:

mot1: label_36: label_49: label_G4: label_16:

-

label_43:

Varios: placa de circuito impreso, Header vertical, estaño, cables, alicates, caja para montaje, etc.

if pin6=1 then label_16 if b6= 0 then label_43 toggle 1 let b6=b6+ 1 let b6=b6& 1 goto mot2 if pin7=1 then label_G4 if b6= 0 then label_36 toggle 0 goto label_49

label_17: label_41:

mot4: label_38: label_47: label_F4:

mot2: label_39: label_48:

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label_40:

readadc 0,b0

Lista de Componentes C.I.1 - 7805 C.I.2 - PICAXE18 C.I.3 - 74LS540 C.I.4, C.I.5 - ULN2803 R1 - 10kΩ x 2 R2 - 22kΩ x 2 R3 - 4.7kΩ R4 y R5 10kΩ POT1, POT2 Y POT3 Potenciómetros de 10kΩ BOT1 Y BOT2 Push Button Reset Push Button

Hasta pronto. ✪ label_D4: label_18:

'BASIC converted from flowchart: 'E:\4MOTORPPCOM.CAD 'Converted on 17/11/2005 at 12:27:04

Figura 8. Tabla Conexión de bobinas con las terminales de la tarjeta.

mail sóo contáctenme, no es posible simular el programa completo con el editor de diagramas de flujo del PICAXE por el tamaño, por lo que si se desea hacer alguna modificación tendrá que hacerla directamente en BASIC, la Web de Revolution Education tiene a disposición los manuales para su consulta.

if b0> 100 then label_18 if b3= 0 then label_40 toggle 3 let b3=b3+ 1 let b3=b3& 1

label_19: label_42:

goto mot3 if b0< 150 then label_D4 if b3= 0 then label_39 toggle 2 goto label_48 if b1> 100 then label_17 if b4= 0 then label_41 toggle 5 let b4=b4+ 1 let b4=b4& 1 goto mot4 if b1< 150 then label_E4 if b4= 0 then label_37 toggle 4 goto label_46

if b2> 100 then label_19 if b5= 0 then label_42 toggle 7 let b5=b5+ 1 let b5=b5& 1 goto inicio if b2< 150 then label_F4 if b5= 0 then label_38 toggle 6 goto label_47

Cuaderno del Técnico Reparador

Técnicas de Liberación de Celulares Liberación, Test y Desbloqueo de Teléfonos Nokia con Caja RS232 En Saber Electrónica Nº 235 publicamos el armado de una caja “adaptadora” de niveles RS232 TTL para que pueda conectarse a casi cualquier celular (no digo todos por las dudas de que algún modelo antiguo o súper nuevo ya no se comunique por protocolo RS232). Con dicha caja se puede chequear el estado de un móvil, liberarlo, desbloquearlo, realizar reparaciones de software, etc. Para poder realizar estas tareas es preciso contar con un programa que se comunique por puerto paralelo de la computadora y un cable de conexión del teléfono a la caja... ¡nada más! En esta nota explicamos cómo poder realizar la liberación y desbloqueo de teléfonos Nokia. Autor: Ing. Horacio Daniel Vallejo e-mail: [email protected] Introducción Desde que comenzamos a explicar cómo se debe realizar el servicio a los teléfonos celulares, dijimos que el principal problema con que se encuentra el técnico es la falta de información. La mayoría de personas dedicadas al mantenimiento y la reparación de móviles, además, carecen de formación teórica que le permita comprender qué está haciendo cuando usa una cajita de liberación que normalmente paga fortunas (cualquier caja como la smart, red box, tornado, dongles, etc. las cobran más de 300 dólares).

Lo que muchas veces se desconoce es que todos los teléfonos celulares deben ser implícitamente iguales ya que todos pueden comunicarse entre sí por medio de la red de telefonía celular y, por más

que cambie la tecnología (CDMA y GSM, por ejemplo) lo que distingue a los móviles entre sí es la cantidad de tareas adicionales a la comunicación que cada uno hace (sacar fotos, reproducir videos, comunicarse a Internet, ejecutar juegos, reproducir música, etc.). La liberación de un teléfono celular para permitir que el móvil GSM pueda reconocer a un chip de cualquier compañía debe ser entonces, muy similar para cualquier celular. La liberación consiste en quitar un candado que las empresas operadoras colocan en una posicióin de la memoria de usario y para ello muchos progra-

Saber Electrónica 57

Cuaderno del Técnico Reparador Figura 1

madores realizan aplicaciones (programas) para escribir los datos en dicha memoria que permitan quitar el mencionado candado. El esquema es similar al que los electrónicos empleamos para programar a un microcontrolador. Por un lado necesitamos conectar al micro con la computadora y para ello, se usan tarjetas programadoras o bien se arman cables de conexión para comunicar al microcontrolador con un puerto de la computadora. Luego es necesario un programa que permita cargar un archivo en la memoria del microcontrolador. En un teléfono celular ocurre lo mismo, ya que dicho aparato posee en su interior un microcontrolador que se encarga de supervisar y realizar “todas las tareas” que deba ejecutar el dispositivo. En el artículo de tapa de esta edición se estudia que los microcontroladores poseen puertos de comunicaciones para conectarse con otros elementos. Con los teléfonos ocurre lo mismo: “todos los teléfonos se pueden comunicar a través de protocolo RS232, o MBus o FBus”. En el protocolo RS232 se emplean tres cables: TX, RX y GND y la velocidad de transmisión es relativamente baja (es normal una velocidad de 9600 baudios). El protocolo RS232 es el que maneja

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el puerto serie o puerto COM de la computadora. En MBus y FBus se emplean 4 cables, típicamente los mismos que en RS232 pero que se llaman de diferente forma más un cuarto hilo que lleva tensión. En estos protocolos se puede enviar datos a mayor velocidad; en MBus típicamente 10MB y en FBus 100MB. MBus y FBus son los protocolos que maneja el puerto USB de la computadora (MBus equivalente a USB 1.1 y FBus equivalente a USB 2.0). Los teléfonos celulares que se conectan al puerto USB de la computadora para intercambiar archivos, deben emplear programas que comuniquen a dicho teléfono a través del puerto USB y para su ejecución normalmente se precisa la instalación de un driver para comunicar al teléfono con la PC. Los móviles que se conectan por RS232 en cambio, normalmente no requieren la instalación de drivers, ya que los programas realizan el intercambio de datos a través de los tres hilos (TX, RX y GND). Es por este motivo que siempre recomiendo a los principiantes que traten de realizar esxperiencias de mantenimiento de celulares utilizando conexión serial o RS232 y, para ello, es preciso contar con programas que comuniquen a la

PC y al télefono por un puerto COM. Ahora bien, los teléfonos celulares manejan diferentes niveles que la computadora para comunicarse a través de RS232, razón por la cual es preciso un “adaptador de niveles”. La caja de trabajo RS232 publicada en Saber Electrónica Nº 235 y cuyo circuito se muestra en la figura 1, realiza la adaptación de niveles entre el teléfono y la computadora. Básicamente posee un circuito integrado MAX232CPE que realiza esta adaptación. Ahora bien, la caja se conecta a la computadora por medio de un cable pro-

Técnicas de Liberación de Celulares esquemas de contactos para un montón de teléfonos celulares, casi todos los empleados en nuestro mercado que, para el caso de Nokia, se muestran en la figura 2. Sin embargo, si el teléfono con el que Ud. quiere trabajar no se encuentra en dicho artículo (bájelo sin cargo de nuestra web, dirigiéndose al sector de números anteriores de Saber Electrónica), siempre puede recurri al manual de servicio. En la figura 3 reproducimos una de las hojas del manual de servicio del teléfono Nokia 3220, donde se encuentra el conector que está en la parte inferior del dispositivo y que posee los contactos para conexión FBus y, por ende, para conexión RS232 (ambas son conexiones seriales compatibles a baja velocidad de transmisión de datos). En la figura 4 podemos ver un detalle del conector en el que cada pin cumple la siguiente función:

Figura 2 longador de puerto serial que se puede comprar en cualquier casa de computación o que Ud. mismo puede armar, ya que sólo es preciso conectar 3 cables (patas 2, 3 y 5 del puerto serial o puerto COM). El problema se encuentra en la fabricación del cable que conecta al teléfono con la caja, y es aquí donde entra en juego el ingenio de cada uno y para eso mes a mes vamos publicando notas que muestran la forma en que yo armo los cables. Como primera medida es preciso conseguir el manual de servicio

del teléfono celular con el que vamos a trabajar a los efectos de saber dónde está el conector que posee los contactos RX, TX y GND. Normalmente estos contactos son parte del conector exterior del móvil y en otras ocasiones se encuentra en el compartimento donde se aloja la batería.

Cables para Teléfonos Nokia En el artículo publicado en Saber Electrónica Nº 235 dimos los

1 Charge (Tensión de carga, positivo). 2 GND (Masa de la tensión de carga). 3 ACI (ACI - Detección de inserción y quite). 4 VOUT (DC out, Salida de tensión). 5 USB VBUS (Alimentación del USB). 6 FBUS RX (USB D+) 7 FBUS TX (USB D-) 8 GND (Data GND) 9 XMIC N (Entrada de audio, entrada de micrófono). 10 XMIC P (Entrada de audio, entrada de micrófono). 11 HSEAR N (Salida de audio, canal derecho). 12 HSEAR P (Salida de audio, canal derecho). 13 HSEAR R N (Salida de audio, canal izquierdo). 14 HSEAR R P (Salida de audio, canal izquierdo). Teniendo el diagrama de el conector, ahora podemos armar el

Saber Electrónica 59

Cuaderno del Técnico Reparador Figura 3

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Técnicas de Liberación de Celulares Figura 4

Liberación y Desbloqueo de Teléfonos Nokia Ya tenemos la caja RS232, sabemos cómo conectarla a la computadora, también tenemos el cable para conectar el teléfono a la caja y sólo nos resta encontrar el programa que permita realizar dicha operación. En Internet hay varios programas que cualquiera puede bajar, muchos de los cuales no he podido hacerlos funcionar para conseguir mis propósitos. Si bien hay 4 ó 5 que pueden ser empleados, el más fácil de usar es el FBUS para Nokia que Ud. puede descargar desde nuestra web: www.webelectronica.com.ar

Figura 5 cable, sin embargo surge la siguiente pregunta: ¿De dónde saco el conector para enchufar en el teléfono? En algunos casos podrá conseguir conectores en casas de venta de accesorios de celulares, pero generalmente deberá recurrir al conector de un auricular y en otros casos hasta deberá “sacrificar” un

cable de conexión por USB. En mi caso, compré un cable DKU2, lo corté y con un multímetro localicé el color de cable que corresponde a cada pin de TX, RX y GND. Luego conecté los cables localizados a un conector RJ11 (vea la figura 5) y efectué el armado del conector definitivo para usarlo con mi caja de trabajo RS232, empleando el esquema eléctrico de la figura 6.

Debe dirigirse al ícono password e ingresar la clave “telcel”. Para ingresar a este sector debe ser socio (es gratuito, sólo debe registrarse) y, por lo tanto, deberá seleccionar la opción “información para socios”. Una vez descargado este programa en el disco rígido de su PC debe ejecutarlo y aparecerá una pantalla como la de la figura 7. Asegúrese de indicar el puerto COM correcto donde ha conectado la caja, encienda el teléfono (vea las conexiones en la figura 8) y lea la información del teléfono. Al respecto debemos aclarar que siempre “antes de realizar cualquier tarea que implique la es-

Figura 6

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Cuaderno del Técnico Reparador

Figura 7

Figura 8

critura de datos en el teléfono” es preciso asegurarse que haya comunicación correcta con el móvil y para ello siempre se lo debe “leer”, ya sea pulsando READ en este caso, o “INFO” en otros o cualquier otra opción de diálogo sin que implique una escritura. Otro dato a tener en cuenta es saber si el celular posee algún “candado” impuesto por los fabricantes para que sólo pueda ser programado por gente autorizada. Cuando ésto ocurre, la forma de acceder a la programación y por ende a la liberación del teléfono, es preciso quitar ese candado que

suele constituirse como una interrupción por hardware. Para quitar esa interrupción se debe conectar una resistencia de 100Ω en un punto determinado de la placa de circuito impreso, o debe cortarse una pista o resistencia para que desaparezca esa interrupción (a este proceso se lo conoce con el nombre Test Point). En el caso que estamos describiendo no es preciso realizar Test Point para casi ningún modelo de plataforma DCT3 o DCT4. En los teléfonos de plataforma BB5 (como el Nokia 6231, por ejemplo) y otros modelos nuevos, aún no he conse-

Saber Electrónica 62

guido programas que permitan la programación sin tener que realizar un test point, es decir, en dichos modelos el método que estamos describiendo mediante el uso del programa FBUS, no aplica. En lo personal, probé este sistema con varios modelos, con resultados satisfactorios y si bien no puedo garantizarlo, me atrevo a decir que es posible aplicarlo a los modelos que figuran en la figura 9. Muy bien, haciendo las aclaraciones necesarias, una vez conectado todo como hemos descripto y ejecutado el programa, haga click en el botón READ para que el FBUS lea la información del móvil (recuerde que el teléfono debe estar encendido y no interesa si tiene el chip o no aunque, como decimos siempre, conviene que no lo posea cuando Ud. programa cualquier teléfono). Una vez leído el dispositivo, la pantalla de la computadora mostrará una imagen como la de la figura 10. Note que el programa permite realizar algunos chequeos de hardware (audio sobre todo), también un test del software y varias otras rutinas. Para liberar el móvil sólo debe hacer click en los botones RESET y “LISTO” (figura 11), el móvil ha quedado liberado. Nota: Recordamos que liberar implica quitarle un candado al teléfono celular para que pueda reconocer chips de cualquier compañía, mientras que desbloqueo es el término que empleamos en Saber Electrónica para indicar que dejamos “todas las prestaciones” de fábrica liberadas de forma que muchas veces queda más memoria disponible al usuario, se puede utilizar el bluetoth o infrarrojo para cualquier aplicación, etc. Otra aclaración importante es que, cuando no puede conseguir un conector, o cuando los contac-

Técnicas de Liberación de Celulares

Figura 9 tos RS232 están en el habitáculo de la batería, como en el caso del NOKIA 1100, se debe construir el conector en forma artesanal. Nosotros solemos emplear dos técnicas

para construir estos conectores, las que explicaremos en próximas ediciones (puede bajar dicha informacióin desde nuestra web, con la clave telcel).

Por último, en la figura 12 reproducimos una de las hojas del manual de servicio del Nokia 3220 para que el lector novato sepa que en dichos textos suele venir toda la información que precisa para dar un servicio correcto. Le recomendamos que ponga en práctica este método con algún teléfono de los que figuran en el listado de la figura 9, ya que en éstos tenemos la casi “certeza” de que establecerá buena comunicación con el móvil. ✪

Figura 10

Figura 11

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Cuaderno del Técnico Reparador

Figura 12 Saber Electrónica 64

ROBÓTICA

Aplicaciones Industriales de los Robots La implantación de un robot industrial en un determinado proceso exige un detallado estudio previo del proceso en cuestión, examinando las ventajas e inconvenientes que conlleva la introducción del robot. Será preciso siempre estar dispuesto a admitir cambios en el desarrollo del proceso primitivo (modificaciones en el diseño de piezas, sustitución de unos sistemas por otros, etc.) que faciliten y hagan viable la aplicación del robot. En esta entrega veremos las Aplicaciones de los robots en: Trabajos en fundición Soldadura Aplicación de materiales Aplicación de sellantes y adhesivos Alimentación de máquinas Procesado Corte Autor de esta Nota: Víctor R. González Fernández, Profesor de Tecnología, Dr. en Física, Ingeniero Téc. de Telecomunicaciones, Investigador de la Universidad de Valladolid, http://cfievalladolid2.net/tecno/cyr_01.

ara la selección del tipo de robot a utilizar en alguna aplicación específica, habrá que considerar aspectos de diversa índole como espacio de trabajo, velocidad de carga, capacidad de control, costo, etc. A continuación se analizan algunas de las aplicaciones industriales de los robots, ofreciendo una breve descripción del proceso, exponiendo el modo en el que el robot entra a formar parte del mismo, y considerando las ventajas e inconvenientes.

P

gura 1). En este proceso el material usado, en estado líquido, es inyectado a presión en el molde. Este último está formado por dos mitades que se mantienen unidas durante la inyección del metal mediante la presión ejercida por dos cilindros. La pieza solidificada se extrae del molde y se enfría para su posterior desbardado.

El molde, una vez limpio de residuos de restos de metal y adecuadamente lubricado, puede ser usado de nuevo. El robot se usa en: La fundición de las piezas del molde y transporte de éstas a un lugar de enfriado y posteriormente a otro proceso (desbardado, corte, etc.). Figura 1

Aplicaciones en Trabajos de Fundición La fundición por inyección fue el primer proceso robotizado (1960, fi-

Saber Electrónica 65

Curso de Robótica La limpieza y mantenimiento de los moldes, eliminando rebabas (por aplicación de aire comprimido) y aplicando el lubricante. La colocación de piezas en el interior de los moldes (embutidos). Las cargas manejadas por los robots en estas tareas suelen ser medias o altas (del orden de decenas de kilogramos), no se necesita una gran precisión y su campo de acción ha de ser grande. Su estructura más frecuente es la polar y la articular y su sistema de control es por lo general sencillo.

Figura 2

Aplicaciones en Solda dura La industria automovilística ha sido la gran impulsora de la robótica industrial, em- Figura pleando la mayor parte de los robots instalados hoy día (figura 2). La tarea robotizada más frecuente dentro de la fabricación de automóviles ha sido, sin duda alguna, la soldadura de carrocerías. En este proceso, dos piezas metálicas se unen en un punto para la fusión conjunta de ambas partes, denominándose a este tipo de soldadura por puntos. Para ello, se hace pasar una corriente eléctrica elevada y a baja ten-

4 sión a través de dos electrodos enfrentados entre los que se sitúan las piezas a unir. Los electrodos instalados en una pinza de soldadora (figura 3), deben sujetar las piezas con una presión determinada (de lo que depende la precisión de la soldadura). Además deben ser controlados los niveles de tensión e intensidad necesarios, así como el tiempo de aplicación. Todo ello exige el empleo

de un sistema de control del proceso de soldadura. La robotización de la soldadura por puntos admite dos soluciones: el robot transporta la pieza presentando ésta a los electrodos que están fijos, o bien, el robot transporta la pinza de soldadura posicionando los electrodos en el punto exacto de la pieza en la que se desea realizar la soldadura. El optar por uno u otro método depende del tamaño, peso y manejabilidad de las piezas. En las grandes líneas de soldadura de carrocerías de automóviles, éstas pasan secuencialmente por varios robots dispuestos frecuentemente formando un pasillo; los robots, de una manera coordinada, posicionan las piezas de soldadura realizando varios puntos consecutivamente. La gran demanda de robots para la tarea de soldadura por puntos ha originado que los fabricantes desarrollen robots especiales para esta aplicación que integran, en su sistema de programación, el control de la pinza de soldadura que portan en su extremo. Los robots de soldadura por puntos precisan capacidad de cargas del orden de los 50100 kg y estructura articular, con suficientes grados de libertad (5 o 6) para posicionar y orientar la pinza de soldadura (o pieza según el caso) en lugares de difícil acceso.

Aplicaciones en la Colocación de Materiales El acabado de superficies por recubrimiento de un cierto material (pintura, esmalte, partículas de metal, etc.) con fines decorativos o de protección, es una parte crítica en muchos procesos de fabricación. Tanto en la pintura como en el metalizado, esmaltado o arenado, la

Figura 3

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Aplicaciones Industriales de los Robots problemática a resolver es similar, siendo la primera la que cuenta con mayor difusión (figura 4). Su empleo está generalizado en la fabricación de automóviles, electrodomésticos, muebles, etc. En estos procedimientos se cubre una superficie (de forma tridimensional y en general complicada) con una mezcla de aire y material pulverizada mediante una pistola. Es preciso conseguir una perfecta homogeneidad en el reparto de la pintura, realizándose para ello un control de la viscosidad, de la distancia entre las piezas y la pistola, de la velocidad de movimiento de ésta, del número de pasadas, etc. Todos estos parámetros son tradicionalmente controlados por el operario. Por otra parte, el entorno en el que se realiza la pintura es sumamente desagradable y peligroso. En él se tiene simultáneamente un reducido espacio, una atmósfera tóxica, un alto nivel de ruido y un riesgo de incendio. Estas circunstancias han hecho de la pintura y operaciones afines, un proceso de interesante robotización. Con el empleo del robot se eliminan los inconvenientes ambientales y se gana en cuanto a homogeneidad en la calidad del acabado, ahorro de pintura y productividad. Normalmente los robots de pintura son específicos para este fin. Suelen ser robots articulares, ligeros, con 6 o más grados de libertad que les permiten proyectar pintura en todos los huecos de la pieza. Cuentan con protecciones especiales para defenderse de las partículas en suspensión dentro de la cabina de pintura y sus posibles consecuencias (explosiones, incendio, deterioro mecánico). Este mismo motivo origina que, en muchos casos, el accionamiento de los robots de pintura sea hidráulico o, de ser eléctrico, que los cables vayan por el interior de conductos a sobrepresión, evitándose así, el riesgo de explosión. Tal vez la característica fundamental de los robots dedicados a estas tareas sea su método de progra-

Figura 5 mación. Obviamente, es preciso que cuenten con un control de trayectoria continua, pues no basta con especificar el punto inicial y final de sus movimientos, sino también la trayectoria. El método normal de programación es el de aprendizaje con un muestreo continuo de la trayectoria. El operario realiza una vez el proceso de pintura con el propio robot, mientras que la unidad de programación registra continuamente, y de manera automática, gran cantidad de puntos para su posterior repetición.

tual una disposición del robot suspendido sobre la pieza, siendo necesario, por los motivos antes expuestos, que el robot tenga capacidad de control de trayectoria continua (posición y velocidad regulados con precisión), así como capacidad de integrar en su propia unidad de control la regulación del caudal de material aportado en concordancia con la velocidad del movimiento.

Aplicación en Adhesivos y Sellantes

La alimentación de máquinas especializadas es otra tarea de manipulación de posible robotización. La peligrosidad y monotonía de las operaciones de carga y descarga de máquinas como prensas, estampadoras, hornos o la posibilidad de usar un mismo robot para transferir una pieza a través de diferentes máquinas de procesado, ha conseguido que gran número de empresas hayan introducido robots en sus talleres (figura 5). En la industria metalúrgica se usan prensas para conformar los metales en frío o para, mediante estampación y embutido, obtener piezas de complicadas formas a partir de planchas de metal. En ocasiones, la misma pieza pasa consecutivamente por varias prensas hasta conseguir su forma definitiva. La carga y descarga de estas máquinas se realiza tradicionalmente a mano, con el elevado riesgo que esto conlleva para el operario, al que una pequeña distracción puede costarle un serio accidente.

Los robots son frecuentemente utilizados para la aplicación de cordones de material sellante o adhesivos en la industria del automóvil (sellante de ventanas y parabrisas, material anticorrosión en los bajos del coche, etc.). En este proceso, el material a aplicar se encuentra en forma líquida o pastosa en un tanque, siendo bombeada hasta la pistola de aplicación que porta el robot, que regula el caudal de material que es proyectado. El robot, siguiendo la trayectoria programada, proyecta la sustancia que se solidifica al contacto con el aire. En este proceso, tan importante como el control preciso de la trayectoria del robot, es el control sincronizado de su velocidad y del caudal de material suministrado por la pistola, puesto que la cantidad de material proyectado en un punto de la pieza depende de ambos factores. Es habi-

Aplicaciones en Alimentación de Máquinas

Saber Electrónica 67

Curso de Robótica

Figura 6 Estas circunstancias, junto con la superior precisión de posicionamiento que puede conseguir el robot, y la capacidad de éste para controlar automáticamente el funcionamiento de la máquina y dispositivos auxiliares, han hecho que el robot sea una solución ventajosa para estos procesos. Por otra parte, los robots usados en estas tareas son, por lo general, de baja complejidad, precisión media, número reducido de grados de libertad y de control sencillo, bastando en ocasiones con manipuladores secuenciales. Su campo de acción interesa que sea grande. En cuanto a la carga, varía mucho, pudiéndose necesitar robots con capacidad de carga de pocos kilogramos, hasta de algunos cientos (existen robots capaces de manipular hasta tonelada y media). Las estructuras más frecuentemente utilizadas son la cilíndrica, esférica y articular. También la cartesiana puede aportar, en ocasiones, la solución más adecuada. Atención especial merece la aplicación del robot en células flexibles de mecanizado, que han adquirido gran auge en los últimos años. Éstas emplean centros de mecanizado o varias máquinas de control numérico para conseguir complejos y distintos mecanizados sobre una pieza y dar a ésta la forma programada. La capacidad de programación de estas máquinas permite una producción flexible de piezas, adaptándose así perfectamente a las necesidades del mercado actual. Estas máquinas emplean diferentes herramientas que se acoplan a un cabezal común de ma-

nera automática cuando el proceso de mecanizado lo precisa. Las herramientas a usar en el proceso concreto son almacenadas en tambores automáticos que permiten un rápido intercambio de la herramienta. El robot es el complemento ideal de estas máquinas. Sus tareas pueden comenzar con la recogida de la pieza del sistema de transporte encargado de evacuarlas o para llevarla a otra máquina. Asimismo, el robot puede ocuparse de cargar el alimentador automático de herramientas de la máquina, reponiendo herramientas gastadas o seleccionando las adecuadas para la producción de una determinada pieza (figura 6). En las células de multiproceso el mismo robot alimenta a varias máquinas o centros de mecanizado. Una misma pieza, transportada por el robot, puede ir pasando de una máquina a otra, incluyendo controles metereológicos de calidad u otras tareas de calibración. La sincronización de toda la célula (alimentadores, centros de mecanizado, robots, etc.) puede ser realizada por la propia unidad de

Figura 7

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control del robot que cuenta, por lo general, con gran potencia de cálculo y capacidad de manejo de entradas y salidas. En ocasiones, estas células cuentan con sistemas multirobot, que trabajan de manera secuencial con la pieza. Hasta la fecha no existen realizaciones prácticas de cooperación de robots de manera coordinada. Las características de los robots para estas tareas de alimentación de máquinas herramientas son, por lo general, similares a las necesarias para la alimentación de otras máquinas. Las únicas discrepancias estriban en su mayor precisión y capacidad de carga inferior (algunas decenas de kilogramos).

Aplicaciones en Control de Procesos Dentro del proceso se incluyen operaciones en las que el robot se enfrenta a piezas y herramientas (transportando una u otra) para conseguir, en general, una modificación en la forma de la pieza. El desbardado consiste en la eliminación de rebabas de la pieza de metal o plástico, procedentes de un proceso anterior (fundición, estampación, etc.), figura 7. Esta operación se realiza manualmente con una esmeriladora o fresa, dependiendo la herramienta de las características del material a desbardar. Un robot dedicado al desbardado porta la herramienta o la pieza, se-

Aplicaciones Industriales de los Robots gún la aplicación, haciendo entrar ambas en contacto. La herramienta debe seguir el contorno de la pieza, que en muchas ocasiones es complejo, con elevada precisión en su posicionamiento y velocidad. Por este motivo se precisan robots con capacidad de control de trayectoria continua y buenas características de precisión y control de velocidad. Además, puesto que las rebabas con que vienen las piezas presentan formas irregulares, conviene que el robot posea capacidad para adaptarse a éstas mediante el empleo de sensores o el desarrollo de un elemento terminal del robot auto adaptable. Parecida al desbardado, en cuanto a necesidades, es la aplicación de pulido, cambiando básicamente la herramienta a emplear. Las necesidades de precisión y de empleo de sensores son, tal vez en este caso, menos exigentes.

Corte El corte de materiales mediante el robot es una aplicación reciente que cuenta con notable interés. La capacidad de reprogramación del robot y su integración en un sistema, hacen que aquél sea el elemento ideal para transportar la herramienta de corte sobre la pieza, realizando con precisión un programa de corte definido previamente desde un sistema de diseño asistido por computador (CAD). Los métodos de corte no mecánico más empleados son oxicorte, plasma, láser y chorro de agua, dependiendo de la naturaleza del material a

Figura 8 cortar (figura 8). En todos ellos el robot transporta la boquilla por la que se emite el material de corte, proyectando éste sobre la pieza al tiempo que sigue una trayectoria determinada. Las piezas a cortar pueden disponerse en varias capas, unas encima de otras, realizándose el corte simultáneo de todas ellas (método de corte de patrones en la industria textil). Si bien el oxicortante y el corte por plasma son tecnologías muy extendidas, y consecuentemente bien conocidas, no ocurre lo mismo en el corte por láser y por chorro de agua, de más reciente aparición. La disposición típica del robot en el corte por chorro de agua, es el robot suspendido trabajando sobre las piezas fundamentalmente en dirección vertical. El robot porta una boquilla de pequeño diámetro (normalmente de 0.1mm) por la que sale un chorro de agua, en ocasiones con alguna sustancia abrasiva, a una velocidad del orden de 900 m/s, y a una presión del orden de 4000 kg/cm. El sistema completo precisa de bomba, intensificador, reguladores de presión y electro válvulas. El corte por chorro de

agua puede aplicarse a materiales como alimentos, fibra de vidrio, PVC, mármol, madera, goma espuma, neopreno, yeso, tela, cartón, e incluso a metales como aluminio, acero y titanio. En estos casos se añade al agua una sustancia abrasiva. Las principales ventajas del corte por chorro de agua frente a otros sistemas son: - no provoca aumento de temperatura en el material; - no es contaminante; - no provoca cambios de color; - no altera las propiedades de los materiales; - el costo de mantenimiento es bajo. Los robots empleados requieren control de trayectoria continua y elevada precisión. Su campo de acción varía con el tamaño de las piezas a cortar siendo, generalmente, de envergadura media (de 1 a 3 metros de radio). En este sentido, como se ha comentado, con mucha frecuencia se dispone al robot suspendido boca abajo sobre la pieza. ✪

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MONTAJE

Almacenamiento de Datos Tomados desde una PC En esta nota veremos el montaje a realizar para conectar la tarjeta de adquisición de datos publicada en Saber Electrónica Nº 242 con el objeto de poder almacenar 40 muestras tomadas por un canal de ADC y su transmisión por medio de la USART. Autor: Ismael Cervantes de Anda Docente ESCOM IPN [email protected] n Saber Electrónica Nº 242 explicamos el funcionamiento de la tarjeta de adquisición de datos (también llamada “Tarjeta Entrenadora PIC16F87X” Clave ICA-023), e inclusive se mostró la manera en que se activa el ADC de un microcontrolador PIC.

E

de la USART que posee el microcontrolador PIC. Lo primero que realizaremos es determinar el canal en el que se conectará el sensor, que para este ejem-

Nota: dicha nota puede bajarla sin cargo de nuestra web, ingresando al ícono password, digitando la clave: “ica023”. En esta oportunidad mostraremos un ejemplo útil, sobre el empleo de un microcontrolador PIC sobre la Tarjeta, digitalizando la información de un sensor, y alojando la información de 40 muestras tomadas por dicho sensor, para posteriormente enviarlas por medio

Figura 1 - Conexión de la tarjeta de adquisición de datos.

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plo se utilizará el canal que se encuentra en la terminal que corresponde con el bit 0 del puerto A, que se denomina AN0. Posteriormente, se deben reservar de la misma manera las

Tarjeta de Adquisición de Datos

Figura 2 - Diagrama esquemático de la tarjeta entrenadora PIC16F87X.

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Montaje terminales a través de las cuales se realizará la transmisión serial de los datos digitalizados, que para los microcontroladores PIC16F87X, estas terminales se encuentran en el puerto C ocupando la terminal del bit 7 para la recepción de datos (Rx) y la terminal del bit 6 para la transmisión de datos (Tx), en la imagen de la figura 1 se ilustra la manera en que se conecta la tarjeta de adquisición de datos con el sensor y por medio de un adaptador para puerto serie a una PC. Sólo a manera de recordatorio, en la figura 2 se ilustra el diagrama esquemático de la tarjeta de adquisición de datos. Omitiremos en este ejemplo, la explicación detallada sobre la activación del convertidor analógico - digital (ADC), pero en el programa se ilustran los registros que se emplean para hacer funcionar al ADC. El programa que se instale en el microcontrolador PIC se encuentra dividido en varias partes, las cuales explicaremos a continuación.

En primer lugar se tiene la configuración general de los puertos que serán empleados en el microcontrolador PIC, y para ello se establece que las terminales del puerto A se configuren como de entrada de datos, porque es en estas terminales donde se encuentran los canales de conversión ADC. Las terminales del puerto B que para este ejemplo no se emplean, se están configurando como salidas, mientras que las terminales del puerto C adquieren todas menos la que corresponde al bit 7 la configuración de salida, mientras que la terminal del bit 7 se configura como terminal de entrada, esto es debido a que en las terminales 7 y 6 del puerto C se encuentran las terminales de Rx y Tx respectivamente de la USART. Por último, dentro de este primer bloque de configuración, también se encuentra la carga del valor 30H a un registro denominado como “apuntador”. El registro apuntador tiene como tarea ir “señalando” la localidad de

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memoria en donde se alojará el resultado de la digitalización, recordando que para los microcontroladores de la familia PIC16F87X, la digitalización de un valor analógico requiere de 10 bits, por lo que se tienen que emplear 2 registros (de 8 bits), para guardar el resultado de un proceso de digitalización. Para el presente ejemplo hemos reservado las localidades de memoria RAM del banco 0 del microcontrolador PIC que comienzan en la localidad 30H y terminan en la localidad 7FH. Si realizamos la correspondiente operación para calcular la cantidad de localidades disponibles, nos arrojará un total de 80 localidades (valor decimal), y si cada dato digitalizado requiere de 2 registros, entonces se tendrá un total de 40 espacios para guardar el resultado de 40 procesos de digitalización, para lo descrito en este proceso refiérase al fragmento de código de la tabla 1. Una vez que hemos realizado la configuración general de los puertos del microcontrolador, como siguiente paso se procede a la activación de la herramienta USART que posee el microcontrolador PIC, de este proceso lo importante es configurar el valor de la tasa de transferencia, determinado por los registros “txsta” y “spbrg”. Además dentro de los pasos a seguir para la configuración de la USART se encuentra el establecimiento de las terminales 7 y 6 del puerto C para la transmisión serial, teniéndose para ello dentro del registro “rcsta”, el bit identificado como “spen”. Por último es muy importante indicarle al microcontrolador que cuando reciba un dato de manera serial, se genere una interrupción, y para ello se emplea el bit “rcie” que se encuentra en el registro “pie1”. Cabe aclarar que para esta aplicación esta interrupción aunque se encuentra configurada, no realiza otra actividad que la de recibir el dato, y guardarlo en un registro, sin que este dato tome parte en el proceso del ejemplo presente, para que revise lo descrito en este proceso refiérase al fragmento de código de la tabla 2.

Almacenamiento de Muestras Tomadas por una PC Ahora toca el turno para la activación del ADC, en la cual se establecen los canales de digitalización con lo que contara el microcontrolador PIC para realizar la digitalización de la señal analógica, y para ello se emplean los bits identificados como “pcfg0”, “pcfg1”, “pcfg2” y “pcfg3” y que se encuentran dentro del registro “adcon1”, para el presente ejemplo en los bits de configuración se guardan 0's lógicos, para establecer que todas las terminales del puerto A puedan ser empleadas para conversión por medio del ADC. Por otra parte por medio del bit “adfm” se indica de qué manera se justificarán los 10 bits del resultado ya digitalizado, dentro de los 2 registros en que se guarda. También se establece la frecuencia del muestreo con la cual se toman las muestras de valores analógicos, por medio de los bits identificados como “adcs0” y “adcs1” que se encuentran en el registro “adcon0”. Dentro de este fragmento de código se realiza la activación de la correspondiente interrupción, que indica cuando un proceso de digitalización se ha realizado, empleando para ello el bit “adie” del registro “pie1”. Por último, se tienen que activar las interrupciones tanto del ADC como de la USART, y para ello se habilita el bit de interrupciones generales identificado como “gie”, además del correspondiente bit que habilita las interrupciones por dispositivos periféricos (como es el caso de la USART y ADC) que se identifica como “peie”, Ambos bits se encuentran dentro del registro “intcon”, para mayor regencia de lo descrito refiérase al fragmento de código de la tabla 3. Cuando han sido activados tanto el ADC como la USART y sus correspondientes interrupciones, ahora se procede a indicarle al microcontrolador cuál es, específicamente, el canal por medio del cual se realizará la digitalización, y para ello se cuenta con los bits “chs0”, “chs1” y “chs2” que se ubican dentro del registro “adcon0”, para seleccionar el canal del ADC a

emplear, se colocan distintas combinaciones binarias en dichos bits, siendo la combinación “000”, para que en el microcontrolador PIC se active el canal AN0. Por medio del bit identificado como “go_done” el ADC comienza con el proceso de digitalización. Mientras el proceso de digitalización se encuentra en marcha, se hace uso de una subrutina que genera un retardo de 1 segundo, para que se temporice que a cada segundo se digitalice un valor analógico. Dentro de la subrutina del retardo, es cuando el ADC termina un proceso, interrumpiéndose la actividad que se encuentra realizando el microcontrolador, para acceder al correspondiente código de interrupción

generado por el ADC (el código de interrupción por ADC se explicará más adelante). Cuando la subrutina de retardo termina, se pregunta si han sido realizadas las 40 conversiones, y para ello se realiza una operación por medio de la instrucción “xorwf”, de la cual se pueden obtener 2 posibles respuestas. Si no se ha llegado a las 40 conversiones por medio de la instrucción “goto otraconversion” se realiza un nuevo ciclo de conversión por ADC; y cuando han terminado las 40 conversiones se termina con el presente ciclo procediendo a la transmisión de datos por medio de la USART, vea la tabla 4.

Saber Electrónica 73

Montaje Cuando las 40 conversiones mediante el ADC se han realizado, se tienen que descargar esos datos para preparar la memoria y poder captar las siguientes 40 conversiones. Para

comenzar con la transmisión de los datos en primer instancia se desactiva la interrupción que provoca el ADC, para que el microcontrolador no realice ninguna otra actividad que no sea

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la de la transmisión de datos, posteriormente mediante el direccionamiento indirecto, se van señalando las localidades de memoria donde se encuentran alojados los datos, comenzando en la localidad 30H. Para comenzar con el direccionamiento indirecto es necesario emplear el registro identificado como “fsr” en el cual se ingresa la localidad de memoria que se tendrá que leer, y por medio de una subrutina (call transmite) se efectúa la transmisión del dato que se encuentra en la memoria señalada, esta transmisión se realiza a través de la USART. De igual manera se tienen que controlar las localidades de memoria de las cuales se toma la información que se transmitirá, para ello tenemos que recordar que las localidades donde se guardan los datos digitalizados, van de la 30H a la 7FH. Observe el fragmento de código de la tabla 5 para una mejor referencia. En la última sección del código principal (sin tomar en cuenta las interrupciones y subrutinas), simplemente se prepara al microcontrolador para comenzar un nuevo proceso de digitalización de 40 valores analógicos, por lo que nuevamente se tiene que inicializar al registro apuntador con el valor donde comienzan las localidades de memoria que es la 30H, además de activar la interrupción que genera el ADC. En el código del programa para que el microcontrolador PIC atienda la interrupción que genera el ADC, se recupera el dato digitalizado que se encuentra alojado en 2 registros, estos son los identificados como “adresh” y “adresl”. Los datos se guardan en las localidades de memoria RAM a que correspondan, de acuerdo al proceso de digitalización en que se encuentra el microcontrolador, y para ello se emplea el registro “apuntador” que es el que lleva el control de la localidad de memoria RAM que tiene que direccionarse, y por medio de los registros “fsr” e “indf” se realiza el direccionamiento y alojamiento del dato respec-

Almacenamiento de Muestras Tomadas por una PC ;************************************************************ ;Configuración del ADC y USART del PIC16F876 ;Desarrollado por Ismael Cervantes de Anda ;Fecha: 14/08/2007 ;************************************************************ LIST P=PIC16F876A ;************************************************************ ; Declaración de Registros ;************************************************************ w equ 0x00 indf equ 0x00 status equ 0x03 fsr equ 0x04 porta equ 0x05 portb equ 0x06 portc equ 0x07 intcon equ 0x0b pir1 equ 0x0c rcsta equ 0x18 txreg equ 0x19 rcreg equ 0x1a trisa equ 0x85 trisb equ 0x86 trisc equ 0x87 pie1 equ 0x8c txsta equ 0x98 spbrg equ 0x99 adresl equ 0x9e adcon1 equ 0x9f adresh equ 0x1e adcon0 equ 0x1f adcalto equ 0x20 adcbajo equ 0x21 var1 equ 0x22 var2 equ 0x23 var3 equ 0x24 recep equ 0x25 apuntador equ 0x26 ;************************************************************ ; Declaración de Bits ;************************************************************ adon equ 0 c equ 0 z equ 2 pcfg0 equ 0 pcfg1 equ 1 pcfg2 equ 2 go_done equ 2 pcfg3 equ 3 chs0 equ 3 txif equ 4 cren equ 4 chs1 equ 4 chs2 equ 5 rcif equ 5 rcie equ 5 rp0 equ 5 rp1 equ 6 adcs0 equ 6 peie equ 6 adie equ 6 adif equ 6 adcs0 equ 6 adcs1 equ 7 gie equ 7 adcs1 equ 7 spen equ 7 adfm equ 7 ;************************************************************ ; Inicio ;************************************************************ reset org 0 goto iniProg org 4 bcf status,rp0 ;cambiar al banco 0 bcf status,rp1 btfsc pir1,adif ;¿interrupción por ADC? goto ADCinterrup btfsc pir1,rcif ;¿interrupción por USART?

goto interserie retfie ;************************************************************ ; Interrupciones ;************************************************************ ; Interrupción por ADC ADCinterrup bcf status,rp0 ;cambiar al banco 0 bcf status,rp1 bcf intcon,gie ;desactivación general de interrupciones movf apuntador,w movwf fsr movf adresh,w ;guarda el byte alto de la conversión en movwf indf ;la localidad de memoria RAM correspondiente incf apuntador,1 movf apuntador,w movwf fsr bsf status,rp0 ;cambiar al banco 1 bcf status,rp1 movf adresl,w ;guarda el byte bajo de la conversión en bcf status,rp0 ;cambiar al banco 0 bcf status,rp1 movwf indf ;la localidad de memoria RAM correspondiente incf apuntador,1 bcf pir1,adif bsf intcon,gie retfie ;Interrupción por USART (Recepción) interserie bcf status,rp0 ;cambiar al banco 0 bcf status,rp1 bcf intcon,gie ;desactivación general de interrupciones movf rcreg,w ;recuperar el dato recibido por RS232 movwf recep bcf pir1,rcif bsf intcon,gie retfie ;************************************************************ ; Programa principal ;************************************************************ iniProg ; Configuración de las terminales de los puertos bsf status,rp0 ;cambiar al banco 1 bcf status,rp1 movlw 0xff ;configurar el puerto a como entradas movwf trisa movlw 0x00 movwf trisb ;configurar el puerto b como salidas movlw b'10000000' ;configura el bit 7 como entrada demás movwf trisc ;bits del puerto c como salidas bcf status,rp0 ;cambiar al banco 0 bcf status,rp1 movlw 0x30 movwf apuntador ;Activación de la USART bsf status,rp0 ;cambiar al banco 1 bcf status,rp1 movlw b'00100110' movwf txsta movlw .25 movwf spbrg bcf status,rp0 ;cambiar al banco 0 bcf status,rp1 bsf rcsta,spen ;habilitación del puerto de comunicación serial bsf rcsta,cren ;activa la recepción continua bsf status,rp0 ;cambiar al banco 1 bcf status,rp1 bsf pie1,rcie ;activación de interrupción por fin de recepción ;Activación del ADC bsf status,rp0 ;cambiar al banco 1 bcf status,rp1 bsf adcon1,adfm ;justifica ADC a la derecha bcf adcon1,pcfg0 ;control de puerto adc bcf adcon1,pcfg1 ;control de puerto adc bcf adcon1,pcfg2 ;control de puerto adc bcf adcon1,pcfg3 ;control de puerto adc bcf status,rp0 ;cambiar al banco 0 bcf status,rp1 bsf adcon0,adcs0 ;configura la frecuencia de muestreo bcf adcon0,adcs1 ;configura la frecuencia de muestreo bsf adcon0,adon ;activa el ADC continúa en la página siguiente

Saber Electrónica 75

Montaje ;Viene de la página anterior

otraconversion

otratransmision

bsf pie1,adie ;activa la interrupción por ADC goto otraconversion bsf intcon,gie ;activación general de interrupciones ;************************************************************ bsf intcon,peie ;activación de interrupciones por periférico ; Subrutinas bsf status,rp0 ;cambiar al banco 1 ;************************************************************ bcf status,rp1 ;Subrutina transmitir un dato mediante la USART bsf pie1,adie ;activación de interrupción por ADC transmite bsf status,rp0 ;cambiar al banco 1 bcf status,rp0 ;cambiar al banco 0 bcf status,rp1 bcf status,rp1 movlw b'00100110' bcf adcon0,chs0 ;selecciona canal de adc movwf txsta bcf adcon0,chs1 ;selecciona canal de adc movlw .25 bcf adcon0,chs2 ;selecciona canal de adc movwf spbrg bsf adcon0,go_done ;iniciar la operación del ADC bcf status,rp0 ;cambiar al banco 0 call ret1seg bcf status,rp1 ;Pregunta si se han completado las 40 conversiones de ADC movf indf,w bcf status,rp0 ;cambiar al banco 0 movwf txreg bcf status,rp1 espera movlw 0x80 btfss pir1,txif xorwf apuntador,w goto espera btfss status,z return goto otraconversion ;Subrutina que genera un retardo de 1 segundo ;Transmite los datos de las 40 conversiones de ADC ret1seg bcf status,rp0 ;cambiar al banco 0 movlw .255 bcf status,rp1 movwf var1 bcf pie1,adie ;desactiva la interrupción por ADC ciclo_3 movlw 0x30 movlw .08 movwf fsr movwf var2 ciclo_2 bcf status,rp0 ;cambiar al banco 0 movlw .166 bcf status,rp1 movwf var3 call transmite ciclo_1 incf fsr,1 decfsz var3,1 ;497 microsegundos = aprox. 0.5 milisegundos movlw 0x80 ;pregunta si se han transmitido los goto ciclo_1 xorwf fsr,w ;40 datos decfsz var2,1 btfss status,z goto ciclo_2 goto otratransmision decfsz var1,1 ;Termina la transmision y prepara las siguientes conversiones goto ciclo_3 bcf status,rp0 ;cambiar al banco 0 return bcf status,rp1 end movlw 0x30 ************************************************************************************************************* movwf apuntador *************************************************************************************************************

tivamente, por lo que después de recuperar los datos y alojarlos en sus correspondientes localidades de me-

moria RAM, se incrementa en una unidad al registro “apuntador” para prepararlo, para el siguiente dato.

Figura 3 - Colocación de los dispositivos.

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Pues bien, hemos descrito la manera de realizar un proceso de digitalización guardando una serie de 40 valores en registros de memoria RAM, para su posterior envío a través de comunicación serial, esperamos que este ejemplo de operación sea de mucha utilidad, sobre todo para aquellas aplicaciones en donde se tienen que generar una base de datos a partir de sensores. A continuación se muestra el código del programa del presente ejemplo completo. En la figura 3 se ilustra una imagen de la tarjeta de adquisición de datos Los invitamos a que estén pendientes de las entregas sucesivas ya que diseñaremos aplicaciones que, de igual manera, les pueden ser muy útiles. Hasta la próxima. ✪

MANTENIMIENTO DE COMPUTADORAS FALLAS ANALIZADAS

ANALIZADOR

CON

DE

OJO CLÍNICO

FLY-BACKS

Luego de un par de autopsias a monitores y aquella recordada nota sobre cómo repararlos, a pedido de los lectores, dedicamos esta autopsia a un sistema para analizar el componente más problemático del monitor. De la Redacción de

de MP Ediciones l fly-back es, sin dudas, el compo- agente que la evapore. Al volver el equi- no se produce fuga, sino simplemente un nente más propenso a fallas que po a la actividad, la corriente encuentra corte o cortocircuito en el bobinado interpodamos encontrar en un monitor un camino más “directo” a tierra que el no. Para que se hagan una idea de su del tipo CRT. ¿Por qué? Sencillamente que le ofrece el tubo, y fuga a través de fragilidad, el bobinado de alta tensión esporque es el responsable de entregar, a la carcasa provocando una grieta. Esa tá compuesto por miles de vueltas de un partir de la corriente +B que recibe de la fuga es fácilmente identificable gracias a hilo conductor más fino que un cabello. fuente (de 60 a 120V), los tremendos un zumbido muy audible. 30.000V necesarios para alimentar la En otras ocasiones esa grieta se forUn Repaso Nunca Viene Mal ampolla del tubo. ma por la propia resequedad del material Esto produce que los bobinados in- que compone la carcasa, a partir del eleSi bien hemos hablado de las caracternos y la carcasa que los contiene sean vado calor que generan las bobinas. terísticas del fly-back en notas anteriosometidos a condiciones extremas de Estas fugas de corriente suelen pro- res, no viene mal hacer un repaso protemperatura, haciéndolos muy propen- vocar daños no sólo en el mismo fly- fundizando en algunos aspectos. Este sos a la aparición de grietas que generen back, sino también en circuitos adyacen- dispositivo no es otra cosa que un transfugas de corriente, además de cortocir- tes que reciben la descarga. formador de corriente, pero con diferencuitos o cortes en sus hilos conductores. También encontramos casos donde cias respecto a sus pares presentes en El peor enemigo del fly-back fuentes de alimentación. es la humedad. Imaginen que Para empezar, debemos decir una corriente circulante de que el “corazón” del fly-back es 30.000V necesitará apenas una su bobinado primario. Comgota de agua para fugarse a puesto por unas cuantas vuelcualquier punto que le ofrezca tas de hilo de cobre, recibe la una descarga a tierra. Es por corriente +B proveniente de la eso que cuando los monitores fuente y se conecta a su vez, de permanecen inactivos por muforma seriada, al transistor de cho tiempo, suelen fallar en el salida horizontal. intento de encendido. Eso ocuEl paso de la corriente por este rre cuando el entorno en el que conducto genera un campo se los almacena tiene un alto magnético que alimenta a vagrado de humedad ambiente. rios bobinados secundarios. La falta del calor propia de la acUno de ellos es el correspontividad del monitor, hace que la diente a la alta tensión. Este Figura 1 - Esta es la estructura interna de bobinados misma se condense alrededor puede estar compuesto por una en un Fly-back típico. de la carcasa del fly-back sin un única bobina o por varias co-

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Mantenimiento de Computadoras nectadas en serie. En alción, con el objetivo de megunos modelos la salida dir la corriente circulante de este bobinado llega por el circuito. Si al realizar “apenas” a los 10kV, el análisis, ésta se encuenllegándose a la tensión fitra entre los 100 y 190mA, nal mediante un circuito estamos ante un fly-back multiplicador. En otros se en buenas condiciones entregan directamente los (por lo que deberemos revi30kV que comentábamos sar el resto del circuito). al principio. Si en cambio ese flujo se También se alimentan eleva por encima de los de ese campo magnético 200mA, o cae muy por delas bobinas que proveen bajo de los 100mA, estareenergía al filamento del tumos ante la presencia de bo, a circuitos lógicos y un cortocircuito o un corte analógicos, al control de en la bobina, respectivafoco y screen, y demás mente. Figura 2 - Aquí podemos apreciar, casi pegado al fly-back y disipapartes del monitor. Cabe Cabe aclarar que esta medo térmicamente por esa placa de aluminio, el transistor horizontal. aclarar que esta estructudición se debe hacer con el ra puede variar de acuerfly-back fuera del monitor, do al fabricante. por lo que deberemos deTodos los pines cosoldar y desconectar todas rrespondientes a cada uno sus terminales. de los bobinados, se encuentran debidamente PELIGRO: dispuestos en forma de U Antes de proceder a remodebajo de la carcasa del ver el fly-back, deben asedispositivo. La única saligurarse de descargarlo, inda que se maneja en forsertando un destornillador ma independiente es la de conectado a tierra. A su vez alta tensión, la cual se enéste debe estar muy bien trega al tubo mediante un aislado con respecto a la “chupete” que se conecta mano del operario. directamente a la ampolla Por otro lado, el uso de esdel mismo. te probador implicará una Otra característica circulación de corriente caFigura 3 - Por lo general en la misma placa donde va montado el propia del fly-back, es que paz de excitar la bobina de fly-back se aclara la disposición de los terminales. almacena energía en su alta tensión, generando la circuito magnético, a difesalida correspondiente a Circuito Analizador de Fly-Backs rencia del transformador común que la través del conector situado en el chupeentrega directamente. En parte se podría te. Por lo que extremen las precauciones Lo que describiremos a continuación para evitar contacto con éste. decir que trabaja de forma similar a un son las características de un circuito descapacitor electrolítico. Saber Electrónica no se hace resPor eso siempre hablamos de la pre- tinado al análisis del fly-back. El principal ponsable de los daños que pudiera procaución de “descargar” el fly-back con objeto de esta verificación será el bobi- vocar la mala utilización de estos conocidestornillador conectado a tierra antes nado primario, causante de la mayoría mientos. Este circuito probador está de revisarlo, incluso aunque el monitor de las fallas. La idea de este circuito se- compuesto principalmente por un transesté apagado. También es para destacar rá emular una corriente de alimentación formador que convierte la tensión de líque la alimentación +B que recibe el pri- +B y una oscilación similares a las que nea a 12 + 12V, un circuito integrado mario no presenta características sinu- entregan la fuente y el transistor horizon- LM555 encargado de la oscilación, y un soidales, sino rectangulares (en forma tal, respectivamente. transistor 2SD1555 que toma esa señal, En ese camino intercalaremos un la amplifica y la entrega al bobinado pride pulsos). Esta es la referencia de osciamperímetro, o téster puesto en esa fun- mario. lación horizontal.

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Analizador de Fly-Backs Ref. T1 Q1 R1 R2 R3 R4 R5 D1-D3 D4 C1 C2 C3 C4 IC1 SW1 PF F1 AM

Cant. 1 1 1 1 1 1 1 3 1 1 1 1 1 1 1 1 1

LISTADO DE COMPONENTES Descripción Trafo: primario 120 o 220V, secundario 12+12V, 0.5A Transistor 2SD1555 Resistencia 15 ohm 1/2W Resistencia 8.2K 1/2W Resistencia 10K 1/2W Resistencia 8.2K 1/2W Resistencia 100 ohm 1/2W Diodos 1N4007 LED (color a elección) Condensador 1000uF 16V Condensador 1000uF 35V Condensador cerámico 0.01uF Condensador cerámico 0.001uF Circuito integrado LM555 1 Pulsador Porta fusible Fusible 0.5A Amperímetro o t´ster con capacidad de medir corrientes de hasta 500mA

A todo esto agregamos el amperímetro, que se lo podemos incorporar al mismo gabinete donde instalemos el circuito, o disponer de un par de borneras para intercalar un téster en esa función. Notarán también que se conectó un pulsador y un fusible a la línea donde se ubica este instrumento. Esto será fundamental para hacer pruebas intermitentes, y evitar accidentes producidos por cortocircuitos severos. Recomendamos montar el fusible en un porta-fusible, para hacer más simple su reemplazo. Para terminar, instalamos un LED que nos indica la presencia de corriente eléctrica en el circuito.

extremo del bobinado primario. Para hacer más prolijo esto, podemos usar conectores del tipo “banana” para el amperímetro, y pinzas cocodrilo para conectar a los pines del fly-back. Antes de proceder a la prueba, asegúrense de tener todo montado sobre una superficie de madera, y de encontrarse lo suficientemente aislados ante cualquier eventual problema de corriente. Una vez tomadas todas las medidas de seguridad, enchufamos el circuito y accionamos el pulsador. Inmediatamente

Figura 4 - Esta foto es una muestra clara de lo que es capaz de generar una fuga de corriente desde el fly-back. Imaginen nada más que ese destornillador es nuestro dedo…

debería oírse el accionar del circuito oscilador, y el amperímetro marcar el valor de referencia que nos permita establecer el estado del fly-back. Si se manejan con el debido cuidado y aislamiento, podrán probar la salida de alta tensión, acercando un destornillador conectado a tierra al conector del chupete, con lo que debería generarse un salto de chispa entre ambos. ✪

Montaje´ El conexionado lo efectuaremos de la siguiente manera: el terminal positivo del amperímetro lo conectaremos al pulsador, que trae la corriente desde el transformador. El negativo irá conectado a la entrada +B del bobinado primario (si no está marcada en el mismo fly-back, puede que haya una referencia en la placa del monitor, o también pueden consultar en http://club.telepolis.com/kueyar/Flyback.html). Para terminar, conectamos la salida que viene de la pata 3 del IC1, y pasa por el transistor Q1, al otro

Figura 5

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S E C C I O N . D E L . L E C T O R Respuestas a Consultas Recibidas Para mayor comodidad y rapidez en las respuestas, Ud. puede realizar sus consultas por escrito vía carta o por Internet a la casilla de correo: [email protected] [email protected] De esta manera tendrá respuesta inmediata, ya que el alto costo del correo y la poca seguridad en el envío de piezas simples pueden ser causas de que su respuesta se demore. Pregunta 1: La Caja RS232 que presentaron en Saber Electrónica 235, ¿sirve para reparación de serie? es decir los que fueron mal manipulados y quedaron en muchos 0, trae el soft necesario o sólo liberación, los de liberación, ¿de qué marcas trae? ¿son genéricos para cada marca o cada uno especifica modelo?, en qué precio están los cables Vxxx y Vx? Marcelo Carrascuza

más el celular. Usé el programa DM TOOL 7.....usé la caja que ustedes propusieron RS232 y tampoco lo pude hacer andar, ¿me podrán orientar para resolver este problema? Diego Castro Respuesta: Lamentablemente hay que usar cajas que permitan reestablecer el bios del teléfono, como la Smart Tool. La RS232 no lo permite. Pregunta 3: La consulta es la siguiente: en el seminario que impartió en Montevideo, Uruguay; que fuí espectador. Compré el material del evento: 6 CDs de telefonía celular. No he podido activar en un Nokia 1100. He hecho las conexiones que usted dio en el seminario y que dijo que aún en el 1100 aparecía. También dijo ''experimenten, viejo'' discúlpeme pero no lo he logrado. ¿Es que tiene que estar desbloqueado? Si es así estoy tratando de armar la caja Rs 232. Sin más que molestarlo por tan poco, pero para mí muy importantísimo. Esperando pronta respuesta, saluda desde el otro lado del charco,

Respuesta: La caja sólo adapta el teléfono con la computadora. Los que permiten liberar, reparar, etc, son los programas. Se entrega con programas para gran cantidad de celulares. Los cables los arma el técnico, no vendemos cables. Los celulares mal liberados pero que aún tienen la bios intacta se pueden "recuperar" flasheando nuevamente el sistema operativo y para ello la caja sirve.

Respuesta: Hola Marcelo, el teléfono debe estar desbloqueado, luego se hace un corto entre RX y GND con un cable que tenga más de 10 cm para que el fono detecte dicho cable como antena y active la radio.

Pregunta 2: Desbloqueando un Motorola C115 se apagó la computadora en pleno proceso y no me prendió

Pregunta 4: Hola ingeniero Horacio Vallejo, soy Omar de Villa Ocampo - Santa Fé, espero que esté muy bien. Hace tiempo le he enviado un mail, pero

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Marcelo E. Bueno - Uruguay

posiblemente lo mandé a una dirección errónea, le estoy escribiendo otra vez porque soy uno de los participantes de la charla que realizó el 25 de agosto en Corrientes, y adquirí todo el material del curso de telefonía celular, comencé a tratar de conectar un C115 con la PC por medio de la caja y no estoy teniendo éxito. Armé el cable tal cual como lo indican, y me gustaría saber algunas cositas: 1) Dónde puedo conseguir el manual de servicio técnico del Motorola C650. 2) Para conectar el C115 con la caja RS232 el teléfono debe estar en modo flash. ¿Cómo ingreso al flash en el C115? Probé con * # y botón de ON simultáneamente; pero no pasó nada, sólo se prendió. 3) El led rojo de la caja se enciende al igual que el verde pero no me comunica con el teléfono, ¿qué problema podría tener? 4) ¿Cuál es la forma correcta de observar y posicionar la ficha para poder armar el cable en forma correcta, por ejemplo la ficha RJ11 con la traba hacia arriba o hacia abajo, con los pines para adelante o los pines para atrás. Desde ya muchas gracias, lo despido muy atentamente, Omar Virili Virili

Respuesta: No hace falta que esté en modo flash... tiene que estar apagado y el DM TOOL te dirá cuándo tenés que prenderlo. ***********************