Saber Electrónica N° 245 Edición Argentina

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SABER

EDICION ARGENTINA

ELECTRONICA

EDITORIAL QUARK

Año 21 - Nº 245 DICIEMBRE 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 Montajes discretos. Alarmas, filtros, temporizadores, generadores, juegos, instrumentos, cargadores

MONTAJES

Alarma transistorizada NC Alarma con tiristor NC Alarma temporizada NA Central de alarma y alarma para automóvil Filtro pasa bajo con separador Filtro pasa altos (de RED) Temporizador multipropósito Dado electrónico Generador de radiofrecuencia para calibración Medidor de intensidad de campo Cargador de baterias Control de velocidad para motores CC Temporizador transistorizado Automático para escalera Sonómetro Filtro pasa banda Implementación de un semáforo con la tarjeta de adquisición de datos Mini-Robot pendular simple

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SERVICE

Curso de funcionamiento, mantenimiento y reparación de reproductores de DVD Lección 19 - Análisis de la sección de audio y las memorias

28

CUADERNO DEL TECNICO REPARADOR Técnicas de liberación de celulares. Liberación, test y desbloqueo de teléfonos Nokia BB5 y mucho más!! Las memorias de los televisores y reproductores de DVDs de comunicación paralelo Cómo funcionan los teléfonos celulares. Funcionamiento de la cámara Reparación de motores de CC

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LIBRO DEL MES Manejo de puertos de PC & adquisición de datos

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EDICION ARGENTINA - Nº 245

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. Juan Carlos Téllez Barrera Ing. Ismael Cervantes de Anda

EDITORIAL QUARK

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Administración y Negocios Teresa C. Jara Staff Olga Vargas Hilda Jara Liliana Teresa Vallejo Mariela Vallejo Diego Vallejo 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.

FELICES FIESTAS Bien, amigos de Saber Electrónica, nos encontramos nuevamente en las páginas de nuestra revista predilecta para compartir las novedades del mundo de la electrónica. Hace unos días comenzamos una encuesta por Internet para saber cuáles son los temas que resultan más interesantes para nuestros lectores con el objeto de planificar el dictado de cursos y seminarios para el próximo año. Sobre un total de 8434 respuestas (en sólo 6 días) éste es el resultado: TEMA ...........................................................................................................................% Implementación de Redes de Computadoras (cableado e inalámbrico)..........................15,29 Manejo de Puertos de Computadora .........................................................................12,88 Domótica y Alarmas Inteligentes ................................................................................12,88 Cómo Ver TV por Internet (más de 2200 canales de todo el mundo) ............................11,73 Televisores de Pantalla Plana (LCD y Plasma) ..............................................................11,73 Manejo de Teclados y Display con Microcontroladores ................................................11,15 Reparación de Teléfonos Celulares ...............................................................................9,04 Recepción de TV por UHF (implementación de Sistemas de Recepción de TV) .................8,65 Liberación y Cambio de Bandas de Teléfonos Celulares .................................................6,63 TOTAL DE ENCUESTAS...............................................................................................8434

Continuaremos realizando esta encuesta hasta fin de mes y su opinión es muy importante, por tal motivo nos resultaría muy grato que pudiera brindarnos su opinión contestando la encuesta que se encuentra en nuestro sitio: www.webelectronica.com.ar. Cambiando de tema, note que en esta edición hemos realizado una publicación especial. Como se acerca el período de vacaciones, decidimos darle elementos para que pueda armar aparatitos prácticos con esos componentes que suele tener en su banco de trabajo. Nada de microcontroladores y sólo operacionales y temporizadores como circuitos integrados, el resto de los semiconductores son discretos (transistores, tiristores, diodos, etc.) Esperamos que disfrute tanto como lo hice yo mientras seleccionaba los montajes a publicar. Por lo demás, continuamos dando “tips” para liberación de celulares, seguimos con el curso sobre reproductores DVD y entregamos una serie de notas adicionales que esperamos sean de su agrado. ¡Hasta el mes próximo y Muy Felices Fiestas! Ing. Horacio D. Vallejo

ARTÍCULO

DE

TAPA

MONTAJES DISCRETOS

Alarmas - Filtros - Temporizadores Generadores - Juegos - Instrumentos - Cargadores

En esta nota “aprovechamos” las bondades de los semiconductores discretos y circuitos integrados lineales para construir diferentes circuitos útiles para muchísimas aplicaciones. Sabemos que en el universo de nuestros lectores existe gente capacitada que puede realizar el montaje de proyectos microcontrolados, pero también encontramos a estudiantes y hobbystas que quieren realizar sus primeros prototipos sin tener que recurrir a técnicas que pueden resultarles complicadas. También somos conscientes que lo que hizo “famosa” a nuestra querida revista es la utilidad práctica que presentan la mayoría de sus notas y por eso reunimos una serie de circuitos sencillos que primero diseñamos en el laboratorio electrónico Livewire, luego lo simulamos con dicho software para verificar su funcionamiento, posteriormente obtuvimos la placa de circuito impreso por medio del programa PCB Wizard y por último realizamos el montaje de cada uno de los dispositivos que vamos a explicar. A los fines de que este artículo le resulte práctico, vamos a realizar un breve resumen sobre el funcionamiento de los amplificadores operacionales, también del clásico 555 y de algunas compuertas digitales. Pasaremos por alto al funcionamiento del transistor y de los diodos ya que suponemos que dichos componentes no le representan ninguna dificultad. Autor: Ing. Horacio Daniel Vallejo - e-mail: [email protected]

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Artículo de Tapa Electrónica Discreta La "electrónica" es la ciencia que estudia la conducción eléctrica tanto en sólidos conductores (cables), en el vacío, en los gases o en los semiconductores; utilizando dispositivos basados en estos fenómenos, como por ejemplo los bulbos de vacío (actualmente en desuso, salvo raras excepciones), transistores, diodos, etc. La electrónica hoy está practicamente en cada etapa de nuestras vidas. La electrónica digital, ya sea de corriente o de tensión continua, utiliza en cambio señales discretas, o sea, señales eléctricas que apenas poseen dos condiciones o estados posibles. Mientras que la electrónica analógica estudia el funcionamiento de las señales que varían constantemente sin tomar valores discretos definidos. Las señales que caracterizan la voz humana, por ejemplo, varían en amplitud y frecuencia con el tiempo, y son una forma de señales analógicas. Esto quiere decir lo siguiente: en un momento dado la señal presenta una cierta amplitud y determinada frecuencia. Un instante después puede ocurrir la variación de esta amplitud en forma continua hasta alcanzar, digamos, un cierto nivel, después de lo cual volverá a variar en sentido contrario, de forma también continua, a medida que transcurre el tiempo. La amplitud de esta señal (señal analógica) podrá asumir cualquier valor entre dos establecidos con anterioridad. En las señales digitales, al contrario de las analógicas, la amplitud varía abruptamente de un valor límite a otro también límite, no existiendo estados o fases intermedias entre estos dos límites. La figura 1 representa señales digitales y analógicas. Note como la tensión varía repentinamente entre los dos estados: estado alto y estado bajo en la señal digital. El estado alto puede ser caracterizado como la tensión "más positiva" de la señal y el estado bajo por la tensión "más negativa" de esa señal. Puede ser a la inversa, es decir: estado alto = tensión más negativa, y estado bajo = tensión más positiva; en este último caso decimos que la lógica usada es la negativa (lógica negativa) y, evidentemente, en el primer caso decimos que la lógica es positiva, o Figura 1

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sea, al mayor valor, el estado alto, y al menor, el estado bajo (lo que está perfectamente de acuerdo con nuestros principios).

Compuertas Lógicas Digitales Los circuitos lógicos básicos o elementales constituyen el fundamento de las aplicaciones de la electrónica digital. El debido agrupamiento de estos circuitos básicos permite la realización de operaciones más complejas de la electrónica digital; es necesario, por lo tanto, una atención muy especial al estudio que sigue a fin de poder, en un futuro no lejano, entender y, quizás, elaborar circuitos lógicos altamente complejos. Para que el lector tenga una idea de cuán importantes son estos circuitos lógicos, basta que haga una analogía con las cuatro operaciones fundamentales (+, -, x, y %) de las matemáticas: a partir de ellas se creó una enorme ciencia que poca gente conoce en su totalidad. ¡Lo mismo ocurre con la electrónica digital! Para describir con cierta claridad el comportamiento de cada uno de los circuitos lógicos apelamos a nuestro elemento conocido: el "relé", con sus contactos, y nuestra no menos conocida lámpara incandescente. Circuito Lógico "Y" Consideramos el circuito eléctrico de la figura 2 en el cual la bobina del relé RL1, cuando está debidamente alimentada por la tensión de la fuente de alimentación B1 de Vcc volt, cierra su contacto A y la tensión Vcc será aplicada al interruptor B del segundo relé cuyo comportamiento es similar al anterior, si bien le toca a éste realizar el último enlace para que se encienda la lámpara LPD1. En la forma en que se encuentra el circuito, la lámpara no enciende, pues no recibe alimentación por los contactos de los relés cuyos solenoides, como podemos ver, están en potencial nulo, así como la extremidad libre de LPD1. Ahora, como los potenciales de entrada son nulos (Va=Vb=0 volt) y porque el de salida también lo está, podemos establecer, de acuerdo con lo visto anteriormente, que:

Montajes Discretos

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Artículo de Tapa contacto como ilustra la figura 4. Así como en el caso anterior, LPD1 no encenderá (estado lógico bajo - 0) porque el contacto B de RL2 impide que la lámpara se encienda. Así seguimos teniendo el siguiente cuadro descriptivo:

Figura 2

a → H (1) = s → L (0) - lámpara apagada b → L (0) Figura 4 Cuando a toma el valor L y b toma el valor L, entonces, la lámpara s está apagada, porque toma el valor L Lo cual se puede escribir: a→0 = s → 0 - lámpara apagada b→0 Donde a y b representan las dos entradas del circuito de la figura 2 y s, su salida. Supongamos ahora que aplicamos la tensión de la batería (Vcc) solamente a la entrada b. En ese caso, el solenoide del relé RL2 será activado y su contacto B conmutará pero la lámpara LPD1 no encenderá, pues el contacto A de RL1 no permitirá la aplicación de la tensión Vcc, tal como se muestra en la figura 3. Así, podemos elaborar el siguiente razonamiento lógico, de acuerdo a lo expresado anteriormente:

La lámpara LPD1 sólo se encenderá cuando los contactos A y B de los relés estén cerrados, lo que ocurre únicamente si se aplica, simultáneamente, la tensión Vcc (estado alto - H) en ambas entradas, a y b, tal como se ve en la figura 5. Será: a → H (1) = s → H (1) - lámpara encendida b → H (1) Figura 5

a → L (0) = s → L (0) - lámpara apagada b → H (1) Figura 3

Lo expuesto resume las condiciones lógicas de la nueva "posición" del circuito. Llevando solamente la entrada (a) al estado lógico alto (H) será el turno del relé RL para operar, el cual cerrará su

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En síntesis, la lámpara LPD1 del circuito "Y" de la figura 2 sólo tomará el nivel alto cuando se aplica a ambas entradas un nivel de tensión alto en relación a tierra, o sea, cuando el contacto A y el contacto B estuvieran operados. Esa característica fundamental hace que el circuito descripto sea designado circuito lógico "Y", u operador lógico "Y", o simplemente operador "Y". En inglés se lo designa "logic AND gate", de donde proviene la expresión compuerta lógica "Y"

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Artículo de Tapa o compuerta lógica AND, como también se le conoce. Un circuito lógico Y puede ser realizado de varias formas diferentes, teniendo particular importancia la implementación con componentes electrónicos de concepción reciente (semiconductores). Es así que para definir un circuito lógico Y no hace falta considerar el circuito propiamente dicho; basta representar el circuito por un símbolo apropiado que no acarree ambigüedades. Está claro que esta especie de "caja negra" debe presentar, para el circuito analizado, dos entradas, a y b, y una salida única, s. Los símbolos más usuales de estas compuertas son los que aparecen en la figura 6, para un operador AND de dos entradas y una única salida.

do ambas entradas se encuentran en ese estado lógico, o sea, alto. Circuito Lógico "O" Consideremos ahora el circuito de la figura 10, en el cual los contactos A y B de los relés RL1 y RL2 están conectados en paralelo. Compare este circuito con el circuito de la figura 2 y vea que, en este último, los contactos se encontraban en serie. Dejando las entradas a y b según aparecen en la figura 7, o sea, abiertas, la lámpara LPD 1 no enciende pues no recibe alimentación a través de los contactos de cada uno de los relés cuyos solenoides están sin alimentación.

Figura 6 Figura 7

Representando la condición de ausencia de tensión por "0" (cero) y la condición de existencia de tensión (Vcc) por "1" (uno) y atendiendo a la característica fundamental del circuito lógico Y, podemos decir que el circuito queda completamente definido por la siguiente Tabla de Verdad (se llama así a la tabla que define el funcionamiento de un componente): ENTRADA a 0 0 1 1

ENTRADA b 0 1 0 1

SALIDA s 0 0 0 1

En esta tabla, llamada tabla de verdades del circuito lógico Y, están definidas todas las combinaciones posibles para las dos entradas, proporcionando 22 = 4 combinaciones posibles; para un operador Y de 3 entradas tendríamos 23 = 8 combinaciones posibles. En terminos de tensión, la tabla de arriba toma el siguiente aspecto en que: L - 0 y H - 1: ENTRADA a b L L L H H L H H

SALIDA s L L L H

Verificamos que la salida sólo asume el nivel alto cuan-

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La relación matemática que explica lo expuesto es la siguiente: a → L (0) → s → L (0) - lámpara apagada b → L (1) Donde a y b indican las dos entradas del circuito de la figura 7 y s su salida. Ahora, supongamos que sólo se aplica la tensión de la batería en la entrada b. Como ambos extremos del solenoide de RL2 están sometidos a una tensión elevada, implica la conmutación del contacto B asociado a ese relé; con lo cual la lámpara LPD1 se encenderá (estado lógico alto en la salida del circuito). Matemáticamente: a → L (0)

→ s → H (1) - lámpara encendida b → H (1) La lámpara LPD1 también se encenderá cuando el solenoide del relé RL1 esté debidamente alimentado con la tensión, Vcc, de la batería, tal como se muestra en la figura 8. Será entonces:

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Artículo de Tapa Donde: L = O y H = 1 Del análisis de las tablas de verdad de los operadores lógicos vistos podemos llegar a la siguiente conclusión:

Figura 8

a → H (1)

→ s → H (1) - lámpara encendida

- El operador Y puede ser asociado a la operación "multiplicación", y el operador lógico O a "suma". - El comportamiento de estos dos circuitos lógicos es "dual": el circuito Y sólo proporciona 1 (o H) en su salida únicamente cuando se aplica a ambas entradas el estado lógico 1 (H); la salida del operador lógico O (o L) sólo asume el estado lógico O (o L) cuando, simultáneamente, todas sus entradas son llevadas al estado lógico O (L).

b → L (0) Cuando ambas entradas del circuito lógico "O" son llevadas, simultáneamente, al nivel alto, o sea a Vcc volt, es obvio que la salida del circuito asumirá el estado lógico alto (H) y, evidentemente, la lámpara se encenderá como en los dos últimos casos (figura 9). Según lo visto en este circui-

La figura 10 presenta los símbolos comúnmente usados para la representación gráfica del operador O. Figura 10

Figura 9

En la figura 11 se representa una compuerta "O" de tres entradas cuya tabla de verdad es la siguiente: to lógico, la tabla de verdad será la siguiente: ENTRADA a b 0 0 0 1 1 0 1 1

SALIDA s 0 1 1 1

En términos de tensión, la tabla se traduce como: ENTRADA a b L L L H H L H H

SALIDA s L H H H

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ENTRADA a b c L L L H L L L H L H H L L L H H L H L H H H H H

Figura 11

SALIDA s L H H H H H H H

Tal como sucede en el circuito lógico Y, el circuito lógico O también puede ser implementado de muchas maneras diferentes de la considerada en la figura 7, también teniendo aquí particular importancia la implementación con diodos y transistores, usada en los circuitos integrados. El circuito lógico O también suele ser designado "circui-

Montajes Discretos to lógico O inclusiva", o simplemente "O inclusiva". Esto porque como veremos más adelante, existe otro tipo de O, el "exclusivo". También es de uso corriente el término inglés "OR" para designar el circuito O.

ENTRADA a 1 0

SALIDA s 0 1

o también: Circuito lógico "NO" En el circuito de la figura 12, el interruptor A es comandado por el solenoide del relé RL1 el cual posee una terminal, que representa la única entrada de este circuito (entrada a), la cual se encuentra abierta (sin conexión) o con potencial nulo. Está claro que en estas condiciones la lámpara LPD1 encenderá (nivel de salida alto) ya que se está usando el contacto de reposo. En caso de que el interruptor A conmute de la posición indicada en la figura 12 para la posición inferior, la lámpara indicadora LPD1 se apagará, lo que ocurre cuando a la terminal a del solenoide del relé se aplica la tensión de la batería ("1" lógico), o sea, el estado lógico alto (1 o H), lo que se puede apreciar en la figura 13.

ENTRADA a L H

SALIDA s H L

El circuito lógico "NO" o circuito de negación, o bien, inversor, también es conocido por "logic NOT gate" en lengua inglesa (abreviadamente "NOT"). Los símbolos que se acostumbra emplear para representar el circuito lógico de negación pueden apreciarse en la figura 14. Figura 14

Figura 12

En los casos en que una negación se encuentra en una entrada o está en una salida de un circuito lógico, se utiliza el círculo pequeño para representar tal negación, lo que se representa como lo mostrado en la figura 15. Figura 15 Figura 13

En síntesis, estando la entrada en nivel bajo (0 volt - estado "0" o L) la salida asume el estado alto (Vcc volt - estado "1" o H). Cuando se aplica el nivel alto (Vcc volt - estado "1" o H), la salida toma el estado lógico "0" o L. El circuito invierte o complementa el estado lógico aplicado a su entrada. La tabla de verdad de este operador lógico es:

Amplificadores Operacionales La popularidad que el amplificador operacional ha conquistado se debe a las técnicas de integración y su costo ínfimo en relación con la complejidad de estos amplificadores. Todo técnico resulta beneficiado en esto, ya que es más re-

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Artículo de Tapa comendable (y más cómodo) utilizar un amplificador operacional que elaborar un circuito especial, generalmente producido en series pequeñas, capaz de realizar las mismas funciones que el operacional. También recibe beneficios el eventual comprador de dispositivos electrónicos que utilice el amplificador operacional, en su versión integrada, por ejemplo: obtiene mayor confiabilidad y duración, así como menor costo total del producto final. La idea de esta nota no es desarrollar la teoría de funcionamiento de este componente, sino mostrar cómo un amplificador operacional es adecuado para realizar determinadas tareas. Salvo mención en sentido contrario, los amplificadores utilizados en las aplicaciones descriptas se suponen ideales, o sea, con características de ganancia e impedancia cuya influencia puede ser ignorada: ganancia Av elevada, impedancia de salida Zo muy baja. Veremos las razones antes que nada.

El Amplificador Operacional Ideal y Real El amplificador operacional ideal y que no existe en la práctica reúne las siguietes características: - Ganancia en “loop” abierto: infinita - Ancho de banda: infinita - Impedancia de entrada: infinita - Impedancia de salida: nula - Variaciones de características con el tiempo y la temperatura: inexistentes. El símbolo gráfico del amplificador así como el circuito equivalente del amplificador ideal pueden ser apreciados en la figura 16, donde la impedancia de salida es nula (cortocircuito), la impedancia de entrada es infinita (circuito abierto), la tensión de salida Vo es nula cuando Vi (tensión de entrada) sea nula. Figura 16

El amplificador operacional real (o práctico) no cumple las características de los amplificadores ideales que indicamos arriba y sí las siguientes:

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- Ganancia a lazo abierto extremadamente elevada (del orden de 103 a 106), pero no infinita, - Ancho de banda que cubre la gama desde c.c. hasta algunos centenares de megahertz; con todo, la ganancia sin realimentación irá disminuyendo con la frecuencia a razón de 6dB/octava a 12dB/octava, hasta volverse unitario, - Impedancia de entrada elevada, del orden de los magaohm, aunque no es infinita; puede despreciarse la corriente entre los terminales positivo y negativo de entrada en la mayoría de los casos prácticos, - Impedancia de salida no es nula pero sí muy pequeña, - Variaciones de las características con el tiempo y la temperatura muy reducidas: - Tensión de salida positiva y negativa con amplia gama de valores, normalmente entre ±10 volt a ±15 volt. Se puede verificar que, realmente, el amplificador operacional real presenta características eléctricas muy similares a las del amplificador ideal, hasta el punto que, para el análisis de los circuitos típicos que serán presentados, supondremos que no circula corriente entre las entradas positiva y negativa, pues suponemos Zi = ∞. Por lo tanto, la tensión de la entrada positiva, que será designada Vx, es igual a la de la entrada negativa, que denominaremos Vy conFigura 17 forme se ilustra en la figura 7. Aunque los cálculos que se desarrollarán serán elementales, son fundamentales para la compresión de cualquier circuito y se basan en la consideración anterior, o sea, que Vx = Vy.

Amplificador Inversor Esta configuración se llama así porque la señal de salida (tensión de salida Vo) es de señal opuesta a la entrada y puede ser mayor, igual o menor, dependiente de la ganancia que fijemos al amplificador a través de una malla de realimentación resistiva. La señal de entrada, como vemos en la figura 18, se aplica al terminal inversor, o negativo, del amplificador en tanto la entrada positiva, o no inversora, es llevada a tierra gracias a una resistencia cuyo valor es el resultado del paralelo formado por las resistencias de realimentación R1 y

Montajes Discretos R2, que establecen, como veremos, la ganancia del amplificador; a decir verdad, es sólo la resistencia R2 la que va de la salida al terminal de entrada negativo, la que provee el eslabón de realimentación, si bien una realimentación negativa. La tensión del terminal positivo y la del negativo son iguales, pues la impedancia de entrada es muy grande y la corriente entre estos terminales será prácticamente nula, entonces Vx = Vy como ya habíamos mencionado. Figura 18

En la cual: - R2 Av = ____ R1

(2)

De las dos ecuaciones que indicamos arriba extraemos las siguientes conclusiones: - La señal de salida es opuesta a la de entrada; la señal “-” nos informa de eso; - La ganancia está dada por la relación entre la resistencia de alimentación y la de entrada (esta propiedad también se aplica a otras configuraciones).

Dado que no circula corriente entre los terminales de entrada del circuito (figura 18) se tiene Vy = 0, o bien: Vx = Vy = 0.

Pasemos a un ejemplo práctico en el cual se pretende obtener una tensión de -8V en la salida a partir de +200mV de entrada. Inicialmente calculamos la ganancia de tensión: Av = 8/200 x 10-3 = 40

Por otro lado, podemos escribir: o sea: Vi - Vx ________ I1 = y R1

R2/R1 = 40 Haciendo R1 = 1,5kΩ obtenemos para R2 el valor de 60kΩ. El paralelo de R1 con R2 establece el valor de R3 y:

Vx - Vo I2 = ________

R3 = (1,5 x 60) / (1,5 + 60) = 1,5kΩ

R2 Como I1 = I2 y Vx = 0 podemos escribir:

Y los valores de las resistencias son los siguientes:

Vi - 0 0 - Vo _____ = ________

R1 = 1,5kΩ, R2 = 60kΩ y R3 = 1,5kΩ.

R1

R2

- R2 . Vi ________ Vo =

Vi - Vo ____ ______ → = = R1 R2

(1)

R1 Inmediatamente se verifica que la relación R2/R1 traduce la ganancia Av del amplificador y que la ecuación asume el siguiente aspecto: Vo = Av . Vi

Entre las configuraciones de etapas amplificadoras que se utilizan de los amplificadores operacionales integrados, ésta tal vez sea la más utilizada y por esa razón se hace necesario hacer algunos comentarios más al respecto. Una característica importante es que la tensión, en el terminal de entrada inversora, se aproxima a cero a medida que la ganancia Av del amplificador operacional tiende a infinito. Es por esta razón que ese terminal se conoce por un punto de tierra virtual. En cualquier proyecto se aconseja minimizar los efectos de las caídas de tensión que se producen

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Artículo de Tapa por circulación de las corrientes de entrada del amplificador operacional (recordemos que no existe un amplificador operacional real que sea ideal). Es justamente ahí que entra la resistencia R3 del circuito de la figura 18, cuyo valor compensa los efectos provocados por las mencionadas corrientes que no son perfectamente balanceadas; se puede proveer a la resistencia R3 de un potenciómetro a fin de realizar un ajuste perfecto como forma de obtener una tensión nula de salida (“null off set”). En la figura 19 se puede apreciar el circuito que posibilita esto. Figura 19

de se observa que la señal es aplicada a la entrada no inversora, teniendo la salida, por lo tanto, la misma polaridad que la entrada. Es justamente por eso que esta configuración recibe el nombre de amplificador no inversor. Comparar este circuito con el circuito amplificador inversor mostrado en la figura 18 basta para constatar la similitud entre ambos circuitos. Como:

Vy = Vi

tenemos:

Vi = Vxs = Vy. Debido a la igualdad entre las intensidades de las corrientes I1 e I2 podemos escribir: Vx - 0 I1 = ________ = R1

En la práctica, algunos amplificadores operacionales integrados permiten otros tipos de compensación. Generalmente inyectarán corriente de polaridad adecuada en algún punto del amplificador operacional. En estos casos debemos recordar las especificaciones del fabricante para extraer informes adicionales. En cuanto a la ecuación (2) debemos esclarecer que es válida cuando el generador de la señal de entrada presenta impedancia nula, así como también ha de considerarse el valor de la impedancia de la carga, entre otros parámetros.

Amplificador NO Inversor Cuando se desea obtener impedancia de entrada alta con un circuito simple que utilice un amplificador operacional, el amplificador no inversor es el más apropiado. En la figura 20 se muestra una configuración típica, don-

Figura 20

Vo - Vx I2 = ________ R2

→

R2 Vo - Vx = ____ . Vx → Vo = (R2/R1) . Vi + Vi, R1 Luego: (R1 +R2) Vo = ________ . Vi R1

(3)

La ecuación (3) nos muestra que la tensión de salida tiene la misma polaridad que la de entrada y la ganancia será el cociente: (R1 + R2) / R1, O sea: R1 + R2 Av = _______ R1

(4)

Si con 0,5V de entrada quisiéramos obtener 5V de salida tendríamos que tener, por ejemplo: R1 = 1kΩ y R2 = 5kΩ

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Montajes Discretos Los terminales son los siguientes:

Circuito Separador o Aislador (“BUFFER”) Una disposición atractiva es hacer R2 = 0 y R1→ ∞ en el circuito de la figura 20. Se obtiene así, una configuración denominada seguidor de tensión. En este caso, la ganancia de tensión es unitaria con la máxima impedancia de entrada y mínima de salida posibles, lo que permite usar tal disposición como desacoplador entre etapas y así evita interacciones indeseables. La figura 6 representa el aspecto del circuito seguidor de tensión a amplificador operacional. Como sabemos, las tensiones en los terminales de entrada deberán ser iguales y además de esto verificamos, por el circuito de la figura 21, que: Vi = Vy

y

1 - Masa 2 - Disparo 3 - Salida 4 - Habilitación 5 - Control 6 - Umbral 7 - Llave electrónica 8 - Alimentación La figura 22 muestra el esquema interno de un CI555, donde los números encerrados en círculos representan los terminales de conexión del circuito integrado.

Vo = Vx Figura 22

Por lo que: Vo = Vi Figura 21

A partir de la ecuación (3) y como R2=0 también se llega a ese resultado: R1 + 0 R1 . Vi Vo = _________ . Vi = _________ = Vi R1 R1 En el circuito de la figura 21, conseguimos que la tensión de salida sea la de entrada, esto es, ganancia unitaria y sin inversión de fase, asociada a una baja impedancia, en tanto la entrada presenta impedancia elevada, generalmene superior a 1MΩ.

Temporizador 555 Para entender el funcionamiento de este timer (generalmente de "tiempos") dibujemos su constitución interna (figura 22).

A1 y A2 son amplificadores con características especiales denominados amplificadores operacionales, que se particularizan por poseer elevada impedancia de entrada y muy alta ganancia de tensión de modo diferencial (modo diferencial significa que el amplificador responde a la diferencia de las señales aplicadas a la entrada); además son amplificadores con baja impedancia de salida, como hemos estudiado en lecciones anteriores. Nota: Se denomina impedancia a la resistencia que ofrece un elemento al paso de la corriente eléctrica; la resistencia es un caso particular de impedancia que no provoca desfasajes entre la tensión aplicada al resistor y la corriente que lo atraviesa. En los amplificadores operacionales, la tensión de salida es positiva, si la tensión en la entrada "positiva" es superior a la tensión en la entrada "negativa" y es cero o negativa, si la tensión en la entrada "negativa" es superior a la tensión aplicada a la entrada "positiva" (figura 23).

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Artículo de Tapa Figura 23

Vo = 0 si V2 > V1 (Vo = tensión de salida). - FF1 es un Flip-flop RS. - A3 es un amplificador sencillo cuya única función es permitir que el dispositivo pueda suministrar una corriente máxima apreciable de salida (200mA máximo). - Tr es un transistor que se comporta como una llave electrónica, estará cerrada cuando Q esté en estado alto y abierta cuando Q esté en estado bajo.

Si V1 > V2, entonces Vo es positiva. Si V1 < V2, entonces Vo es cero o negativa. Que la tensión de salida pueda o no tomar valores negativos sólo depende de las tensiones de alimentación del amplificador operacional. Para el estudio de CI555 diremos que:

La tensión de alimentación puede ser como máximo de 18V y se aplica a la pata 8 del circuito integrado. R1, R2 y R3 son resistores integrados exactamente iguales de 5kΩ, tal que en la pata 5 habrá una tensión igual a 2/3Vcc y en el punto "A" 1/3Vcc (por ejemplo, si Vcc = 12V, en cada resistor habrá una tensión de 4V, pues los AO prácticamente no toman corriente).

Montajes Discretos 1) Alarma Transistorizada NC Este circuito, figura 24, el más sencillo de los que veremos, consiste en un transistor BC547 que trabaja entre el corte y la saturación. El transistor puede ser cualquiera de uso general. El relé es común, para circuitos impresos, con una corriente de bobina de activación inferior a los 150mA. La puesta en marcha de la alarma se realiza con el interruptor SW2. El circuito se mantiene en alerta y cuando se presiona SW1 (es un pulsador Normalmente Cerrado - NC o cualquier otro arreglo similar, tal como describiremos) se dispara el transistor, zonando el buzzer y activando al relé, también se encien-

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de el led D1. SW1 pueden ser varios alambrecitos o sensores magnéticos conectados en serie de modo que es suficiente que uno de ellos se corte o active para que la alarma se active. Para desactivar la alarma hay que abrir el interruptor SW2. Figura 24

Montajes Discretos Figura 25

El circuito se simuló en el programa Livewire y el archivo puede bajarlo para fines didácticos de nuestra web: www.webelectronica.com.ar, haciendo click en el ícono password e ingresando la clave: “montdiscre”. El diagrama de circuito impreso que se muestra en la figura 25 se obtuvo con el programa PCB Wizard y el archivo también se puede bajar desde el mismo lugar. Cabe aclarar que también puede descargar un DEMO de los programas Livewire y PCB Wizard para poder realizar sus propias prácticas (si no posee dichos programas en su versión completa).

Figura 26

******************** 2) Alarma con Tiristor NC El circuito de la figura 26 es una variante de la alarma transistorizada y su funcionamiento es similar. La alarma se

pone en marcha al cerrar SW2 y se activa siempre que se abra el interruptor SW1, que puede ser una serie de cablecitos en serie o sensores magnéticos o cualquier otro arreglo que “al abrirse” produzca el disparo del tiristor. La alarma permanecerá encendida hasta que no se desactive el interruptor SW2. El tiristor puede ser cualquiera que soporte la corriente de activación del relé (cualquiera sirve) aunque la placa de

Figura 27

Saber Electrónica 17

Artículo de Tapa circuito impreso de la figura 27 fué diseñada para un tiristor del tipo C106. El relé es para 12 con una corriente de bobina de activación inferior a 150mA. El circuito se simuló en el programa Livewire y el archivo puede bajarlo para fines didácticos de nuestra web: www.webelectronica.com.ar, haciendo click en el ícono password e ingresando la clave: “montdiscre”. El diagrama de circuito impreso que se muestra en la figura 27 se obtuvo con el programa PCB Wizard y el archivo también se puede bajar desde el mismo lugar. Cabe aclarar que también puede descargar un DEMO de los programas Livewire y PCB Wizard para poder realizar sus propias prácticas (si no posee dichos programas en su versión completa).

Figura 28

Figura 29

******************** 3) Alarma Temporizada NA El circuito de la figura 28 representa una variante de los dos primeros circuitos. Debe conseguir un circuito integrado 555T o 555M, caso contrario, cada vez que conecte la alarma con SW2, la misma comenzará “disparada” sonando el

Saber Electrónica 18

buzzer, encendiéndose D1 y activándose RL1 (que es un relé común para circuitos impresos y 12V de tensión de bobina). En este caso, a diferencia de los dos primeros circuitos el sensor de disparo es un circuito NC (normalmente cerrado) y está representado por SW1. Este interruptor está Normalmente Abierto - NA- y es preciso apretarlo (cerrarlo) para que se dispare la alarma. La misma permanecerá activa durante un tiempo establecido por R1, Vr1 y C1. Variando el potenciómetro VR1 de 100kΩ cambia el tiempo en que la alarma permanece activa. Una vez que el circuito vuelve a su condición normal, es preciso volver a accionar SW1 pa-

Montajes Discretos ra que se produzca un nuevo disparo. Tanto para el relé como para el transistor rigen las mismas consideraciones hechas en el circuito (1). Tanto los archivos como los programas puede “bajarlos de internet” tal como describimos en los dos casos anteriores. La placa de circuito impreso se reproduce en la figura 29.

******************** 4) Central de Alarma y Alarma para Automóvil Los sistemas de seguridad tienen una central que reconoce la activación de los sensores ubicados en posiciones estratégicas y que, luego de un proceso, acciona un sistema de alarma, un sistema de puerta en funcionamiento de la central, una fuente de alimentación que permite el suministro de corriente a través de la red eléctrica y que conmuta a baterías cuando ésta es interrumpida, los sensores y el sistema de alerta. La central de la figura 30 da un tiempo de unos 30 segundos (regulable) para abandonar la vivienda por la zo-

na de entrada/salida, luego de accionada la central, y de 20 segundos para desconectarla al regresar a la vivienda, antes de que se accione el sistema de alerta. Superados estos tiempos, al conectarse el sensor, se disparará el sistema de alerta. Debido al empleo de circuitos integrados CMOS, este dispositivo no se dispara en forma errática y por ello se puede emplear en automóviles sin dificultad. La central de alarma posee una zona de disparo demorado (SW1), que activa el sistema de alerta luego de 30 segundos de colocar un potencial de 12V en dicho terminal y una zona de disparo instantáneo (SW3) que hace funcionar al sistema de alerta inmediatamente cuando en ese contacto se detecta un potencial de masa. Las compuertas IC4d, IC1a e IC1b componen un sistema monoestable que inhabilita las zonas de disparo demorado durante 30 segundos luego de darle alimentación a la central. Al aplicar tensión al circuito, el capacitador C4 se carga a través de R6 dando un “0” inicial en las entradas de la compuerta IC4d, que dará un “1” lógico en la entrada de la compuerta IC1a presentando un “0” lógico a su salida con la cual C3 se cargará a través de R7. Durante el período de carga de C3 en la entrada de la compuerta IC1b habrá también un “0” lógico que fijará un “1” a su salida, el que se aplica a una de las entradas de la compuerta IC4a estableciendo un “0” a su salida sin importar el estado de la otra Figura 30

Saber Electrónica 19

Artículo de Tapa

Figura 31

entrada (de IC4), que es la que trae la información del estado de los sensores (SW1). En este estado no se activará el sistema de alerta pase lo que pase con SW1.

Saber Electrónica 20

En la medida en que se carga C3 a través de R7, la tensión en la entrada de la compuerta IC1b crece hasta llegar un momento en que la interpreta como “1” lógico, cambiando el estado en su salida yendo a “0” y permaneciendo en este estado en forma permanente dada la realimentación hacia la compuerta IC1a. De esta manera, cada vez que se aplica alimentación, quedan inhabilitadas las zonas de disparo demoradas por el espacio de 20 segundos, ajustables a través de R7 y/o C3. Pasado el período inicial, en una entrada de IC4a habrá un “0” lógico y, en la otra, la tensión será fijada por los sensores. Mientras los sensores SW1 estén abiertos, en la otra entrada de IC4a habrá un “1” lógico fijado por R4 y R11pero, al cerrarse el sensor SW1, esta tensión cae abruptamente a “0”, con lo cual la salida en IC4a va al estado lógico “1” que se transmite a la entrada de IC4b a través del filtro que forman R1 y C1; precisamente, este filtro evita señales espúrias que podrían provocar disparos erráticos. Volviendo al estado que estamos analizando, con un “1” en la entrada de la compuerta IC4b se dispara el monoestable que forma esta compuerta con la IC4c y cuyo funcionamiento es similar al analizado con las compuertas IC1a e IC1b. Mientras se carga C2 a través de R5, la salida de la central no cambia (el transistor Q1 no cambia de estado, D4 permanece apagado y BZ1 no suena). Este tiempo se fijó en 20 segundos y está para permitir la desconexión de la central antes de que se active el sistema sonoro. Pasado este tiempo, se activa el monoestable formado por las compuertas IC1c e IC1d que hará saturar al transistor Q1 que activará el sistema de alerta (suena BZ1 que es un buzzer de 12V y se enciende D4). Note que para casos prácticos, cuando se desee activar una sirena o la bocina del auto, se puede colocar un relé, tal como se muestra en la figura 30. Este último monoestable permanecerá en estado alto durante un tiempo de 3 minutos aproximadamente, fijados por R3 y C5. O sea que la detección de un intruso hará funcionar el sistema de alerta durante 3 minutos; pasado este tiempo, el sistema vuelve a su estado nor-

Montajes Discretos mal en espera de Figura 32 una nueva interrupción en los sensores. La alimentación se efectúa con 12 volt, por lo que también puede emplearse en la protección de automóviles. Una vez conectados todos los componentes sobre la plaqueta e instalados los cables, revise cuidadosamente el armado tantas veces como sea necesario hasta estar seguro de no haber cometido equivocaciones; luego proceda a la prueba del equipo. Para ello aplíquele alimentación, deje pasar unos 30 segundos y conecte SW3 unos instantes: el LED se deberá encender y permanecerá así durante unos tres minutos. Apague el equipo, espere unos instantes y vuelva a encenderlo; antes de que transcurran 30 segundos conecte a masa el cable gris unos instantes y espere un minuto, no deberá suceder nada ya que la alarma temporiza su conexión para darle tiempo a retirarse del área protegida. Transcurrido el minuto, cierre unos instantes SW1y al cabo de 20 segundos se encenderá el LED indicando el disparo de la alarma. Tenga en cuenta que esos 20 segundos es el tiempo que Ud. tiene para desconectar el equipo al retornar al área protegida. Si como sistema de aviso desea colocar una sirena, bocina u otro aparato, conecte la bocina de un relé de 12 volt y 220 ohm de impedancia (RL1), luego los contactos del relé úselos para activar dicho sistema de aviso. Si utiliza un relé del tipo MONICO 612, el mismo puede conectarse directamente en la plaqueta de circuito impreso. Tal como en los casos anteriores, primero el circuito se simuló en el programa Livewire y el archivo puede bajarlo para fines didácticos de nuestra web: www.webelectronica.com.ar, haciendo click en el ícono password e ingresando la cla-

ve: “montdiscre”. El diagrama de circuito impreso que se muestra en la figura 31 se obtuvo con el programa PCB Wizard y el archivo también se puede bajar desde el mismo lugar. Cabe aclarar que también puede descargar un DEMO de los programas Livewire y PCB Wizard para poder realizar sus propias prácticas (si no posee dichos programas en su versión completa).

******************** 5) Filtro pasa Bajo con Separador En el circuito de la figura 32 los capacitores presentan un efecto de “resistencia” muy pequeño en las bajas frecuencias, lo que tiene como resultado una respuesta plana en esta región del espectro. Mientras tanto, en las altas frecuencias, los capacitores desvían separadamente la señal hacia puntos de baja impedancia, lo que hace que la respuesta Figura 33

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Artículo de Tapa caiga. Un filtro de dos etapas hace Figura 34 que la respuesta en las altas frecuencias caiga con el cuadrado de la frecuencia; de ahí el nombre de filtro de segundo orden para esta configuración. La respuesta comienza plana en las frecuencias más bajas para caer después con atenuación de 12dB por octava, inicialmente, o 40dB por década, pasada la frecuencia de corte. El circuito resulta ideal para rechazar las señales de RF que suelen ser molestas en la amplificación de señales de audio, por ejemplo. La frecuencia de corte puede variarse cambiando el valor de C1 que, para rechazar señales de RF en un amplificador, debe tener un valor del orden de 1nF. Tanto los archivos para realizar Ud. mismo una simulación en su computadora, como los programas DEMO para hacerlo, puede “bajarlos de internet” tal como describimos en los dos casos anteriores. La placa de circuito impreso se reproduce en la figura 33.

versión anterior. La ganancia puede calcularla con las fórmulas dadas al comienzo de este artículo cuando hablamos de amplificadores operacionales. Para una frecuencia de corte de 50Hz (frecuencia de línea), el cálculo de las resistencias es el siguiente: 1 R1 = R2 = _________________ 2.π.R.C 1 R1 = R2 = __________________________ 6,28 . 50 . 0,01 . 10-6

******************** 6) Filtro pasa Altos (de RED) El simple cambio de posiciones entre los resistores y los capacitores nos lleva al filtro pasa-altos mostrado en la figura 34. La ganancia y banda pasante son los mismos de la

R1 = R2 = 318471Ω, colocamos resistores de 330kΩ Si quisiera colocarlo en lugares donde la frecuencia de línea es de 60Hz, entonces las resistencias deberían ser de 290kΩ. Igual que para los anteriores circuitos, los archivos para realizar Ud. mismo una simulación en su computadora coFigura 35

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Montajes Discretos mo los programas DEMO que permiten simular y obtener las placas PCB para hacerlo, puede “bajarlos de internet” tal como describimos en los dos casos anteriores. La placa de circuito impreso de este filtro se reproduce en la figura 35.

******************** 7) Temporizador Multipropósito Se trata de un circuito monoestable construído con un CA555, cuya teoría se describió anteriormente. Al aplicarle un impulso de disparo durante un instante mediante la presión de SW1, el 555 entrega a su salida (pata 3) un estado lógico alto cuya duración depende de los componentes del circuito. El diagrama circuital del temporizador monoestable se muestra en la figura 36. Básicamente, se trata de un circuito que hace que la salida cambie de estado durante un tiempo determinado por los valores de los componentes pasivos que lo integran, cada vez que se aplica un impulso en la entrada. A su vez, se pueden “armar” configuraciones especiales a partir de este esquema, con utilización del terminal de control que en este caso no empleamos. Para comandar dispositivos con este tempo-

Figura 36

rizador, se puede colocar un sistema de disparo con relé, agregando Q1, R4 y RL1. Aquí también puede realizar sus propias simulaciones en Livewire y, para ello, puede bajar el archivo de este proyecto de Internet, siguiendo los pasos dados en proyectos anteriores. La placa de circuito impreso (sin el sistema de comando) se muestra en la figura 37.

******************** 8) Dado Electrónico EL CD4516 es un circuito integrado digital contador de pulsos en binario, de modo que colocando una tensión en el Figura 37

Saber Electrónica 23

Artículo de Tapa

Figura 38 terminal de conteo, éste comienza a cambiar de nivel en sus salidas y, por medio de compuertas, establecer estados aleatorios para el encendido de leds dispuestos en formato de “dado” electrónico. El circuito de la figura 38 está construído para que el dispositivo sólo cuente seis estados y se resetee. El circuito se simuló en el programa Livewire y el archivo puede bajarlo para fines didácticos de nuestra web: www.webelectronica.com.ar, haciendo click en el ícono password e ingresando la clave: “montdiscre”.

El diagrama de circuito impreso que se muestra en las figuras 39 y 40 se obtuvo con el programa PCB Wizard y el archivo también se puede bajar desde el mismo lugar. Cabe aclarar que también puede descargar un DEMO de los programas Livewire y PCB Wizard para poder realizar sus propias prácticas (si no posee dichos programas en su versión completa). Note que éste es el primer proyecto que presentamos que posee placa de circuito impreso doble faz y que se reproduce al 80% de su tamaño reaL Continúa en la página 57 Figura 39

Saber Electrónica 24

9 ,9 0 6 - 2007 - $ 9 º N 8 o ñ -5 6 9 7 - A IS S N : 1 5 1 4

SERVICE Curso de Funcionamiento, Mantenimiento y Reparación de

Reproductores de DVD

Lección 19

Análisis de la Sección de Audio y las Memorias Ya sabemos cómo funciona un segundo decodificador en lo que respecta al video, pero sin explicar el funcionamiento de la memoria masiva. A continuación le enseñaremos cómo funciona la sección de audio y las memorias.

Por: Ing. Alberto Horacio Picerno [email protected] Introducción Un reparador de DVDs no sólo debe realizar su trabajo con rapidez y seguridad; en el momento actual debe preocuparse por instruir a su cliente con referencia a completar su equipamiento para lograr mejores resultados. En efecto, un DVD moderno es un equipo enormemente versátil tanto en lo que respecta al video como al sonido (incluimos como una prestación de video a las correspondientes a la observación de fotografías electrónicas y camcorders digitales de video). En lo que respecta al sonido, el reparador puede hacer enormes aportes en lo que respecta a calidad y potencia, sin que el cliente deba realizar enormes gastos de dinero. En los países de América, al usuario le sobran deseos y le falta dinero; por lo general

EDITORIAL QUARK

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

EDICION ARGENTINA Nº 96 ABRIL 2008 Distribución: Capital: Carlos Cancellaro e Hijos SH, Gutenberg 3258 - Cap. (4301-4942) Interior: Distribuidora Bertrán S.A.C., Av. Vélez Sársfield 1950 - Cap. Uruguay: RODESOL: Ciudadela 1416 Montevideo, TEL: 901-1184

para equiparse debe obtener créditos muy duros. Ud. lo puede ayudar y de paso ganar un dinero que, en caso contrario, saldría del país con destino a Asia o Europa. ¿Tiene sentido trasladar pesados y voluminosos equipos de audio y bafles desde lugares tan remotos del mundo? No, no tiene ningún sentido y es un nicho de mercado que todos los reparadores pueden explotar. El cliente cumple su sueño del “home theater“ (teatro en el hogar) sin necesidad de solicitar créditos, ya que puede comprar los bafles o los amplificadores de a poco y además conseguir una enorme ventaja en lo que respecta a la fidelidad. Sí, leyó bien, estoy diciendo que con un equipo casero se puede lograr una mayor fidelidad que con un equipo comercial. Los equipos comerciales importados tienen una enorme limitación de peso y volumen

para no pagar un excesivo flete. Ud. no tiene limitación y puede hacer lo que en audio da siempre los mejores resultados. Parlantes grandes, pesados y con bafles que tengan muchos litros de capacidad. En audio, las últimas innovaciones no son para favorecer al cliente, sino para conquistar un mercado que le corresponde a los locales por derecho propio. Estudie y equipe a sus clientes con los mejores amplificadores y bafles. Ayudemos a la comunidad para que pueda estar al mismo nivel tecnológico que en los países más desarrollados y tratemos de recuperar alguna incipiente industria nacional, aprovechando los pocos nichos de mercado que aún subsisten. Antes de explicar el funcionamiento del canal de audio, vamos a dar algunas explicaciones sobre las señales de audio analógicas y digitales.

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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.

La Sección de Audio y las Memorias Oímos los sonidos debido a las vibraciones que se producen en el medio en que estamos, normalmente el aire. Para registrar esta vibración y poder reproducir ese sonido existen varios métodos. El modo más básico es mediante una onda eléctrica que representa esas vibraciones. En un micrófono esas vibraciones mueven una membrana que se traducen en una señal eléctrica. Para reproducirlas, el proceso es el inverso: mediante una señal, movemos una membrana que, a su vez, hace vibrar el aire y así conseguimos oír el sonido (altavoz). Para guardar ese sonido (una onda) se utilizó siempre un sistema analógico de grabación en un surco, cuyas irregularidades reproducen las vibraciones originales. Este surco luego es leído por una aguja (discos de vinilo). Esta forma de almacenar el sonido se denomina analógica, es decir la onda de sonido es guardada mediante una onda mecánica. Con el desarrollo de la informática se pensó en otra forma de almacenar el sonido, que consiste en traducir los valores de esa onda acústica en valores numéricos (0 y 1) que pueden ser almacenados en un sistema binario. El audio guardado de esta manera se conoce como audio digital. Para digitalizar un sonido, se deben tomar muestras de la onda a intervalos regulares (valores instantáneos de la señal en el momento de tomar la muestra). Mientras que una señal analógica puede tomar valores infinitos y es continua en el tiempo (sin discontinuidades) una digitalización produce valores discretos, es decir sólo puede tomar un valor de entre un número cerrado de posibles valores y cada valor se mantiene durante el tiempo existente entre dos muestras (es decir que existen pequeñas discontinuidades). La calidad del sonido digitalizado va a depender de varios factores; los principales son: 1) Tasa de muestreo: indica cuán-

tas muestras se toman por segundo. Cuanto mayor sea este valor, más fiel será el audio digital. La tasa de muestreo se mide en Hertz (Hz) o ciclos por segundo. Es decir, si tenemos una tasa de 1000Hz sabemos que en cada segundo se toman 1000 valores. 2) Longitud de palabra: o cantidad de bits. La cantidad total de muestras diferentes depende de la cantidad de cifras del número digital que las representa (cantidad de valores teóricamente disponibles). Como los números que representan el valor instantáneo de cada muestra se guardan en formato binario (ceros y unos), una longitud de palabra de 8 bits significa; por ejemplo, que cada muestra siempre va a tener una combinación de ocho ceros y unos. Para saber en sistema decimal cuántos valores tenemos, sólo debemos elevar dos (número de dígitos posibles) a la longitud de palabra; en nuestro ejemplo 28 = 256 valores posibles. El número de canales indica cuántas fuentes de sonidos están grabadas en un disco. Si sólo tenemos una pista de sonido, tendremos un sonido monoaural (o mono). El siguiente escalón sería el sonido estereofónico o estéreo, en el que hay dos canales distintos, lo que permite recrear ciertos efectos y dotar al sonido de una mayor espacialidad. Actualmente se está implantado el sonido multicanal con más de dos canales. Por ser este un tema muy extenso, lo trataremos más adelante. Para poder almacenar más audio en menos espacio, se procede a la compresión de la información digital; ésta puede ser lossy (con pérdidas) o lossless (sin pérdida). En un sistema codificado, el método (y el algoritmo) para digitalizar y comprimir la información se denomina codec (codificador-decodificador). Para comprenderlo mejor, vamos a describir algunos formatos de audio: CD-Audio: se realiza una codificación PCM (Pulse Code Modulated), cuyas características son 44.1KHz de

muestreo, 16-bit, 2 canales (estéreofonico). El nombre PCM es lo menos didáctico que puede existir porque la traducción como modulación por código de pulso no expresa una realidad física. Una codificación PCM es simplemente una conversión A/D directa, sin compresión, absolutamente pura y nada más. Entra una señal de audio y sale un código binario serie, multiplexado, de dos canales con tantos bits como largo tenga la palabra; es decir 16 bits. El multiplexado sirve para intercalar una palabra de cada canal. Es decir una palabra para la muestra izquierda, otra para la muestra derecha y así sucesivamente. No hay señales de control o de display, sólo datos de audio puros. El MP3 es un método de compresión que elimina frecuencias que no son audibles y mediante una serie de algoritmos, lograr que los datos correspondientes a un sonido ocupen mucho menos espacio de disco. Aunque son sistemas muy bien logrados, siempre se pierde algo de calidad. El MP3 es el formato más extendido para intercambiar canciones en Internet y grabar discos compactados. Su nombre no es la abreviatura de MPEG 3 (este estándar no existe), sino que es la abreviatura de MPEG 1- layer 3 ya que en un principio fue la especificación de audio pensada para el vídeo en MPEG1. La compresión MP3 es similar a la que Sony emplea en su minidisc. El Sonido multicanal fue realmente desarrollado para PC. Uno de los formatos más extendidos era el EAX, desarrollado por Soundblaster principalmente para juegos y que soporta 4 canales (delantero izquierdo, delantero derecho, trasero izquierdo y trasero derecho) y el modo 5.1 idéntico al que se utiliza en DVD (explicado más adelante en la sección de home cinema). También podemos lograr audio multicanal mediante el uso de los programas DirectX y DirectSound. Hoy podemos grabar una película en DivX en un CD con una pista en Dolby Digital

Service & Montajes 29

Service y si nuestra tarjeta decodifica audio 5.1 podremos tener sonido envolvente. Hasta la aparición del DVD, el sistema de audio más avanzado del que podía disfrutar Ud. en su casa era el estéreo (ya fueran emisiones de radio en estéreo o VHS estéreo). Consiste en dos canales de audio (izquierdo y derecho) diferentes; sin embargo, la sensación de crear un sonido envolvente con sólo dos canales es muy pobre, aunque algunas compañías lanzaron sistemas virtuales de sonido envolvente. El primer intento de lograr el sonido multicanal de una sala de cine fue el Dolby Surround Prologic. Era un sistema analógico consistente en cuatro canales (izquierdo, central, derecho y surround o trasero) codificados en la señal estéreo normal, esto quiere decir que un procesador al que le llega una señal estéreo con estas características y que dispone de altavoces envolventes, consigue crear realmente ese sonido surround. Estos procesadores evolucionaron y son capaces de emular un sonido surround desde una fuente estéreo normal, sobre todo aquellos recientemente aparecidos con el sistema Dolby Prologic II. El Dolby Prologic II es aún un sistema analógico; que la señal sea Dolby Prologic no afecta su reproducción en modo estéreo en cualquier aparato que no procese Dolby Prologic (es decir que, de todos los canales, quedan activos sólo los canales izquierdo y derecho). El sistema Dolby Digital surgió después y es realmente ya un sistema de audio digital multicanal actualmente es el estándar y la referencia en “Home Cinema”. Se basa en cinco canales independientes de audio y uno de bajas frecuencias (el .1) o LFE, utilizado para el subwoofer. Se hizo así para que a la hora de adquirir un conjunto de altavoces, el usuario no tuviera que comprar 5 altavoces capaces de reproducir aceptablemente las frecuencias más bajas, ya que son los que necesitan de conos y cajas más

grandes y de mejor calidad; de este modo se podía tener un equipo de “Home Cinema” compuesto de 5 altavoces pequeños (también llamados satélites) y uno especialmente diseñado para reproducir las bajas frecuencias (éstas se propagan por toda la habitación y no es necesario tener orientado el altavoz hacia el usuario, es lo que hace que retumbe la habitación). De este modo, el costo de los conjuntos de altavoces se reducía enormemente y se podía dar el efecto deseado a los graves. Existen varias codificaciones de Dolby Digital: 2/0: el estéreo normal; 2/2: derecho, izquierdo, trasero izquierdo y trasero derecho; 3/2: a los anteriores se suma un canal frontal central. Esta última configuración de altavoces es la que se conoce se conoce como 5.1. En películas, lo más habitual es que los diálogos se escuchen por el altavoz frontal, la música por los delantero derecho e izquierdo y los efectos de sonido por cualquiera de los 5. En DVDs de música se puede elegir entre situar al espectador en el lugar del público (música en los tres frontales y sonido ambiente de público en los traseros) o en medio de la banda, dirigiendo cada instrumento a un canal. Esta distribución no es inconmovible, ya que la música puede ser surround, oír un diálogo que está fuera de imagen por los altavoces traseros, etc. La colocación ideal de los altavoces es todos a la misma distancia del punto de escucha y a la altura de audición, excepto el subwoofer, que suele ir colocado en el suelo en una esquina de la habitación; sin embargo, la mayoría de los sistemas son configurables para poder colocar los traseros a la altura del oyente (el sofá pegado a una pared) o el central más cerca que los laterales (encima o debajo del TV observando que no se manche la pantalla). Deben tener suficiente potencia, no para tener mucho volumen sino para que se oigan bien a intensidades pequeñas y estar apantallados magnéticamente, no deben interferir ni ser interferidos por otros aparatos.

Service & Montajes 30

Aunque algunos lectores de DVD ya decodifican la señal Dolby Digital y se puede conectar a él directamente los seis altavoces, la forma óptima de disfrutar de este sistema, sobre todo por potencia y posibilidades de configuración, es a través de un receptor de audio y video que se dio en llamar “Home Theater” o “Home Cinema” capaz de decodificar la señal Dolby. La forma de conectarlos será un cable óptico o coaxial. El DVD puede mandar señal digital por ese cable y dejar que sea el receptor el encargado de decodificar el audio y dar señal a los seis altavoces. Recientemente han aparecido ya receptores que descodifican Dolby Digital EX, que es una nueva versión del Dolby Digital (Extended), compatible perfectamente con el 5.1 El gran competidor del Dolby Digital es el DTS (Digital Theater Systems), en su configuración más habitual también se reproduce en 5.1, necesita el triple de datos que el Dolby Digital, pero los expertos aseguran que da mayor calidad, con más matices y un rango dinámico superior. A la hora de ver películas en DVD, estos dos son los principales sistemas, siendo Dolby Digital el que está presente en la inmensa mayoría. Pero cada vez se ven más títulos que permiten la posibilidad de escucharlo en cualquiera de los dos formatos. Otros métodos de reproducir audio en un DVD son audio MPEG y PCM (éste sin compresión) pero sus usos son más específicos. Algunos de estos formatos de audio permiten modos 6.1 (se añade un canal central trasero) o hasta 8 canales de audio. A la hora de elegir un amplificador o receptor A/V, existen muchas características que deben ser observadas y que muchas veces está un poco mas allá de los conocimientos de un usuario promedio. Sobre todo lo más importante es que el usuario sepa cuánto dinero piensa gastar, luego se analizarán las características técnicas de los sistemas: si decodifica Prologic I ó II bási-

La Sección de Audio y las Memorias co, que decodifique Dolby Digital y DTS; su potencia, etc. Luego se deben observar las compatibilidades con el DVD. El receptor debe tener, como mínimo, una entrada digital del mismo tipo que la salida de nuestro lector, el número de entradas, que sea de marca. Por último, hay que observar las características especiales: escucha nocturna (ver películas de noche sin molestar a los vecinos con los tiros y entender los diálogos puede ser algo realmente complicado), posibilidades de configuración y características añadidas. La interconexión entre equipos siempre fue un problema solucionado a medias por los fabricantes. Recién con la llegada del “Minidisc” de Sony se observó una solución definitiva al problema. En efecto, la presencia de zumbido de audio y otras interferencias, y el problema de las entradas quemadas por equipos con fugas, siempre fue un problema muy grave y una de la principales causas de service. Si Ud. le da un contacto eléctrico a un usuario es muy probable que esa

entrada quede quemada por una mala conexión. Con el minidisc se creó un protocolo de intercambio de información optico/digital, los equipos (en este caso el amplificador de potencia) se conectan por una fibra óptica a la fuente de señal. Para evitar distorsiones, zumbidos y otros problemas inherentemente analógicos la comunicación se realiza en forma digital por un protocolo universal llamado “SPDIF” o S/PDIF. Las iniciales significan “Digital Interface Format” y suponemos que la S es de Signal o de Sony que fue una de las empresas que desarrolló el formato (la otra fue Philips). El uso mas común del protocolo S/PDIF, es la transmisión de audio digital comprimido. A pesar de haber sido creado para el “Minidisc”, recién se popularizó con el DVD con la creación del dispositivo de Home Theater (teatro o cine en el hogar) que soporte el sistema Dolby Digital o bien el sistema DTS de sonido multicanal, que son los dos sistemas en que puede venir grabada una película en DVD. En realidad, las especificaciones

de S/PDIF permiten diversos tipos de cables y conectores, según el dispositivo en que sea utilizado. Éstos pueden ser un cable coaxial, utilizando en este caso conectores RCA o de fibra óptica, donde los conectores serán del tipo TOSLINK (también conocidos como EIAJ óptico). El uso de la versión óptica está más extendido debido a su comentada inmunidad al ruido eléctrico. Existen adaptadores para la interconexión de ambos sistemas, que suelen requerir alimentación de fuente externa.

Segundos Decodificadores de Audio Multicanal Ahora que conocemos algo más sobre las señales de audio, le mostramos en la figura 1 la sección de decodificadores multicanales de audio correspondientes al DVD Philips 703. A diferencia de la sección de video, la sección del segundo decodificador de sonido posee sólo salidas digitales. En efecto, el sonido tiene un paso más de decodificación antes de llegar al audio analógico de salida. En el bloque que estamos analizando se generan las señales digitales siguientes. • SCLKo: esta salida es el clock de la salida SPDIF OUT y de PCM • SPDIF OUT: salida de señal para el puerto óptico de datos • PCM OUTO: Salida de datos de audio • PCM_CLK: Clock de bits de datos de audio • LRCLK: Clock de palabra de datos de audio

Figura 1 - Sección segundo decodificador de sonido.

Para que se genere la salida de datos de audio, el decodificador sólo necesita el agregado de una red RC sobre la pata 49 (de tensión de referencia), una conexión de masa de fuente sobre la pata 50 y otra de fuente sobre la pata 48 con un resistor de filtro de 220 Ohms. La salida PCMout1 por la pata 24 es una salida

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Service PCM alternativa que no es usada en el DVD703, pero que existe porque se utiliza en otros modelos que poseen decodificadores más elaborados. El bus de conexiones de salida se envía a otra plaqueta donde se produce la siguiente decodificación y cuyo circuito se puede observar en la figura 2. Todo reproductor de DVD debe tener obligatoriamente un decodificador de sonido elemental que decodifique los datos de audio estereofónicos. Es decir que reciba la señal de datos PCM y genere audio L y audio R con destino a los conectores RCA de salida. En la figura se observa el ingreso de las señales al circuito integrado UDA1334 que puede ser considerado como una versión moderna TDA1311. Observe que su correcto funcionamiento requiere de las señales SCLK como clock de bits. PCM_OUT0 como datos de audio, PCM_CLK como segundo clock de bits y LRCLK como clock de palabra. Es evidente que el integrado requería una estado lógico de LRCLK inverso al que proveía el micro decodificador; por esa razón se agregó el transistor 7450 para invertir las señales. El 1334 es un integrado moderno que prácticamente incluye todos los componentes necesarios para su funcionamiento. Sólo necesita una conexión de masa en la pata 5 y 15 y dos fuentes de alimentación de 3,3V en las patas 13 (fuente analógica) y 4 (fuente digital). La razón de utilizar masas y fuentes separadas para alimentar el integrado es porque se trata de un integrado que tiene dos secciones perfectamente separadas y si se utilizara la misma fuente, seguramente se produciría interferencia digital en las señales analógicas de salida de audio. Como se puede observar, los componentes exteriores son sólo los dos capacitores de salida de audio de canal izquierdo y derecho llamados 2202 y 2214 y que conectan esta sección con la siguiente, encargada de

Figura 2 - Tercer decodificador de audio (estereofonía simple).

conformar las señales de audio para que puedan ser sacadas por los correspondientes conectores RCA. Ver la figura 3. Las salidas de audio de un conector de A/V deben tener una amplitud de 0,707V a una impedancia de 600 Ohms. El amplificador operacional de bajo ruido LM833 posición 7012-A, está conectado en una disposición amplificadora directa con doble fuente de +-5V. La red de atenuación entre la salida y la entrada es de aproximadamente 1/3, esto significa que el amplificador tiene una ganancia de 3 veces. Como la salida de audio del decodificador 1334 es de 200mV, por la pata 1 del operacional se obtienen unos 700mV de señal eficaz con muy baja impedancia (la impedancia de salida del operacional es de aproximadamente 20 Ohms). El agregado del resistor 3203 de 680 Ohms garantiza que el conector RCA tenga entonces la adecuada resistencia de salida y el adecuado nivel de tensión. Observe que las salidas de canal L y R están duplicadas y tienen transistores de muting (enmudecimiento) en paralelo (7451 y 7452).

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El usuario puede dejar; por ejemplo, las salidas conectadas a un TV estéreo y la salida óptica a un amplificador de mucha potencia o a un Home Theater. Con el control remoto se puede seleccionar cuál de las dos salidas debe estar activa, para optar por la salida del TV por la noche y por el amplificador durante el día. La señal que produce el “muting” está indicada como KILL (de killer, que significa asesino). El canal L es exactamente igual al R por lo que no reiteraremos la explicación. La señal para el puerto de salida digital óptico o eléctrico se genera a partir de la señal SPDIF_OUT con un amplificador digital 74HCT1G125 (posición 7611). El amplificador digital sale con una baja impedancia que posibilita la excitación de la siguiente etapa que es el driver óptico 7028. A través de un transformador adaptador de pulsos se alimenta, también, la salida eléctrica de audio digital. Bien, eso es todo por esta entrega, resta por ver las reparaciones que pueden realizarse en los decodificadores de audio, tema que veremos en la próxima edición. ✪

Cuaderno del Técnico Reparador

Técnicas de Liberación de Celulares Liberación, Test y Desbloqueo de Teléfonos Nokia BB5 y Mucho Más!!! Uno de los problemas con los que me he encontrado últimamente a la hora de realizar el mantenimiento de teléfonos celulares de tecnología BB5 de NOKIA, es hallar programas que soporten dichos dispositivos sin tener que realizar adaptaciones o tener que recurrir a costosas “cajas” o soluciones provistas por empresas a distancia (liberación remota, por ejemplo). Como poseo un Nokia 6131 y conseguí un 7310 (ambos de tecnología BB5), me puse a “jugar” con programas obtenidos a través de Internet y conseguí resultados satisfactorios, utilizando como adaptador de niveles entre teléfono y computadora a la caja RS232, cuyo montaje y uso publicamos en Saber Electrónica Nº 235. En este artículo describimos un informe sobre lo “investigado”, dando un resumen de liberación de otros modelos, que si bien son antiguos, fueron bastante consultados por nuestros lectores. Autor: Ing. Horacio Daniel Vallejo e-mail: [email protected]

Introducción Una vez más debemos decir que el principal problema con que se encuentra el técnico, es la falta de información. Sabemos que para realizar el mantenimiento se ofrecen muchísimas herramientas que por lo general son costosas (una caja como la smart, red box, tornado, dongles, etc, las cobran más de 300 dólares). También solemos decir que todos los teléfonos celulares deben ser similares ya que todos hacen lo mismo (se comuni-

can entre sí por medio de la red de telefonía celular), de la misma manera que por más que un TV sea de distinta marca que otro, ambos funcionan parecido. Por otra parte, por más que cambie la tecnología (CDMA y GSM, por ejemplo) lo que suele diferenciar a un móvil de otro son sus accesorios o funciones adicionales (sacar fotos, reproducir videos, comunicarse a Internet, ejecutar juegos, reproducir música, etc.). Reiteramos que la liberación de un teléfono celular para permitir que el móvil GSM pueda reco-

nocer a un chip de cualquier compañía debe ser entonces, muy similar para cualquier celular. El proceso de liberación consiste en quitar una llave que las empresas operadoras colocan dentro de la memoria utilizando diferentes técnicas, generalmente mediante el uso de programas que corren desde una computadora, por lo cual el teléfono se tiene que poder conectar a la PC y dialogar con ella. Para los que leen esta sección por primera vez, siempre decimos que trabajar con un móvil es simi-

Saber Electrónica 33

Cuaderno del Técnico Reparador Figura 1

lar al proceso que los electrónicos empleamos para programar a un microcontrolador. 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. De esta manera los electrónicos “corremos con ventajas”, ya que deberíamos saber trabajar con microcontroladores, y como un teléfono celular posee un micro en su interior que se encarga de supervisar y realizar “todas las tareas” que deba ejecutar el dispositivo, entonces programar al teléfono no es más que comunicarse con su micro. 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 el puerto serie o puerto COM de la computadora.

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Quienes siguen esta sección saben que en MBus y FBus se emplean 4 cables, típicamente los mismos que en RS232 más un cuarto hilo que lleva tensión. 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, 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). Como los teléfonos celulares manejan diferentes niveles de tensión que la computadora para comunicarse a través de protocolo

RS232, 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. “Arme la caja RS232 si se dedica al servicio técnico de teléfonos celulares, ya que es tan necesaria como un multímetro”. Ya debemos haber publicado unas 5 ó 6 veces este circuito y no nos cansaremos de hacerlo, ya que lo consideramos una herramienta fundamental para comunicar a los teléfonos con las computadoras. Esta caja posee un circuito integrado MAX232CPE que realiza esta adaptación. La caja se conecta a la computadora por medio de un cable prolongador 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 teléfono se conecta a través de un cable que debe armar el propio técnico. Es preciso conseguir el manual de servicio del teléfono celular para

Técnicas de Liberación de Celulares localizar 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. En el artículo publicado en Saber Electrónica Nº 235 dimos los esquemas de contactos para un montón de teléfonos celulares, casi todos los empleados en nuestro mercado (puede bajar este artículo y muchos más de nuestra web, con la clave telcel). Ya explicamos en otros artículos cómo obtener información de ubicación de los contactos RS232 de un Manual de Servicio y suponemos que Ud. ya sabe hacerlo (si tiene dudas diríjase a www.webelectronica.com.ar, haga click en el ícono password e ingrese la clave telcel, seleccionando la opción “información para socios”). En la figura 2 podemos ver un detalle del conector de un Nokia 7310, en el que cada pin cumple la siguiente función:

Figura 2

Figura 3 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).

Armado del Cable El cable para conectar a la caja lo obtuve cortando un cable de conexión por USB del tipo DKU2, los pines de TX, RX y GND en dicho conector se muestran en la fi-

Figura 4

Saber Electrónica 35

Cuaderno del Técnico Reparador gura 2. Luego conecte los cables a un conector RJ11 (vea la figura 3) y arme el cable empleando el esquema eléctrico de la figura 4.

Liberación y Desbloqueo de Teléfonos Nokia La primera sugerencia es que arme la caja RS232 (también puede comprarla armada, para lo cual puede dirigirse a nuestra web) conéctela a la computadora, conecte el cable a la caja (un extremo) y al teléfono (el otro extremo). Ya estamos en condiciones de “liberar, desbloquear y hasta reparar el software de un teléfono si es que encontramos el programa apropiado”. Navegando por Internet entré a foros de discusión que recomendaban programas de un tal DEJAN Kaljevick, pero habiéndolos bajado nunca había podido “comunicar” al programa con mi Nokia 6131. Cuando me “prestaron” el 7310, como no encontraba los programas que había “bajado” originalmente volví al sitio del autor (http://users.net.yu/~dejan) y descargué algunas aplicaciones, encontrándome con un link que me llevó a sitios donde tenía códigos abiertos de dicho programa. Realizando los trabajos necesarios, conseguí comunicar al teléfono con el programa a través de la computadora y el uso de la caja RS232 como adaptadora de niveles. El programa empleado es el BB5 Unlocker V1.33 y puede ser descargado a partir de links que encontrará en nuestra página web:

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 (BB5logunlocker.exe ) y aparecerá una pantalla como la de la figura 5. Asegúrese de indicar el puerto COM correcto donde ha conectado la caja. Como el lector sabe, no me dedico al servicio de celulares pero me gusta investigar y es por ello que genero estos informes. Las pruebas realizadas con el 7310 fueron satisfactorias (logré liberarlo para que reconozca chips de cualquier compañía), sin embargo, tal como dice el autor del sitio de Internet investigado, el procedimiento puede aplicar a los siguientes teléfonos celulares Nokia: 3110Classic RAPGSM v1.1 PA 3250 RAGGSM v1.1 PA 5200 RAPGSM v1.1 PA 5300 RAPGSM v1.1 PA 6085 RAPGSM v1.1 PA 6110Navigator RAPIDO v1.12 PA 6136 RAPGSM v1.1 PA 6270 RAGGSM v1.1 PA

Figura 5

www.webelectronica.com.ar Debe dirigirse al ícono password e ingresar la clave “telcel”. Para ingresar a este sector debe ser socio (es gratuito, sólo debe

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Figura 6

6300 RAPGSM v1.1 PA 6310 RAPGSM v1.1 PA 6630 RAP3G v2.10E PA 6680 RAP3G v2.0E PA 6681 RAP3G v2.0E PA 7370 RAPGSM v1.1 PA E50 RAPGSM v1.1 PA E60 RAP3G v2.20E PA E62 RAPGSM v1.1 PA E65 RAP3G v2.20E PA E70 RAP3G v2.20E PA N70 RAP3G v2.20 PA N71 RAP3G v2.20 PA N72 RAP v2.21E PA N80 RAP3GS v2.0E PA N90 RAP3G v2.11 PA N91 RAP3G v2.20E PA N93 RAP3GS v2.0E PA N93i CEBBO2P (RAP3GS) Note que no está ni el 7310 ni el 6131, pero yo “conseguí comunicar a ambos”. Los pasos a seguir son los siguientes: 1) Descargue el programa e instálelo en su computadora ejecutando el archivo Install.bat. 2) Ejecute el programa BB5 Unlocker.exe y fíjese en qué puerto COM está configurado dicho

Técnicas de Liberación de Celulares programa (en mi caso apareció en el puerto 1), vea la figura 5 otra vez. Aquí tiene dos opciones: o bien cambia el puerto COM donde está su caja (si no sabe cómo se hace recurra a Saber Electrónica 243) o bien modifica el prograna BB5 Unlocker, para que se comunique con el puerto COM donde está conectada la caja RS232. Para modificar el programa, diríjase a la carpeta donde ha instalado el programa, abra el archivo “bb5_unlocker.cfg” y modifique la opción del puerto COM. Yo recomiendo cambiar el númerto del puerto COM de la computadora. 3) Encienda el teléfono y haga click en el botón READ PHONE del programa “BB5logunlocker.exe”. El programa comenzará a leer los datos desde el móvil (figura 6). 4) Pulsamos sobre “Make Log”. El programa comienza a trabajar y en un determinado momento nos dice que el LOG está completo (figura 7). 5) Abrimos la carpeta donde está instalado el programa que estamos usando SIN CERRAR ningún programa y ejecutamos el archivo BB5_Calc.exe, aparecerá una ventana que diga Done. 6) Volvemos a la ventana del programa principal y hacemos click sobre el botón “SP Unlock” y aguardamos a que el soft termine de trabajar. Aparecerá en la ventana la información de que el proceso terminó satisfactoriamente. (figura 8). La primra aclaración que quiero realizar es que si bien lo dado es cómo una receta de cocina, el proceso tiene su lógica de trabajo. A mí me ha funcionado en sistema operativo Windows XP, en el puer-

Figura 7

Figura 8 to COM1 y en Windows Milenium en el puerto COM8. La segunda aclaración es que el Nokia 6131 no quedó liberado en la primera chance, dado que el programa me indicaba que no había comunicación con el Figura 9 teléfono. Tuve que realizar la operación varias veces hasta que conseguí la versión V1.33 y funcionó sin problemas en Windows Milenium. En la figura 9 muestro la imagen de otro programa que “descargué” del mismo sitio de Internet, con el cual al principio “dañé” el software de mi 6131, por lo cual tuve que cargar el back-up que había hecho del mismo. Dicen en algunos foros que es una buena herramienta, pero habiendo consultado a los expertos en Nokia

aún no tengo una opinión formada sobre el tema. Para terminar, en el epígrafe verá una imagen que posee diferentes móviles Nokia (de distintas tecnología), esto es porque en la próxima edición daremos un resumen de liberación de los teléfonos Nokia más solicitados según la encuesta que realizamos tanto en Seminarios como por Internet. Si Ud. no quiere aguardar hasta la próxima edición, puede bajar el informe de Internet con la clave “liberonokia”. ✪

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Cuaderno del Técnico Reparador

Las Memorias de los Televisores y Reproductores DVDs de Comunicación Paralelo Las memorias no volátiles se pueden ordenar de muy diversos modos. En principio existe un ordenamiento por la forma de comunicación con el micro. La comunicación puede ser serie o paralelo. Las memorias utilizadas en TV suelen tener un formato de 8 patas y son memorias serie; es decir que los datos ingresan por una sola pata, uno detrás del otro, para formar las palabras de 8 o de 16 bits, son memorias muy económicas pero lentas. En el TV se las utiliza para memorizar canales y controles y la velocidad de acceso no tiene mayor importancia. Por: Ing. Alberto Horacio Picerno [email protected] uando se necesita un acceso muy rápido se recurre a la comunicación paralelo. En la transmisión paralelo se involucran tantas patas como largo tengan las palabras a guardar. Si son de 8 bites se involucran 8 patas para la lectura o para la escritura. Es decir que la información se transmite por 8 pistas de cobre al mismo tiempo y puede ser 8 veces más veloz que una transmisión serie por una sola pista. Si la memoria es de 16 bits, se deberán involucrar 16 pistas de cobre con todo lo que esto significa. Cuando una memoria es del tipo serie puede ser que se destine una pata a la lectura y otra a la escritura y cada una de estas patas se conecte al micro. Cuando se trata de memorias paralelo, por una cuestión de economía y espacio, se utilizan puertos bidireccionales, en donde en un momento se lee y en otro se escribe. En este caso, es necesario indicarle a la memoria cuál es

C

la dirección de acceso y si debe escribir o leer. La indicación de lectura o escritura se realiza simplemente por el estado alto bajo de una patita

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y el direccionamiento se realiza por el mismo puerto de comunicaciones por donde ingresa la palabra, multiplexando datos con direccionamien-

Figura 1 - Diagrama en bloques de la memoria.

Las Memorias de los Televisores to. En algunos casos, en donde se necesite una elevada velocidad de trabajo, existe un puerto de entrada de direccionamiento y un puerto de entrada/salida para leer o escribir datos. Vamos a inventar una memoria humana para entender cómo funciona una memoria electrónica real. Imagínese que tiene una memoria de 64 posiciones por 8 bits. Esto significa que debemos guardar 64 palabras de datos de 8 cifras (por ejemplo bolitas rojas representando un 1 y bolitas negras representando un 0). Para ordenar los datos y evitar que se mezclen las palabras, construimos una cajonera de 64 cajones con 8 separaciones internas numeradas del 0 al 7. Cada cajón

tiene una etiqueta numerada del 1 al 64 que representa las diferentes posiciones de memoria. Imaginemos, además, que la comunicación es en paralelo; es decir que los cajones se abren y se tiran o se recogen las bolitas que se llevan con la mano, todas al mismo tiempo. Estudiemos primero la secuencia de operaciones que será indicada por el micro en todo momento. Voy hasta el micro y el micro me dice: “escribir” colocando una bolita roja en una determinada ventanita. Luego me entrega 6 bolitas de diferentes colores en un orden bien establecido que yo coloco en mi mano. Con esas 6 bolitas queda bien determinado sobre qué cajón de los

64 (direccionamiento o elección de la posición de memoria) se debe establecer la operación (en este caso, escritura). Yo voy hasta la cajonera, abro el cajón correspondiente y retiro las bolitas que estaban en los casilleros (siempre hay bolitas en los casilleros, si esa posición de memoria no se hubiera usado, jamás tendría todas bolitas negras) lo dejo abierto y vuelvo al micro a buscar el dato que debo guardar. Ahora el micro me entrega 8 bolitas de diferentes colores; las llevo hasta el cajón abierto, coloco ordenadamente las bolitas que traía en la mano todas al mismo tiempo y por ultimo cierro el cajón. Así se completó la operación de escritura. Un poco después el micro colo-

Figura 2 - Circuito del sector de memorias.

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Cuaderno del Técnico Reparador ca una bolita negra en la ventanita de órdenes y yo sé que debo comenzar una operación de lectura. Voy hasta el micro que me entrega 6 bolitas de direccionamiento, las tomo y voy a la memoria, las leo y abro el cajón correpondiente. Leo el contenido retirando las bolitas, vuelvo al micro y le muestro las bolitas, regreso a la memoria colocando las bolitas nuevamente en su lugar y cierro el cajón. Si se tratara de una memoria muy rápida con puerto independiente para el direccionamiento, es como si la operación la realizaran entre dos personas, una busca y abre el cajón adecuado (direccionamiento) y otra lee o escribe los datos. Vamos a analizar ahora el caso real de una de las memorias de nuestro reproductor de DVD, la M29F002 (vea el diagrama en bloques en la figura 3). Como en el manual técnico del reproductor no hay datos, ingresamos a GOOGLE y preguntamos simplemente por el código; el buscador nos devuelve varios nombres, entre ellos reconocemos a http: //www.digchip.com en la cual estamos inscriptos gratuitamente y tenemos un “login” (nombre en código que nos abre el acceso). De allí bajamos una extensa especificación con todos los datos de la memoria. Se trata de una memoria Flash (rápida) de 256.000 palabras de 8 bits del tipo CMOS de 5V, pero que es compatible con micros de 3V (entiende datos con H=3V y L=0V) y que no requiere tensiones superiores a 5V para escribir (algunas memorias requieren 12 voltios en una pata para escribir y leen cuando esa pata está en 5V). En la figura 1 se puede observar el diagrama en bloques del dispositivo. Observe que el direccionamiento se realiza con 18 patas de entrada que permiten guardar las 256.000 palabras (262.164 exactamente, que se obtienen como el nú-

mero 2 elevado a la 18). Los datos, en cambio, tienen asignados sólo 8 patas. El funcionamiento queda supeditado a 2 patas, que por supuesto son comandadas por el micro. La pata 24, que habilita el chip, porque si se observa el circuito completo existen dos memorias conectadas al mismo micro por el mismo bus de datos y el micro habilita sólo a aquella a quien van dirigidos los datos. Y la pata 31, que cuando está baja significa leer y cuando está alta, escribir. La función de la pata 22 está

Figura 3

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anulada porque la misma se encuentra siempre conectada a masa y el reset no es necesario, por lo que la pata 1 está conectada directamente a la fuente de 5V. En la figura 2 mostramos la sección del circuito donde se encuentra esta memoria. Dejamos como tarea para los alumnos, conseguir la especificación del LATCH 7201 (74HCT573, figura 4) y determinar qué señales realizan la habilitación y la discriminación lectura/escritura si la hubiera. ✪

Figura 4

Cuaderno del Técnico Reparador

Cómo Funcionan los Teléfonos Celulares

Funcionamiento de la CAMARA de los Teléfonos Celulares En la actualidad, la cámara pasó de ser un accesorio a un “elemento” que define la compra de un teléfono celular, es por ello que al analizar el funcionamiento interno de un móvil no podemos descartar a este dispositivo. En este artículo describiremos los formatos y las señales que “entran en juego” cuando sacamos una foto o filmamos un video con 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]

E

l sensor de imagen de la cámara de un teléfono celular suele ser un dispositivo CDD o un componente CMOS. En los teléfonos Motorola serie A920 se emplea un sensor de tecnología CMOS Conexant que toma imágenes VGA con una resolución de 15 cuadros por Segundo. El sensor Conexant entrega una salida RGB con datos de 8 bits para cada píxel a un procesador de imágenes (backend processor) que en el diagrama en bloques de la figura 1 está representado por el integrado U7600.

El procesador final U7600 recibe las señales desde el sensor en el formato RGB de Bayer y las procesa en datos comprimidos o descomprimidos YUV de 8 bits, los cuales son enviados a través del bus VODATA al procesador de aplicaciones HELEN (es un procesador secundario empleado para el tratamiento de algunas aplicaciones de los teléfonos celulares y de cuya explicación nos ocuparemos en otra nota). El Patrón RGB de Bayer: Cabe aclarar que RGB ( Red, Green,

Blue) es la denominación del modelo teórico que compone un color en base a la intensidad de los colores primarios, el rojo, el verde y el azul. Es un modelo de color basado en la síntesis aditiva del la luz. Este es el que usamos en photoshop y el que siguen los fabricantes de cámaras para los patrones Bayer de los sensores. En general, la mayoría de las cámaras digitales emplean el patrón Bayer (no sólo la de los teléfonos celulares). Esto es una cuadrícula con los tres colores primarios que se disponen de forma or-

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GPS en los Teléfonos Celulares

Figura 1

denada sobre cada uno de los “píxeles o fotosites”. Esta distribución permite que el procesador seleccione e interprete qué color corresponde a cual píxel. Volviendo a nuestro diagrama en bloques, para que el procesador sepa cómo interpretar cada señal procedente del sensor, los ingenieros se basan en lo que conocemos como espectro de luz. Cada rayo de luz solar se puede dividir mediante un prisma para poder observar los colores que lo forman. Algo similiar es lo que hace el patrón bayer, es decir, en vez de dividir la luz. Sólo deja pasar la del color que esté en ese fotosite, el rojo, el verde o el azul. El procesador final (backen processor - U7600) es capaz de procesar señales de datos con resolución VGA de 640x480, QVGA de 320x240, CIF de 352x288 y QCIF de 1676x144. Las funciones de control de este procesador se realizan por medio de 2 líneas

o cables de interfaz serial (SSCLK y SSDA). Los dispositivos de calificación lógica QCIF (U7602 y U7603 en la figura 2) se utilizan para las funciones de captura de video y visor de imágenes (viewfinder). Las líneas o cables VSYNC y HSYNC se encargan de proveer el sincronismo a las señales de imagen. VSYNC indica el comienzo y el fin de un cuadro de video mientras que HSYNC señaliza el comienzo de una línea de imagen. VODATA envía datos de procesamiento de imagen de 8 bits en formato YUV 4: 2: 2 hacia el procesador Helen. La línea VODATA3 es compartida por la cámara y los dispositivos de conexión infrarroja (IrDA). Por motivos de hardware, la cámara y los dispositivos IrDA no se pueden usar al mismo tiempo, por tal motivo se emplea la línea IRDA_SHUTDOWN para habilitar VODATA3 durante la operación de la cámara.

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La línea CAM_ROT_DETECT se emplea para indicar la posición de rotación del sensor de imagen. Un imán integrado en el sensor CONEXANT habilita a un interruptor de efecto Hall que causa un cambio en el estado de CAM_ROT_DETECT, con lo cual el procesador secundario Helen responderá realizando una inversión horizontal de la imagen. La imagen que recibe el procesador Helen pasa por un proceso DSP donde la señal YUV 4:2:2 se convierte en una señal 4: 2: 0. Para exhibir la imagen en el display del celular, la señal YUV 4: 2: 0 pasa por un estado de procesamiento posterior DSP para convertirla en una señal RGB, luego la señal RGB pasa por un amplificador de video para ser aplicada al display. Cuando se desean almacenar fotos (imágenes inmóviles) se realiza el paso de formato YUV 4: 2: 0 a codificación JPEG y posteriormente se almacena el dato en el sector seleccionado (memoria

Cuaderno del Técnico Reparador flash, SD, MMC, etc.). Cuando se toman señales de video, la señal YUV 4: 2: 0 se codifica en forma-

to MPEG4 H.263 y luego se transfieren al sector de almacenamiento seleccionado por el usua-

rio, aunque también se puede enviar como transmisión de datos en tiempo real. ✪

Figura 2

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Cuaderno del Técnico Reparador

Reparación de Motores de CC En este artículo le explicamos cómo se arregla un motor de rotación cuyo modelo no se puede conseguir en los comercios especializados y del cual es imposible su reemplazo por otros similares. Por: Ing. Alberto Horacio Picerno [email protected]

Introducción El motor de CC a escobillas es el motor eléctrico más antiguo que se conoce. Su uso se remonta a la época de Tomas Alva Edison y su intento de electrificar New York como demostración a principio de siglo. Que el dispositivo electrónico más moderno, el DVD posea un componente tan antiguo, habla a las claras de las bondades de ese diseño original. En realidad, el motor eléctrico fue descubierto por casualidad. Su creador estaba trabajando con un generador de electricidad (un dínamo) cuando por error conectó sobre ella un par

de cables con tensión continua. Imaginen su sorpresa cuando el rotor comenzó a girar y a producir trabajo mecánico. Por suerte un Ingeniero estaba presenciando el proceso, e inmediatamente realizó un informe que posteriormente, se transformó en un pedido de patente por un motor eléctrico de CC. El motor de escobillas usado en un DVD es, por supuesto, un símil reducido de aquel motor original; pero su construcción no varió absolutamente para nada simplemente cambiaron los materiales (sobre todo los aislantes que actualmente son de plástico y en aquella época eran de

bakelita y cartón) pero el bobinado sigue siendo de cobre y el núcleo sigue siendo de hierro laminado. Otro cambio mayor fue la carcasa, que en aquel entonces era de hierro fundido y en el momento actual, los motores de tamaño reducido tienen una cubierta de hierro estampado. Probablemente el material y la forma de los carbones y su montaje elástico es muy diferente, sobre todo por razones de tamaño. Los motores grandes usan resortes de compresión y carbones cilíndricos y los pequeños láminas elásticas y carbones con forma de cubo. En cuanto a los problemas que presentan los motores de escobillas, son muy pocos debido a su construcción tan sencilla y efectiva. Antes de emprender el procedimiento de reparación y como es costumbre del autor, vamos a estudiar los principios de construcción y funcionamiento de estos motores, utilizando dibujos obtenidos de Mabuchi.

Construcción del Motor

Figura 1 - Motor de rotación a escobillas.

Service & Montajes 44

En la figura 1 se puede observar un motor completamente armado visto desde el eje. Si giramos el motor y le retiramos la tapa posterior, observaremos en su

Reparación de Motores de CC interior un rotor giratorio. Si retiramos ese rotor giratorio, obtendremos una imagen como la de la figura 2. Podemos observar un juego de dos imanes montados en la carcasa con dos piezas plásticas de traba. Estos imanes generan un campo magnético horizontal en todo el interior del motor, tal como se puede observar en la figura 3. Como se puede ver, en realidad el imán está formado por dos láminas de ferrite de diferentes polaridades magnéticas, de modo que el campo magnético paralelo se cierre por los imanes posteriores, aumentando así el campo magnético paralelo que de otro modo se atenuaría. Ver la figura 4. Dentro de este campo magnético paralelo se coloca un rotor giratorio, cuyas piezas polares se pueden observar en la figura 5. Al colocar el rotor dentro del motor, el campo magnético se cierra a través de la laminación, aumentando la intensidad del campo magnético. Ver la figura 6. Si las piezas polares del rotor se polarizaran tal como se indica en la figura, se produciría un giro hacia la derecha por atracción del imán de la derecha y repulsión del de la izquierda sobre el polo norte del rotor. Si el lector observa, los polos S del rotor se mueven en sentido contrario al indicado; es decir, de derecha a izquierda reforzando la rotación. Un instante después, el motor queda en la posición indicada en la figura 8. Llegado a este punto, es imprescindible cambiar la posición de los polos del rotor para que el mismo continúe girando. En la figura 9 se pueden observar las diferentes posiciones del rotor. Para cambiar las polaridades magnéticas del motor, la armadura posee bobinas que se conectan a un cilindro de aislante cobreado, llamado sector de delgas. Ver la figura 10. En la figura 11 se pueden observar los carbones y sus piezas elásticas, en tanto que en la figura 12 se observan los carbones colocados en su posición.

Figura 2 - Vista posterior sin tapa ni rotor.

Figura 6 - Interior del motor con imanes y rotor laminado.

Figura 3 - Campo magnético interno.

Figura 7 - Polaridad de la piezas del rotor para giro a la derecha.

Figura 4 - Cierre del campo magnético exterior.

Figura 8 - Nueva posición del rotor.

Figura 5 - Laminación del rotor.

Service & Montajes 45

Cuaderno del Técnico Reparador

Figura 9 - Diferentes posiciones del rotor.

lo en el mandril de la agujereadora como si fueran una mecha. Apriete suavemente con la llave de mandril. Monte la agujereadora en una morsa. Tome el papel de lija más fino que consiga y corte una tira del mismo ancho que la delga y de todo el largo del papel de lija. Encienda la máquina y trábela a máxima velocidad. Tome la tira de papel de lija y apóyela sobre las delgas según la figura 13. El procedimiento debe continuar hasta que las delgas estén perfectamente pulidas y sin puntos de chispas. Posteriormente, se debe proceder a armar el motor separando las delgas desde las ranuras realizadas con ese propósito, antes de montar la tapa del motor.

Reparaciones en un Motor de CC Conclusiones

Figura 10 - Sector de delgas y bobinados del rotor.

Figura 11 - Carbones sueltos.

Figura 12 - Carbones en su posición.

Evidentemente el sector que más posibilidades de fallar tiene, es el sector de las delgas, porque en cada rotación se produce una pequeña chispa y las chispas son pequeños trozos de cobre incandescentes. Con el tiempo las delgas se vuelven abrasivas y el carbón se deposita entre delga y delga, produciendo cortocircuitos. Si el motor provoca una falla inmediata, el usuario detiene el funcionamiento del equipo y con una simple limpieza con alcohol isopropílico, alcanza para restituir el buen funcionamiento. Ese procedimiento de mantenimiento, en la jerga se denomina, disfrazar al motor de buzo. El problema es cuando el equipo sigue funcionando en malas condiciones con congelamientos y pixeleo. En ese caso, las delgas quedan picadas y deben ser rectificadas. Para rectificar una delga, basta con usar un poco de papel de lija muy fino y una agujereadora eléctrica. Desarme la tapa posterior del motor en donde están montados los terminales de conexión. Estos motores, siempre poseen algún agujero o ranura que permite separar levemente los carbones, para poder sacar libremente la tapa del motor. Luego, encinte el eje del motor con una cinta de papel o de plástico y colóque-

Service & Montajes 46

En este artículo aprendimos cómo es un motor de CC a escobillas y cómo se repara cuando se puntean las delgas. Es un trabajo complejo, pero debido a la mala calidad de los repuestos que se consiguen en nuestro país, muchas veces es preferible reparar un motor de buena calidad, que reemplazarlo por otro de dudosa procedencia. ✪

Figura 13 - Rectificación de las delgas.

E

ste mes se puede encontrar, en los mejores kioscos de revistas el Nº 35 de la colección Club Saber Electrónica: “Manejo de Puertos de PC & Adquisición de Datos”. Para intercambiar información con dispositivos exteriores, ya sea para manejar equipos o para adquisición de datos de diferentes sistemas, la PC utiliza los puertos de entrada y salida (E/S). Estos puertos se caracterizan por la dirección que tienen asignada en el mapa de memoria, y es posible la comunicación con los mismos enviando o recogiendo bytes a/en dicha dirección. Obviamente, la dirección de memoria en la que se ubican estos puer-

tos puede depender tanto del sistema operativo como la versión del mismo y la misma debe ser conocida para que podamos comunicar a la PC con otros elementos. Para poder establecer una comunicación coherente, se deben emplear circuitos electrónicos y programas que los comanden. Las funciones de biblioteca que proporciona el lenguaje C para la manipulación de estos puertos son fuertemente dependientes del hardware y del sistema operativo y, por tanto, no demasiado estándar. Así, “los electrónicos” solemos preferir las funciones de acceso a los puertos hardware que proporciona Turbo C bajo entornos DOS. Al igual que en determinadas circunstancias es

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Figura 1

Figura 2

tivos con los que la PC se comunica con otros dispositivos (bluetooth, Wi-Fi, firewire, etc.). A modo de ejemplo de los proyectos descritos en el texto, a continuación describimos el funcionamiento de un Interruptor manejado a través del puerto serial de una computadora.

INTERRUPTOR preciso comunicarse con dispositivos externos, también es necesario intercambiar información con el micro de la propia computadora. Ello se realiza con frecuencia leyendo y escribiendo valores en determinadas posiciones de la memoria de datos. Por ejemplo, podemos conocer el estado en el que se encuentra el teclado accediendo a la posición asignada en la memoria (segmento 0x40, offset 0x17, para los entendidos). En este tomo de colección nos centraremos en el hardware necesario para el manejo de puertos de forma sencilla, dejando para más adelante la explicación de los diferentes lenguajes de programación que los manejen. De más está decir que se describen ejemplos prácticos que requieren de programación y en esos casos brindamos el listado del programa para que el lector no tenga inconvenientes en armar sus propios proyectos y así aprender mientras practica. Dividimos el texto en dos capítulos, uno que describe el funcionamiento de los 4 puertos básicos de la computadora (paralelo, serie, USB e infrarrojo) y otro en el que mostramos ejemplos de cómo utilizar sobre todo el puerto paralelo por ser el “más elegido” por los electrónicos a la hora de realizar proyectos. Por ser el primer tomo de colección en el que abordamos este tema, no hemos incluído proyectos complejos tanto de manejo como de adquisición de datos, sin embargo, si Ud. está interesado, puede “bajar” de nuestra web proyectos completos con sus placas de circuito impreso y sus programas de gestión (placa TR Brian, Datalogger, etc.) con la clave “clubpuertos”, aclarando que en un futuro tomo de esta colección publicaremos diferentes proyectos que involucran a los puertos de las computadoras, obra en la que también describiremos otros disposi-

48

POR

PUERTO SERIAL

Introducción La comunicación serie se establece cuando un dato se transmite bit por bit, para verlo más claro hay que entender primero que las computadoras manejan la información por bytes, es decir un grupo de bits (8, 16, 32), estos bits son representados con ceros lógicos y unos lógicos, ya explicaremos por qué ceros y unos, por ejemplo 00110011 es un byte de ocho bits o un dato de ocho bits. Ahora bien, para lograr la comunicación serie un byte se transmite bit por bit, un cero o un uno, por medio de un canal, generalmente un alambre de cobre. Los bits que son transmitidos lo hacen cada determinado tiempo hasta formar un byte. Hay que tener en cuenta que los datos en una comunicación serie pueden ser transmitidos de tres distintas maneras: • Modo Simplex en el que la transmisión de datos es en un sólo sentido, solo se envían datos del emisor al receptor. • Modo Half Duplex en el que la transmisión de datos se realiza en ambos sentidos, se envían datos del emisor a receptor y viceversa, pero no al mismo tiempo. • Modo Full Duplex donde la transmisión de datos se realiza en ambos sentidos al mismo tiempo, se envían datos tanto como se reciben por dos líneas diferentes. Norma RS-232 Ya hemos visto en forma breve cómo se realiza una comunicación serie, pero lo que se quiere es mandar un dato a la computadora, y recordemos que las computadoras, y en sí los dispositivos que se conectan a ella, manejan los datos en forma de bytes, por lo que debe de haber un medio para dife-

Son muchas las aplicaciones que pueden encontrarse en Internet DB9 Abreviación Nombre Completo sobre aplicaciones del puerto serie Terminal 3 TD Transmisión de Datos de una computadora. Si bien hemos Terminal 2 RD Recepción de Datos Terminal 7 RTS Solicitud de envío dado algunas definiciones sobre el Terminal 8 CTS Autorización de envío manejo del puerto, creemos necesaTerminal 6 DSR Datos listos para enviar rio dar el montaje de un circuito senTerminal 5 SG Tierra señalada cillo que hemos adaptado del “BoTerminal 1 CD Detector de Acarreo tón de apagado con led de control a Terminal 4 DTR Datos listos para enviar través de un puerto serie” publicado Terminal 9 RI Indicador de Terminado en la página: http://www.linuxfocurenciar cuándo se van a trabajar los datos en for- s.org/Castellano/January2001/article186.shtml. ma de bytes y cuándo en forma de bits. Es aquí Tal como dice el autor del proyecto original, cuando, por fin, hace aparición el puerto serie, que normalmente, un servidor no necesita teclado, moes el encargado de establecer si se recibe informa- nitor o ratón. Necesita un buen sistema operativo, ción que hay que trabajarla por bytes o si se envía como Windows Server o Linux y una tarjeta de red. información que hay que trabajar por bits. Los periféricos externos, como el mouse, no se preEste puerto se localiza en la mayoría de las cisan. Con Linux corriendo en la máquina, la admicomputadoras y es conocido como COM, claro que nistración remota es la mejor y más conveniente sohay más de un puerto serie por lo que generalmen- lución. te se encontrará COM1, COM2 (el primero casi Cuando compre un equipo conviene verificar siempre dedicado al mouse y el otro libre aunque siempre que en el BIOS exista la opción para que esto puede ser modificado a voluntad), aunque pue- compruebe la existencia de teclado al iniciar el den ser más. Hay que saber que existe una norma arranque. que se utiliza para el manejo del puerto serie y aunUna PC sin teclado ni monitor es la máquina que existen variantes de esta norma la más general perfecta para un servidor web, una puerta de enlaes la llamada RS-232c. Esta norma define un siste- ce de ADSL, un sistema de seguridad, etc. No es nema en el cual dos dispositivos están interconectados cesario que sea una máquina especialmente potenpor un cable, del cual existen dos variantes de ter- te. Un viejo Pentium II de 133MHz con suficiente minales, DB9 y DB25. RAM puede fácilmente servir a cientos de aplicacioEn las figuras 1 y 2, observamos las caracterís- nes. ticas de estas fichas. Aún cuando la documentación Es conveniente no tener un teclado conectado, original del estándar no especifica un conector en porque el servidor es sólo un pequeño gabinete que especial, la mayoría de las computadoras comen- cabe en cualquier parte y en ese caso sería convezaron a utilizan el conector DB-9 dado que 9 son niente un interruptor para apagar apropiadamente los conectores que se requieren para la comunica- la máquina, sin necesidad de tener que autentificar ción asíncrona (hablaremos de esto más adelante). y ejecutar el comando de apagado. En la tabla 1 se da la correspondencia de las 9 terComo no se puede desconectar el equipo direcminales en el DB-9 y el DB-25 y enseguida se da tamente de la corriente eléctrica porque podrían una breve explicación de la función. perderse datos, el interruptor que proponemos es una buena alternativa. El Interruptor Construiremos un pequeño aparato con 2 LEDs Proponemos el diseño de un pequeño interrupy un pulsador. Un LED de color verde indicará cuántor para conectar y desconectar una computadora do el pulsador estará activado y un LED amarillo o servidor a través de su puerto serie. Se puede de parpadeo lento indicará que el servidor está funemplear para apagar la máquina cuando sea necionando o que aún se encuentra en proceso de cesario. apagado. Para apagar el servidor será necesario TABLA 1 DB25 Terminal 2 Terminal 3 Terminal 4 Terminal 5 Terminal 6 Terminal 7 Terminal 8 Terminal 20 Terminal 22

49

Tabla 2

presionar el botón durante 3 segundos. Cuando presiones el botón, la luz verde se apagará, indicando que el apagado se encuentra en progreso. Se estará ejecutando el comando "/sbin/shutdown -t2 -h now". El LED amarillo continúa parpadeando mientras el servidor se está apagando. Cuando el LED amarillo deje de parpadear, se debería esperar 10 segundos antes de desconectar la máquina. El LED se apagará cuando todos los procesos estén cerrados y los discos estén desmontados. Si el servidor soporta el apagado automático, entonces uno no se debe preocupar por los 10 segundos. Únicamente espera a que las luces se desconeten por sí solas. Las interfaces series disponen de un número de pines que puedes controlar mediante llamadas al sistema ioctl. Por lo tanto no es necesario modificar na-

Figura 3

50

da para controlar un LED conectado a un puerto serie o para leer el estado de un interruptor. El puerto serie tiene suficiente energía para controlar los 2 LEDs de bajo consumo. Utilizaremos los pines RTS y DTR para conectar los LEDS y la línea de detección de carrera será empleada para leer el estado del botón. En la tabla 2 se brinda un detalle de las funciones de cada pin del conector DB9 del puerto serie o serie. En la figura 3 se muestra el circuito eléctrico del interruptor. El programa es un pequeño “engendro “propuesto por Guido Socher. El programa es un pequeño “engendro” que puede ser descargado de nuestra web, con la clave “inteser” que lo llevará a la página del autor. Utiliza las funciones ioctl (fd, TIOCMSET,...) y ioctl (fd, TIOCMGET, ...) para leer y escribir en el puerto serie. En el sitio se incluye un creador de archivos e instrucciones están incluídas. Para construir este interruptor de apagado automático con LEDS son necesarias las siguientes partes. * 1 LED verde de bajo consumo (Un LED normal funcionaría pero sería demasiado brillante) * 1 LED amarillo de bajo consumo * 2 resistencias de 1kΩ * 1 resistencia 6.8KOhm * 1 pulsador normal cerrado (marcado con la leyenda interruptor en el circuito) * 1 conector serie hembra RS232 (conector DB9) con cable * 1 capacitor de 10nF El montaje no reviste grandes problemas y antes de probarlo deberá descargar el programa que gestiona su uso e instalarlo en la máquina donde será usado. ✪

Montajes Discretos Viene de la página 24

9) Generador de Radiofrecuencia para Calibración Construimos un instrumento sencillo, pero eficaz, que puede ser utilizado para la calibración de los receptores de AM. Emplea compuertas TTL y no precisa ajuste para su funcionamiento. El circuito se muestra en la figura 41. La salida presenta una señal de 455kHz modulada en tono. La señal de RF es generada por un oscilador constituído por las compuertas IC1a e IC1b. Note que es un oscilador a cristal, razón por la cual Ud. puede fijar la frecuencia del aparato cambiando el cristal X1 por otro del valor que Ud. precise (hemos realizado pruebas satisfactorias con cristales desde 100kHz hasta 10MHz). La señal de audio que modula a la señal de RF es generada por las compuertas IC1c e IC1 d y su fre-

Figura 40

cuencia puede cambiarse modificando los valores de R3 y/o C1. Por medio de VR1 se puede ajustar la intensidad de la señal que se aplicará al equipo bajo ensayo. Los archivos para realizar Ud. mismo una simulación en su computadora como los programas DEMO que permiten simular y obtener las placas PCB para hacerlo, puede “bajarlos de internet” tal como describimos en los dos casos anteriores. La placa de circuito impreso de este filtro se reproduce en la figura 42. Figura 41

Saber Electrónica 57

Artículo de Tapa 10) Medidor de Intensidad de Campo

Figura 42

Saber Electrónica 58

El circuito que mostramos en la figura 43 puede servir para verificar el funcionamiento de transmisores de radio, micrófonos inalámbricos, walkie-talkies, etc. El aparato indica en un microamperímetro la presencia de ondas de radio cuyas frecuencias se ubiquen entre 100kHz y 100MHz. El circuito es muy simple de montar pudiendo alimentarse con tensiones comprendidas entre 3V y 9V. El funcionamiento es muy sencillo: las ondas de radio captadas por la antena (puede colocarse una antena telescópica común conectada en IC1) inducen una corriente de alta frecuencia en L1. La señal inducida es rectificada por D1 y enviada a través de C1 a la base de un transistor de radiofrecuencia (Q1 = 2N2222) para ser amplificada por medio de este transistor y de Q2, conectados en configuración darlington. La señal amplificada se obtiene en el emisor de Q2 y una porción de ella se envía al microamperímetro, produciendo la deflexión de la aguja. No es preciso que compre un instrumento ya que un multímetro colocado en función de microamperímetro de corriente continua sirve para este propósito. El resistor variable VR1 permite ajustar la corriente de reposo del circuito de modo que la indicación del instrumento sea “cero” en ausencia de señal de RF. Si compra un microamperímetro (50µA a 200µA a fondo de escala), puede graduar la escala en términos relativos de señales inducidas en antena para lo cual deberá tener por base un transmisor de potencia conocida. Note que el circuito no precisa ser sintonizado ya que el uso de un choque de RF (L1) posibilita la captación de señales de RF en un amplio espectro. Una vez montado el aparato, para realizar la prueba de funcionamiento aproxime la antena telescópica a cualquier transmisor, por más pequeño que sea pero sin tocar ninguna parte del circuito, deberá deflexionar la aguja del indicador. Aleje la antena de modo que no capte señal y ajuste VR1 para el “cero” del microamperímetro y “listo”, el instrumento se encuentra listo para su uso. Los archivos para realizar Ud. mismo una simulación en su computadora como los programas DEMO que permiten simular y obtener las placas PCB para hacerlo, puede “bajarlos de internet” tal como describimos en los dos casos anteriores. La placa de circuito impreso de este filtro se reproduce en la figura 44.

Montajes Discretos Figura 44

11) Cargador de Baterías Este circuito, figura 45, es una solución para cargar una batería de auto en forma “manual”. En la posición R1 la carga es rápida mientras que en la posición R2 la carga es lenta y se preserva mejor el acumulador. Ambas resistencias son de 20W ó 25W y si las coloca en el circuito impreso, deben ir paradas. El transformador tiene tensión de primario de acuerdo con la red local y secundario de 12V +12V x 5A. Los diodos D1 y D2 pueden ser cualquiera que soporten corrientes superiores a los 5A. Una batería descargada puede tardar unas 8 horas en cargarse en la posición de carga rápida mientras que en carga normal podría tardar 24 horas (recomendable). Si desea poder realizar cargas más rápidas deberá colocar un transformador de mayor potencia.

Figura 43

Los archivos para realizar la simulación en su computadora como los programas DEMO que permiten simular y obFigura 45

Saber Electrónica 59

Artículo de Tapa

Figura 46 tener las placas PCB para hacerlo, puede “bajarlos de internet” tal como describimos en los dos casos anteriores. La placa de circuito impreso de este filtro se reproduce en la figura 46.

******************** 12) Control de Velocidad para Motores CC El circuito de la figura 47 representa un sencillo control de velocidad para micromotores de corriente continua de los empleados en radio control. Se pueden regular motores de hasta 800mA de corriente y si se reemplaza Q3 por un 2N3055 con disipador, es posible controlar motores de hasta 5A.

Saber Electrónica 60

La tensión de alimentación deberá ser la de trabajo normal del motor, es decir, para motores de 12V, se debería alimentar con tensiones de 12V. El circuito se simuló en el programa Livewire y el archivo puede bajarlo para fines didácticos de nuestra web: www.webelectronica.com.ar, haciendo click en el ícono password e ingresando la clave: “montdiscre”. El diagrama de circuito impreso que se muestra en la figura 48 se obtuvo con el programa PCB Wizard y el archivo también se puede bajar desde el mismo lugar. Cabe aclarar que también puede descargar un DEMO de los programas Livewire y PCB Wizard para poder realizar sus propias prácticas (si no posee dichos programas en su versión completa). Figura 47

Montajes Discretos

Figura 48

13) Temporizador Transistorizado El circuito del proyecto Nº 7 es un temporizador que emplea un CA555. Si tiene transistores y tiene que armar un circuito con urgencia, puede montar la disposición mostrada en la figura 49. Cada vez que se cierra SW1 y se acciona el pulsador SW2, se cierran los contactos del relé durante un tiempo fijado por C1 y la resistencia de entrada que “ve” dicho capacitor. Para un valor de C = 1µF, el tiempo es de 1,5 segundos. Si coloca C= 10µF, puede tener un tiempo del orden de los 25 a 30 segundos debido a la resistencia interna de dicho capacitor. Los archivos para realizar la simulación en su computadora como los programas DEMO que permiten simular y ob-

Figura 49 tener las placas PCB para hacerlo, puede “bajarlos de internet” tal como describimos en los dos casos anteriores. La placa de circuito impreso de este filtro se reproduce en la figura 50. Figura 50

Saber Electrónica 61

Artículo de Tapa 14) Automático para Escalera El circuito de la figura 51 es una variante de los circuitos de alarma y temporizador realizados con el clásico temporizador CA555. En esta oportunidad la disposición es tal que al presionar SW2 el relé RL1 se activa por un tiempo determinado por VR1 de modo que una luz permanezca encendida mientras una persona se encuentra en el pasillo o subiendo las escaleras. SW2 puede ser el contacto normal abierto de un sensor de movimiento, de forma que cada vez que se detecte el paso de una persona se encienda una luz durante un tiempo regulado por el usuario. El circuito impreso se muestra en la figura 52 y también fue obtenido con el programa PCB Wizard y puede ser descargado desde nuestra página web de la misma forma que el resto de los proyectos, tal como ya explicamos.

********************

Figura 51

Figura 52

15) Sonómetro Con la ayuda de un parlante (bocina) empleado como micrófono y un microamperímetro de 200µA a fondo de escala, se puede medir la potencia de salida de un equipo (en un parlante). Para hacer la calibración, se debe contar con una fuente de sonido de potencia conocida. El circuito de la figura 53, entonces, permite comparar las intensidades sonoras que inciden en un micrófono usado como transductor de modo de poder tener aplicaciones experimentales y recreativas. Por ejemplo, se puede determinar en un auditorio cuál es el participante que logró mayor volumen de aplausos. Otra apliación inmteresante es la localización de “reflejos” de sonidos ocasionados por objetos en su sala o la localización de fuentes de ruido en un auto, o bien para verificar si todos los parlantes o bocinas de un sistema de audio están al mismo nivel de reproducción.

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Para captar los sonidos se emplea un parlante común de 2 a 3” y un transformador de salida normal, de esos que poseen una impedancia de un bobinado de 2kΩ a 5kΩ, mientras que el otro bobinado po-

Montajes Discretos

Figura 53 see una impedancia similar a la del parlante que se va a usar. La señal se aplica a la entrada de un amplificador operacional de alta ganancia, puede ser un 741 pero para mayor seguridad sugerimos un operacional con entrada FET tal como el TL071 o el LF356. Con la configuración dada se tiene una ganancia de unas 100.000 veces (ajustada por VR1), suficiente para excitar con éxito al amperímetro que en realidad es un microamperímetro de 50µA a 200µA a fondo de escala (puede emplearse un multímetro en el rango de medición de corriente continua). En la práctica pueden ocurrir pequeños desvíos de modo que, en reposo, la tensión que aparece en la salida y mostrada en el amperímetro, sea mayor o menor que la de referencia. Si el desvío fuera muy alto, se debería hacer una compensación externa colocando un potenciómetro de 10kΩ entre las patas 1 y 5 del integrado con el punto medio conectado al terminal positivo de la tensión de alimentación. Luego, en ausencia de señal se debe ajustar dicho componente para que la aguja del instrumento marque “cero”. A este procedimiento se lo conoce como ajuste de off-set del circuito integrado y en muchas ocasiones es muy

Figura 54

necesario. Aclaramos que en la placa de circuito impreso no se ha previsto la colocación de dicho ajuste. VR1 es el ajuste de sensibilidad del instrumento y su valor no es crítico, pudiendo colocarse cualquier componente entre 1kΩ y 50kΩ. C1 es un filtro que impide que las señales de RF (interferencias generalmente) desarrollen energía sobre el amperímetro dando así falsas lecturas. El circuito se simuló en el programa Livewire y el archivo puede bajarlo para fines didácticos de nuestra web: www.webelectronica.com.ar, haciendo click en el ícono password e ingresando la clave: “montdiscre”. El diagrama de circuito impreso que se muestra en la figura 54 se obtuvo con el programa PCB Wizard y el archivo también se puede bajar desde el mismo lugar. Cabe aclarar que también puede descargar un DEMO de los programas Livewire y PCB Wizard para poder realizar sus propias prácticas (si no posee dichos programas en su versión completa).

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Artículo de Tapa 16) Filtro Pasa Banda

Figura 55

En este tipo de filtro tenemos el pasaje de señales de una banda específica de frecuencias, con el rechazo de señales de todas las otras frecuencias que no estén en esta banda. El equivalente pasivo más común hace uso de un inductor y un capacitor (LC), pero en las bajas frecuencias el proyecto se vuelve difícil en vista de la necesidad de grandes inductores. El circuito activo con operacional tiene la ventaja de no necesitar inductores. El circuito de la figura 55 es un filtro activo de dos polos teniendo por base un amplificador operacional con FET del tipo TL081. Este circuito es recomendado para aplicaciones que exijan factores Q menores que 10, y ganancia ligeramente mayor que la raíz cuadrada del factor Q. Así, para un factor Q igual a 5 tenemos una ganancia del orden de 2 veces. Los valores de los componentes para este filtro son calculados a partir de las siguientes fórmulas: R1 =

Q 2.π .f.G.C

R2 =

Q (2.Q2 - G).2.π .f.C

R3 = R4 =

Figura 56

2.Q 2.π .f.C

Donde: f = frecuencia central del filtro (Hz) Q = factor de calidad G = ganancia C = capacidad (F) Tomemos, como ejemplo, un filtro con frecuencia central de 800Hz. R2 es un potenciómetro con dos veces el valor calculado que permite ajustar precisamente la frecuencia. Este valor mayor es sugerido para compensar las tolerancias de los demás componentes. Para la banda de audio los valores de los capacitores están tipicamente en la banda de 10 a 100nF. Los valores del circuito propuesto se tomaron considerando f = 800Hz, Q = 5, G = 2.

Saber Electrónica 64

De esta manera damos por concluída esta nota, aclarando que en nuestra página, en el sitio que hemos especificado en los diferentes proyectos encontrará más montajes y todos los archivos para que pueda hacer las simulaciones en Livewire y obtener los impresos en el PCB Wizard. ✪

MANTENIMIENTO DE COMPUTADORAS FALLAS ANALIZADAS

CON

OJO CLÍNICO

REPARACIÓN DE CÁMARAS FOTOGRÁFICAS DIGITALES Siguiendo con los pedidos de nuestros queridos lectores, dedicamos esta autopsia a un dispositivo que viene trayendo más de un dolor de cabeza a sus usuarios: la cámara digital. En esta oportunidad, analizamos un equipo que se negaba a mostrar las fotos obtenidas. De la Redacción de

de MP Ediciones na de las cosas que más llaman la atención del avance de la electrónica es la miniaturización de sus componentes. Cada día se obtienen más cosas en menos espacio. Desde aquellas radios valvulares que ocupaban el lugar de un mueble, hasta los smartphones actuales capaces de transportar cientos de MB de música, cámara digital, conexión a Internet y video digital, la tendencia fue siempre la misma: cuanto más chico, mejor. Si bien el usuario estará de acuerdo (¿y cómo no?), para el técnico esto no siempre resulta una ventaja. La compresión de componentes en espacios reducidos realmente complica el proceso de análisis y reparación. Cada vez nos enfrentamos con partes más pequeñas que requieren de un instrumental más preciso. Para colmo, las nuevas tecnologías no siempre aseguran su durabilidad; por el contrario, muy frecuentemente nos encontramos ante fallas ocasionadas por el simple uso del equipo.

U

El ejemplo más reciente lo tenemos de la mano de la flamante consola Wii de Nintendo. La gran cantidad de reclamos que se reportaron debido a la fragilidad del Wiimote (el mando para controlar los juegos) hizo que la empresa anunciara un reemplazo para este control por un modelo más fuerte. La principal falla se detectó en algo que para muchos resulta demasiado

obvio: la correa que sujetaba al Wiimote a la muñeca del jugador era tan frágil como la usada para colgar un reproductor de MP3, con la diferencia de que al primero se lo somete constantemente a sacudones de todo tipo. ¿Era tan complicado, entonces, prever el uso de una correa más gruesa? Evidentemente, para Nintendo éste fue un detalle muy difícil de tener en cuen-

Figura 1 - La cinta de contactos de la pantalla de la HP Photosmart M517 se inserta dentro de su cubierta, lo que complica bastante su reemplazo.

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Mantenimiento de Computadoras

Figura 2 - En la placa encontramos un zócalo donde se fija la cinta, mediante dos lengüetas situadas en los laterales.

ta, y hoy pagan sus consecuencias. En un aspecto hay que ser sincero: todo reparador subsiste gracias a que se rompen las cosas. Pero por otro lado, hay que tener en cuenta que desde que un técnico asume el arreglo de un equipo, asume también la responsabilidad y la garantía por lo que ocurra desde ese momento en adelante, y es entonces cuando los diseños originales no resultan de mucha ayuda.

Los repuestos: el mal nuestro de cada día. Aquellos que siguen cada mes la revista recordarán una reparación realizada a un Creative Zen Micro, con problemas en la salida de audio. Por entonces reflexionábamos acerca de cómo, a pesar de los constantes avances, se insistía en la implementación de tecnología muy rudimentaria en sectores fundamentales. En este sentido, el “talón de Aquiles” de los diseñadores es el transporte de la información. Algo tan

Figura 3 - Éste es el paciente analizado en esta oportunidad: una Hewlett Packard Photosmart M517 de 5.1 megapíxeles.

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simple como unir dos placas entre sí, o llevar señal de un lugar a otro del equipo, puede ser todo un problema si, además, se quiere evitar fallas a futuro. En aquella nota analizábamos la salida de audio del reproductor, montada en base a un jack de 3,5”, un sistema con varias décadas de antigüedad, que depende del buen contacto de unas diminutas chapas de cobre sobre la superficie de la ficha del auricular. Otro problema por resolver en la búsqueda del menor espacio fue el reemplazo de los viejos y queridos cables de cobre. De alguna manera, hubo que deshacerse de aquella maraña de espaguetis que solíamos encontrar en los equipos de los '80. Si bien ofrecían la robustez necesaria al momento de soportar tirones y magullones, resultaba imposible diseñar dispositivos como los que vemos en la actualidad basados en esa tecnología. El reemplazo ideal vino de la mano de las cintas de contactos. Compuestas por finos y flexibles conductores de cobre, protegidos por una delgada lámina de plástico, estas cintas ofrecen una solución ideal si se trata de ahorrar espacio y brindar ductilidad. Estas cintas están presentes en la conexión de pantallas de notebooks, celulares, viewfinders y cientos de dispositivos más. Pero ahora viene la parte fea. Por un lado, estas cintas son muy frágiles a los tirones o rozamientos. Para colmo, debido a su flexibilidad, son muy utilizadas en partes móviles, como las bisagras que unen el cuerpo con la pantalla en los celulares del tipo “clam” o las notebooks. Por otro lado, su diseño no está estandarizado, y cada fa-

Reparación de Cámaras Fotográficas Digitales bricante las produce a su antojo según el dispositivo al que las va a aplicar. Esto genera que, en cada equipo que revisemos, nos encontremos con un tamaño y una forma de cinta totalmente distintos. Y lo peor de todo es que si necesitamos reemplazarla, dependeremos de la conveniencia de la empresa para distribuir una partida de repuestos. Conclusión: en la mayoría de las ocasiones, el técnico debe reconstruir artesanalmente la cinta, ante la imposibilidad de conseguir un recambio exacto.

El Paciente En esta oportunidad, nos tocó analizar una cámara digital Hewlett-Packard Photosmart M517. Este dispositivo, de 5,2 megapíxeles, tuvo gran aceptación debido a la calidad de sus imágenes y al exclusivo sistema “fast shot”. El equipo cuenta, además, con un display LCD de 2”, zoom óptico 3X, flash con reducción de ojos rojos, control automático de brillo y 32MB de memoria interna expansible mediante tarjetas SD/MMC. El usuario de este aparato reportó problemas al momento de visualizar la imagen que entregaba el display. Según nos comentaba, la pantalla presentaba constantes intermitencias y aberraciones; incluso, llegaba a perder la imagen durante un largo período de tiempo. Si bien pudo resolver el problema momentáneamente acudiendo al método de reparación universal (golpeando el equipo hasta que se viera bien), llegó un punto en el que ni siquiera esa práctica le daba buenos resultados. Fue entonces cuando decidió acudir a nuestro laboratorio.

El Análisis Los dichos del usuario respecto a la necesidad de sacudir el equipo para que apareciera la imagen hacían suponer de inmediato un falso contacto. De todas formas, a modo rutinario, decidimos hacer un breve análisis de los elementos encargados de procesar la imagen. El primero fue el procesador de señal destinado a manejar la información proveniente del CCD. Nos referimos a un Analog Devices AD9944, un procesador de 25MHz, diseñado sobre la base de una arquitectura de un solo canal, con conversor A/D de 10 bits y alimentación de 3V. Analizada la información presente en sus patas de referencia, no encontramos nada que acusara un problema en este sector. De todas maneras, procedimos a reforzar los puntos de unión con la placa usando un soldador de aire. Pasamos luego al encargado de generar la imagen que vemos en el display, un CI Novatek NT39375FG/B. En este caso, tampoco detectamos anomalía alguna, aunque también procedimos rutinariamente a reforzar los puntos de soldadura. Tras corroborar que no había fisuras en la placa, decidimos finalmente pasar a la unión entre ésta y el display. Como era de esperarse, la conexión era posible gracias a una cinta de contactos flexible, que iba desde un zócalo situado en la placa hasta el interior de la cubierta del display. Esto último complicaba seriamente un eventual reemplazo de la cinta, dado que, de ser necesario, deberíamos practicar un despiece total de la pantalla, con los riesgos que esto implica. Recorriendo detenidamente el trazado de la cinta, hallamos

Figura 4 - Para trabajar cómodamente, debemos fijar la cinta a la superficie de la mesa, usando cinta adhesiva.

Figura 5 - Por medio de un cutter, raspamos muy suavemente la capa que cubre los conductores, hasta exponer el cobre.

Figura 6 - Una vez expuesto el cobre, aplicamos una pequeñísima dosis de estaño, para fijar el conductor nuevo.

Figura 7 - El nuevo conductor se extrae de un cable común, tratando de que el hilo sea lo más fino posible.

Figura 8 - Ahora aplicamos otra pizca de estaño pero esta vez, sobre ambos extremos del conductor.

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Mantenimiento de Computadoras una fisura propia de un rasguño, al parecer, causado durante el proceso de armado de la cámara. Esto es muy común de encontrar, debido a que, en ocasiones, el montaje de la cubierta plástica que cubre la unidad “muerde” una parte de la cinta, y entonces genera una avería que, con el tiempo, se hace notoria. Analizando la continuidad con un téster, pudimos corroborar que, efectivamente, había un corte en dos de sus conductores.

La Reparación Tal como comentamos, nos enfrentamos aquí con dos problemas: la dificultad para conseguir un repuesto exacto y, de ser esto posible, lo complicado del proceso de reemplazo. La solución más rápida y práctica era, entonces, una reparación artesanal de los conductos dañados. Cabe aclarar que todo este proceso debe realizarse con suma paciencia y cuidado, efectuando cada paso con la delicadeza necesaria como para no provocar un mal mayor.

Figura 9 - Con ambos puntos y extremos estañados, situamos el hilo de cobre de manera que cada extremo coincida con el punto de soldadura, y aplicamos una dosis de calor para fundirlos.

Figura 10 - Una vez terminado el trabajo, el nuevo hilo conductor recorrerá la pista por encima y ofrecerá un nuevo recorrido a la información.

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Primero hay que retirar la cinta. En este caso, es posible liberarla del zócalo tirando hacia atrás las dos lengüetas que se encargan de sujetarla. Como el otro extremo está fijado a la pantalla, resultó más práctico retirar esta parte completa. Una vez que tenemos la cinta liberada, la situamos sobre la mesa de trabajo y la estiramos para fijarla a la superficie mediante una cinta adhesiva. El siguiente paso es marcar dos puntos, antes y después del corte. Sobre ellos utilizamos un cutter para raspar muy suavemente la zona, hasta remover la capa aislante y dejar el cobre al descubierto. Esto hay que hacerlo suavemente y con mucho cuidado, para evitar dañar aún más ese sector. Con el cobre ya descubierto en ambos puntos, tomamos un retazo de cable conductor de cobre, lo pelamos y cortamos uno de sus hilos (del más fino posible), con el fin de cubrir la distancia entre los dos puntos. Luego aplicamos una pizca de estaño a cada extremo del hilo, y hacemos lo propio sobre los puntos descubiertos de la cinta. Esto debe realizarse con un soldador de punta de cerámica bien fino, y con el máximo calor, para que el tiempo de exposición sea el menor posible. Para terminar, situamos cada extremo del hilo sobre el punto correspondiente y, aplicando calor otra vez, dejamos que la fundición del estaño los una, y así genere un camino alternativo para la información. Para proteger los conductores ante futuros raspones, podemos envolverlos con cinta adhesiva transparente, con cuidado de no generar un bulto que impida luego rearmar el equipo. ✪

MONTAJE

Implementación de un Semáforo con la Tarjeta de Adquisición de Datos Nuevamente proponemos una aplicación más que podemos implementar sobre la “Tarjeta de Adquisición de Datos” (también llamada “Tarjeta Entrenadora PIC16F87X” Clave ICA-022, publicada en Saber Nº 242). Proyectamos el control de un cruce vehicular mediante semáforos; por lo tanto, se tiene que diseñar la secuencia con la que deben encenderse o apagarse las luces de cada uno de los semáforos.

Ismael Cervantes de Anda, Docente ESCOM IPN e-mail: [email protected]

P

ara controlar la secuencia del encendido de cada una de las lámparas de los semáforos, se tiene que emplear una base de tiempo para que sean establecidos los distintos tiempos que están involucrados con cada una de las luces (verde, ámbar o rojo) del semáforo. La base tiempo que será empleada se diseñará en base a una herramienta interna que poseen los microcontroladores PIC, como lo son los “timers”, por lo que en el transcurso del presente artículo se mostrará la manera

Figura 1 - Crucero controlado por los semáforos.

en que se configura el timer de 8 bits de los PICs. En primera instancia explicaremos el aspecto físico que guarda el crucero en el que colocaremos los semáforos. De la figura 1 observamos que el crucero está compuesto por 3 vialidades que tienen que ser controladas, de la misma manera sobre la figura 1 se muestran los diferentes desplazamientos que pueden seguir los vehículos una vez que se encuentren enfrente de sus correspondientes semáforos; por lo tanto, éstos tienen que ser sincroniza-

dos de manera adecuada y para ello nos basaremos en las figuras 2, 3 y 4 para explicar cada una de las posiciones que adquieren los semáforos. Los semáforos tienen que comenzar a trabajar de algún modo, por lo que se propone que los vehículos que se encuentran sobre las vialidades 1 y 2, les sea permitido el paso de tal manera que se puedan desplazar tal como se ilustra en la figura 2. Después de un tiempo considerable de permitir la circulación de vehículos sobre

Figura 2 - Disposición de los semáforos para permitir el paso de los vehículos sobre las vialidades 1 y 2.

Figura 3 - Disposición de los semáforos para permitir el paso de los vehículos sobre la vialidad 1 y además dar vuelta a la izquierda.

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Montaje

Figura 4 - Disposición de los semáforos para permitir el paso de los vehículos sobre la vialidad 3.

vialidad 3, mostrándose la nueva condición del crucero en la figura 4, en la que también se ilustra cuál será el desplazamiento de los vehículos. Cuando se termina el tiempo en el que se permite el paso de los vehículos de la vialidad 3, la lámpara verde del correspondiente semáforo realiza 3 parpadeos, para posteriormente encender la luz ámbar, y por último la lámpara roja, trayendo esto como consecuencia que se vuelva a repetir todo el proceso nuevamente desde la condición de los semáforos mostrada en la figura 2. Para una mejor comprensión de las secuencias realizadas en conjunto por las lámparas de los semáforos, incluyendo la interacción de todas ellas, es necesario asignarle un nombre a cada uno de los semáforos para una mejor referencia, tal como se ilustra en la figura 5. Por otra parte, para programar de manera adecuada al microcontrolador PIC para que éste realice la tarea de controlar el encendido y apagado de las lámparas del semáforo, es recomendable utilizar un diagrama de tiempos para sincronizar totalmente a cada una de las luces, el diagrama de tiempos que emplearemos es del mismo tipo que lo que se utilizan para programar PLC, y es mostrado en la imagen de la figura 6. En el diagrama de tiempos, ilustrado en la figura 6, se muestran las luces que componen a cada uno de los semáforos (R = Rojo, A = Ámbar, V = Verde y una fle-

las vialidades 1 y 2, la luz verde del semáforo que controla la vialidad 2 comienza a parpadear para dar la indicación de que el tiempo que tiene este semáforo está terminando (para la luz verde), después de 3 parpadeos, se enciende la luz ámbar para posteriormente encender la luz roja. Cuando enciende la luz roja en el semáforo que controla la vialidad 2, al mismo tiempo se enciende una indicación en el semáforo que controla la vialidad 1, para indicarle a los vehículos que así lo requieran, que pueden dar vuelta a la izquierda tal y como se ilustra en la figura 3. Cuando ha transcurrido un buen tiempo bajo la condición en la que se encuentra el crucero en la figura 3, la lámpara verde del semáforo que controla la vialidad 1 realiza 3 parpadeos, para indicar que esta condición está por terminar. Posteriormente se enciende la lámpara ámbar y posteriormente la luz roja. Cuando se enciende la lámpara roja del semáforo que controla la vialidad 1, al mismo tiempo se enciende la luz verde del semáforo que controla la Figura 5 - Identificación de los semáforos.

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cha), teniendo en total 3 y ubicados sobre el crucero de acuerdo a la ilustración de la figura 5. En la parte superior del diagrama de tiempos se encuentra una serie de números que van del 1 al 10, teniendo la labor de indicar en dónde comienza el estado en el cual deben encontrarse las lámparas del semáforo. En la parte derecha del diagrama de tiempos, se encuentra la identificación de las terminales del microcontrolador que controlarán a sus correspondientes lámparas. En la parte inferior del diagrama de tiempos se encuentra el valor de tiempo que durarán encendidas (o apagadas) las lámparas del semáforo. Del diagrama de tiempos es muy fácil determinar cuál bit de las terminales de los puertos del microcontrolador que se encuentran controlando las lámparas del semáforo, deben encenderse o apagarse, y ya sólo resta mantener de cada uno de los estados, el tiempo que se marcó en el diagrama de tiempos. Cabe resaltar que antes de apagarse cada una de las lámparas verdes, éstas parpadean en total 3 veces, mostrándose esta actividad en los estados 5, 2 y 8 del diagrama de tiempos controlando de forma respectiva a los semáforos 1, 2 y 3. Posterior al apagado de las lámparas verdes se realiza la activación de las lámparas de color ámbar, cuya duración en tiempo es muy corto con respecto del

Figura 6 - Diagrama de tiempos que controla el encendido y apagado de las lámparas del semáforo.

Semáforo Microcontrolado tiempo que duran encendidas cualquiera de las lámparas verdes (estados 6, 3 y 9 del diagrama de tiempos de la figura 6, y controlan de manera respectiva a las lámparas ámbar de los semáforos 1, 2 y 3). Cuando se termina el tiempo que les corresponde estar encendidas a las lámparas ámbar, éstas se apagan provocando que sean encendidas de manera respectiva las lámparas de color rojo, y de igual manera éstas se mantienen encendidas durante un determinado tiempo, y al término de éste se apagan, para dar paso al encendido nuevamente de la correspondiente lámpara de color verde. Cabe aclarar que en el semáforo 1 se tiene la indicación de una lámpara con una flecha, junto a la lámpara de color verde, en este caso la indicación de la flecha se enciende cuando la lámpara roja del semáforo 2 también se enciende. Por otra parte el control de todas las lámparas del semáforo, se realiza de acuerdo al tiempo que duren encendidas las luces de color verde de los semáforos y, por supuesto, de su extensión que son las lámparas de color ámbar; por lo tanto, el tiempo que duren encendidas las lámparas

rojas depende de la condición de siga de los semáforos. En esencia, lo más complicado para el programa que habrá de agregarse al microcontrolador PIC, no representa mayores complicaciones, ya que tan sólo nos tenemos que dar cuenta de cuál terminal de los puertos del PIC deben encenderse y cuáles deben apagarse. El control principal radica en establecer, de manera adecuada, la temporización de cada uno de los estados del diagrama de tiempos ilustrado en la figura 6, teniéndose para esta actividad el empleo de los “timers” que posee el microcontrolador PIC, y en especial el timer de 8 bits que es del que explicaremos, a continuación, la manera en que se configura. Configurar el timer de 8 bits es de las actividades más sencillas que se tienen que realizar en un microcontrolador PIC, y de hecho la actividad más compleja se realiza después, cuando se escribe el código de la interrupción correspondiente. Dejemos de momentáneamente esta explicación y centrémonos en la actividad de configurar el timer de 8 bits. El registro principal que se tiene que intervenir para configurar al timer de 8 bits

(también conocido como timer0), es el identificado como “OPTION REG” y en él se configuran los bits que se muestran a continuación: El bit 5 se coloca en estado lógico “0”, y se identifica como T0CS (Bit selector del origen del reloj del TMR0), a continuación se expresan las posibilidades de configuración del bit 5: 1 = Transición en el pin RA4/T0CKI 0 = Ciclo de reloj Interno (CLKOUT) El bit 3 se coloca en estado lógico “0”, y se identifica como PSA (Bit de asignación del Prescaler), a continuación se expresan las posibilidades de configuración del bit 3: 1 = El Prescaler es asignado al WDT 0 = El Prescaler es asignado al módulo Timer0 Los bits 2, 1 y 0 se colocan en los estados lógicos “1”, “0” y “1”, y se identifican como PS2, PS1 y PS0 (Bits selectores del rango Prescaler), a continuación se expresan las posibilidades de configuración de los bits 2, 1 y 0: ver tabla 1. Los demás bits del registro OPTION

Figura 7 - Conexión de la tarjeta de adquisición de datos, para controlar un semáforo.

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Montaje Figura 8 - Detalle del registro OPTION_REG. REG que no se describieron se dejan en estado lógico “0”, por otra parte el detalle de este registro se muestra de manera completa en la imagen de la figura 8. Pasando a otra parte de la configuración del timer0, se tiene que hacer uso del manejo de las interrupciones cada vez que el registro “TMR0” sufre un desbordamiento de sus datos (pasa del valor FF al 00), este desbordamiento es causado por la ejecución de las instrucciones en el microcontrolador, y de acuerdo al prescaler se requerirá de un cierto número de ciclos de instrucción para que se vaya incrementando de 1 en 1 los valores del registro TMR0. El prescaler que se ha seleccionado para la presente aplicación es el de 64. Cada vez que se desborda el registro TMR0 se tiene que producir una interrupción para “avisar” que se ha completado un ciclo de tiempo bien establecido, este ciclo de tiempo se calcula de la siguiente manera: Ciclo de tiempo = (64 µseg)*(256 conteos para que se desborde el registro TMR0) Lo cual arroja un tiempo de 16.38 mseg. Esto quiere decir que cada 16.38 mseg se produce una interrupción, por lo que para establecer un tiempo base de 1 segundo tenemos que realizar la siguiente operación para determinar el número de interrupciones que se requieren: Número de Interrupciones = = 1 / 16.38 mseg = 61.035 interrupciones Para efectos prácticos tomamos la cantidad de 60 interrupciones, para generar un tiempo base de 1 segundo. Claro que para esto estamos considerando un oscilador a cristal con un valor de 4MHz, y dicho sea de paso, que este tiempo no genera exactamente 1 segundo, pero es muy cercano. En la rutina de interrupción del microcontrolador se tiene que agregar un contador del número de interrupciones que se van generando, y cuando éste llegue a un

valor de 60 debe incrementarse en una unidad el correspondiente contador de segundos. La manera de configurar las interrupciones es por medio del registro identificado como “INTCON” del cual se manipulan los siguientes bits: El bit 7 se coloca en estado lógico “1”, y se identifica como GIE (Habilitación Global de las Interrupciones), a continuación se expresan las posibilidades de configuración del bit 7: 1 = Habilita todas las interrupciones no enmascarables 0 = Deshabilita todas las interrupciones El bit 5 se coloca en estado lógico “1”, y se identifica como T0IE (Habilita la interrupción por desbordamiento en el TMR0), a continuación se expresan las posibilidades de configuración del bit 5: 1 = Habilita las interrupciones del TMR0 0 = Deshabilita las interrupciones del TMR0 Los demás bits del registro INTCON no se emplean, por otra parte el detalle de este registro se muestra de manera completa en la imagen de la figura 9. En la tabla 2 se muestra el código completo para programar al microcontrolador PIC, con el control de un crucero por medio de semáforos. También lo puede bajar de internet con la clave dada en la figura 10. En el programa del microcontrolador PIC se muestra de manera detallada cada una de las partes que conforma tanto a la configuración, como a cada uno de los pasos o estados en los que se deben encontrar las lámparas de los semáforos, mismas que se describieron por medio del diagrama de tiempos de la figura 6. En la figura 7 se muestra el diagrama esquemático de conexión de la tarjeta de adquisición de datos hacia las lámparas por medio de transistores, por lo que pueden inclusive emplearse focos incandescentes de 12 VCD para implementar la operación de un semáforo, y sólo a manera de

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Figura 9 - Detalle del registro INTCON. Combinación binaria PS2, PS1, PS0 000 001 010 011 100 101 110 111 Tabla 1

Rango TMR0 1:2 1:4 1:8 1 : 16 1 : 32 1 : 64 1 : 128 1 : 256

Rango WDT 1:1 1:2 1:4 1:8 1 : 16 1 : 32 1 : 64 1 : 128

recordatorio, en la figura 10 se ilustra el diagrama esquemático de la tarjeta de adquisición de datos. Por último, cabe aclarar que el crucero controlado por semáforo (que aquí se está ilustrando) guarda ciertas características, por lo que para una situación más cercana a la realidad, tiene que realizarse el correspondiente análisis y armado del diagrama de tiempos adecuado, pero la metodología aquí mostrada es válida para controlar cualquier semáforo. En la actualidad, en las grandes ciudades en donde se requiere que el fluido de los vehículos sea “inteligente”, el control de los cruceros no se realiza de manera independiente, por lo que deben encontrarse sincronizados. Por eso en la mayoría de los casos existe, en el control de cruceros, un emisor y receptor por radiofrecuencia, que es el encargado de transmitir y recibir el estado en que se encuentran sus respectivos semáforos, pero eso es otra historia en la cual debemos incluir a alguien que sepa y tenga experiencia en sincronizar semáforos, para que nosotros podamos programarlos de manera integral y completa. Hemos sugerido la realización de una aplicación más con la “Tarjeta de Adquisición de Datos” (también llamada “Tarjeta Entrenadora PIC16F87X” Clave ICA-022), por lo tanto, tienen ya en sus manos diversas herramientas completas para perder el temor a programar un microcontrolador PIC, y ahora la invitación es que continúen experimentando y los invitamos a que estén pendientes de las entregas sucesivas ya que continuaremos con el diseño de aplicaciones que les pueden ser muy útiles. Hasta la próxima. ✪

Semáforo Microcontrolado Figura 10 - Diagrama esquemático de la tarjeta entrenadora PIC16F87X cuya descripción y montaje (completo) se explicó en Saber ElectrónicaNº 242 y que Ud. puede descargar de nuestra web: www.webelectronica.com.ar, haciendo click en el ícono password e ingresando la clave “ICA022”, seleccionando la opción “información para socios”

; TABLA 2 - Implementación del programa para el semáforo ;******************************************* ; Autor: Ing. Ismael Cervantes de Anda. ; Semáforo ; Fecha: 04/09/2007 ; PIC: 16F874 ;******************************************** LIST P=PIC16F874 ;******************************************** ; Declaración de Registros ;******************************************* w equ 0x00 tmr0 equ 0x01 status equ 0x03 porta equ 0x05 portb equ 0x06 portc equ 0x07 intcon equ 0x0b pir1 equ 0x0c opsion equ 0x81 trisa equ 0x85 trisb equ 0x86 trisc equ 0x87 adcon equ 0x9f continterrupciones equ 0x20 segundo equ 0x21 contador equ 0x22

parpadeo equ 0x23 contparpa equ 0x24 ;******************************************* ; Declaración de Bits ;******************************************* c equ 0 ;carry / borrow bit ps0 equ 0 ps1 equ 1 z equ 2 ;bit cero ps2 equ 2 toif equ 2 psa equ 3 toie equ 5 tocs equ 5 rp0 equ 5 ;registrer banck select bit rp1 equ 6 ;registrer banck select bit peie equ 6 gie equ 7 ;******************************************** ; Inicio ;******************************************** reset org 0 goto progprin org 4 bcf status,rp0 ;cambiar al banco 0 bcf status,rp1

btfsc intcon,toif goto intertempo retfie ;******************************************** ; Inicio de la interrupción por uso del TIMER ;******************************************** intertempo bcf status,rp0 ;cambiar al banco 0 bcf status,rp1 bcf intcon,gie ;desactivar habilitador general ;de interrupciones. bcf intcon,toie incf continterrupciones,1 movf continterrupciones,w xorlw .60 btfss status,z goto retorna incf segundo,1 clrf continterrupciones retorna bcf intcon,toif bsf intcon,toie bsf intcon,gie clrf tmr0 clrw retfie ;********************************************

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Montaje ; programa principal ;******************************************** progprin bsf status,rp0 ;cambiar al banco 1 bcf status,rp1 movlw 0x00 ;configurar los pines del puer ;to B como salidas movwf trisb movlw 0x00 ;configurar los pines del puer ;to C como salidas movwf trisc ; movlw 0x07 ;habilita entradas o salidas digitales ; movwf adcon1 ;en el puerto a ;-----------------------------------------------------------;Configuracion del timer ;-----------------------------------------------------------bsf status,rp0 ;cambiar al banco 1 bcf status,rp1 bcf opsion,tocs bcf opsion,psa bsf opsion,ps0 bcf opsion,ps1 bsf opsion,ps2 bcf status,rp0 ;cambiar al banco 0 bcf status,rp1 bsf intcon,gie ;activa el habilitador general ;de interrupciones. bsf intcon,toie clrf segundo clrf contador clrf continterrupciones clrf parpadeo clrf contparpa ;-----------------------------------------------------------paso1 ;-----------------------------------------------------------movlw b'11000100' movwf portc movlw b'00000000' movwf portb movlw .120 ;120 segundos movwf contador call rutina_tiempo ;-----------------------------------------------------------paso2 ;-----------------------------------------------------------movlw 0x03 movwf contparpa clrf parpadeo otroparpadeo clrf segundo bcf portc,6 movlw .01 ;1 segundos movwf contador call rutina_tiempo clrf segundo bsf portc,6 movlw .01 ;1 segundos

movwf contador call rutina_tiempo incf parpadeo,1 movf parpadeo,w xorwf contparpa,w btfss status,z goto otroparpadeo ;-----------------------------------------------------------paso3 ;-----------------------------------------------------------clrf segundo movlw b'10100100' movwf portc movlw .10 ;10 segundos movwf contador call rutina_tiempo ;-----------------------------------------------------------paso4 ;-----------------------------------------------------------clrf segundo movlw b'10011100' movwf portc movlw .20 ;20 segundos movwf contador call rutina_tiempo ;-----------------------------------------------------------paso5 ;-----------------------------------------------------------movlw 0x03 movwf contparpa clrf parpadeo otroparpadeo_1 clrf segundo bcf portc,2 movlw .01 ;1 segundos movwf contador call rutina_tiempo clrf segundo bsf portc,2 movlw .01 ;1 segundos movwf contador call rutina_tiempo incf parpadeo,1 movf parpadeo,w xorwf contparpa,w btfss status,z goto otroparpadeo_1 ;-----------------------------------------------------------paso6 ;-----------------------------------------------------------clrf segundo movlw b'10010010' movwf portc movlw .10 ;10 segundos movwf contador call rutina_tiempo ;-----------------------------------------------------------paso7 ;------------------------------------------------------------

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clrf segundo movlw b'01000000' movwf portb movlw b'00010001' movwf portc movlw .30 ;30 segundos movwf contador call rutina_tiempo ;-----------------------------------------------------------paso8 ;-----------------------------------------------------------movlw 0x03 movwf contparpa clrf parpadeo otroparpadeo_2 clrf segundo bcf portb,6 movlw .01 ;1 segundos movwf contador call rutina_tiempo clrf segundo bsf portb,6 movlw .01 ;1 segundos movwf contador call rutina_tiempo incf parpadeo,1 movf parpadeo,w xorwf contparpa,w btfss status,z goto otroparpadeo_2 ;-----------------------------------------------------------paso9 ;-----------------------------------------------------------clrf segundo movlw b'10000000' movwf portb movlw b'00010001' movwf portc movlw .10 ;10 segundos movwf contador call rutina_tiempo ;-----------------------------------------------------------paso10 ;-----------------------------------------------------------goto paso1 ;******************************************* ; Subrutinas ;******************************************* rutina_tiempo clrf tmr0 clrf continterrupciones cont_paso1 movf segundo,w xorwf contador,w btfss status,z goto cont_paso1 return end

MONTAJE

Mini-Robot Pendular Simple Todos los días nos sorprendemos con los avances tecnológicos especialmente en el área de robótica, y a veces nos parece un tanto “mágico” el funcionamiento de algunos ingenios que se van convirtiendo en algo cotidiano en nuestra vida, un ejemplo de esto es el SEGWAY que es un “medio de transporte personal de auto-balance”; sin embargo, esa magia significa todo un trabajo de ingeniería aunado a una batería eficiente, 5 giroscopios, 2 sensores de inclinación, motores y circuitería de control que logran un perfecto balance en sólo 2 ruedas. Nuestra curiosidad ha dado como resultado a nuestro pequeño robot que no transportará gente pero sí nos llevará a emular, en parte, el funcionamiento de este interesante medio de transporte. Autor: Ing. Juan Carlos Téllez Barrera, Docente ESCOM - I.P.N. e-mail [email protected] a inquietud de unos lectores, junto a mi curiosidad, me llevó a construir este pequeño prototipo para que pudiese emular el funcionamiento de lo que llamaremos “Robot pendular”. Esto no tendrá toda la tecnología de un SEGWAY ni tampoco podrá girar en cualquier dirección, lo importante es que el circuito es sencillo, sin uso de microcontrolador, al mismo tiempo que es de bajo costo. Se puede construir con unos cuantos elementos mecánicos y componentes. La importancia del prototipo radica en que cumple una de las premisas de la mini-robótica: “Realizar funciones sencillas pero de manera eficiente”; por lo tanto, su finalidad es únicamente la de mantener una posición vertical. En caso de que se lleve un poco al desbalance, tenderá a recuperar la posición de equilibrio y, con el correcto ajuste, podrá desplazarse a baja velocidad en línea recta sin caerse (por lo menos en un buen tramo).

L

Sirve también como base para hacer pequeños estudios sobre el comportamiento de cuerpos en equi-

Figura 1 - SEGWAY y sus partes principales.

librio y con unos cuantos cambios podríamos lograr que pudiese inclusive, dirigirse en cualquier dirección, pero eso será tema de un artículo futuro. De acuerdo a un experimento clásico de física del péndulo invertido, colocamos una varilla sobre un carrito que está en un riel; al colocarlo en posición de reposo, la varilla, que tiene una masa “m” y longitud “l”, tenderá a caer pivotando sobre el carrito y describir un cierto ángulo. Ese ángulo será la señal de “error” con respecto a la vertical de la varilla. El carrito deberá desplazarse con una respectiva aceleración en dirección de la caída de la varilla para poder compensar la inclinación y lograr que vuelva a su posición vertical, y cuando lo haga, deberá desacelerar para alcanzar una posición de equilibrio. Para ello influye el rozamiento, la masa del carrito, la varilla y por supuesto, no superar un ángulo crítico, el cual significa la inminente caída de la varilla.

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Montaje Lo anterior significa todo un análisis matemático que no haremos, ya que para ello tenemos los libros de física, y como buscamos que el lector sólo entienda el principio básico y construya su robot, lo simplificaremos a la explicación de funcionamiento del circuito y cómo influirá en el modelo mecánico sencillo. Las dimensiones del robot, al ser pequeñas, implica masas pequeñas, razón por la cual nos permite en cierto modo despreciar algunos aspectos y confiar que el mecanismo sea lo más eficiente en cuanto a velocidad y fuerza se refiere. Nuestro robot se compondrá de un solo motor, el cual gobernará con su respectiva reducción mecánica un eje único, donde a cada lado tendremos ruedas de apoyo. El mecanismo de reducción deberá tener la fuerza suficiente para poder mover todo el conjunto, para lo cual usé un sistema de reducción comercial que conseguí en tiendas del ramo de dispositivos electrónicos y robótica; inclusive, he encontrado que algunos juguetes tienen un sistema similar, por lo cual el lector puede utilizar como referencia la fotografía y así poder seleccionar algún mecanismo que pueda rehusar. En caso de no encontrarlo comercialmente, el motor es de 3 volt, parecido al de algunos juguetes (Ver figura 3). El cuerpo estará compuesto por el mecanismo de reducción que podrá ser protegido por algún plástico; en mi caso, usé un roll-on de desodorante para darle un poco más de estética y un par de ruedas de un juguete de construcción (Figura 4). El conjunto mecánico es muy sencillo, pudiéndose construir en unos cuantos minutos. En la parte inferior del mismo, coloqué un peso que le servirá de ayuda para poder balancearse sobre las dos ruedas. Ahora que tenemos a nuestro pequeño “monstruo”, podemos comenzar con la circuitería y los sensores que se requieren (Figura 6). Como principio para balancear a nuestro

robot, requerimos un sensor para monitorear la vertical, por lo cual recurro a dos sensores de reflexión RPR-359F (Figura 7). Son similares al ya clásico CNY70, pero toleran un poco más de distancia para la reflexión del haz infrarrojo. El lector podrá sustituirlos por un emisor y receptor infrarrojo normal o inclusive con un diodo emisor de luz (Led) y un fototransistor, pero se vería afectado por la luz del lugar donde se pruebe. Se colocaría un sensor al frente del robot y otro en la parte posterior apuntando hacia el suelo y con la misma distancia de separación, tanto con respecto al eje de las ruedas como hacia el suelo, que esté entre 0.5 y 1 centímetro.

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Esta distancia hacia el suelo permite que la inclinación del robot no supere su ángulo crítico, en el cual no pueda encontrar su vertical. Para mi prototipo el ángulo no superaba los 5 grados de inclinación con respecto a la vertical. Como ya se habrán imaginado, al inclinarse el robot hacia el frente por ejemplo, el sensor reflectivo correspondiente tendrá una mayor reflexión al acercarse más al suelo; por lo tanto, el sensor posterior se alejará teniendo

Figura 4 - Antes del ensamble.

Figura 2 - Modelo de péndulo invertido.

Figura 5 - Después del ensamble y con los sensores incluidos.

Figura 3 - Motor usado y su reducción mecánica.

Figura 6 - Contrapesos y Sensores.

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Mini-Robot Pendular Simple

Figura 8 - Esquema del robot.

Figura 7 - Sensor RPR-359F.

Figura 9 - Diagrama completo del circuito.

menor reflexión, provocándose con lo anterior una diferencia que sería el error proporcional a la inclinación. Al mismo tiempo nos da la información de hacia dónde es la inclinación. Para encontrar la posición de equilibrio, el robot tendrá que avanzar para compensar la inclinación y en el momento que alcance el equilibrio los dos sensores tendrán prácticamente el mismo índice de reflexión; por lo tanto, el robot tenderá a balancearse compensando esos errores. Suena sencillo, pero el control deberá invertir alternadamente el giro del motor y puede entrar el sistema en oscilación hasta caer. El sistema es cerrado, es decir que continuamente monitorea la inclinación y ésta es compensada, por lo cual, para evitar la oscilación, los movimientos deberán ser proporcionales, es decir, más error: más desplazamiento, menor inclinación menor desplazamiento. Esto lo lograremos controlando el sentido y la velocidad del motor mediante el PMW (Modulación por Ancho de Pulso), algo muy similar usado en los servomotores de modelismo, para lo cual el circuito es el siguiente (Figura 9). Tenemos, en primer lugar, un generador

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Montaje

Figura 10a - Señales de sensor iguales y su salida de los comparadores.

Figura 10b. Señales de sensor diferentes y su salida de los comparadores.

Figura 10c. Salidas de los comparadores y la resultante una vez aplicadas al L293D.

de onda triangular formado por dos OPAMP del LM324, con una frecuencia de 1.7kHz y una amplitud máxima de 3.5 volt y una mínima de 1 volt. Esta señal será aplicada vía un preset P1 para ajustar la sensibilidad a dos comparadores formados por los dos OPAMP restantes. La señal será aplicada a las entradas inversoras y las señales de los sensores de reflexión S1 y S2 se aplicarán a las entradas no inversoras, de tal modo que la comparación de los niveles de reflexión al compararse con la señal triangular nos darán en la posición de reposo dos señales cuadradas de la misma relación de trabajo. Posteriormente esta señal será aplicada a un puente H que podemos implementarlo con el L293D. De acuerdo a la teoría de este dispositivo, si aplicamos ambas señales a las entradas A y B, al ser iguales, obtendremos que la salida de potencia hacia el motor sólo mantendrá el estado de frenado electrónico del motor por estar en equilibrio. Al entrar en desbalance, los niveles de comparación cambiarán, dando con ello que las señales cambiarán su relación de trabajo: una aumentará el estado en alto y la otra lo disminuirá, pero manteniendo la misma frecuencia. Como las señales están sincronizadas, si las comparamos, obtendremos algo interesante. Es que al aplicar las señales al L293D, nos daremos cuenta que serán aplicados pulsos al motor, los cuales serán

proporcionales al error en la inclinación, pero ese error también determinará el sentido en el cual deberá girar el motor; por lo tanto, como resultado tendremos que será aplicada la señal de PMW al motor que será proporcional al error y el sentido en forma correcta (Figura 10), por lo cual nuestro robot logrará mantener la vertical sin tener que realizar un sesudo análisis matemático, ni usando la teoría de control clásica.

El no usar formalmente las herramientas matemáticas clásicas nos llevará a una serie de consideraciones para nuestro robot. El ajuste de P1 permitirá ajustar dentro de un pequeño intervalo la sensibilidad de respuesta de nuestro robot, aunque dependerá en gran medida del tipo de mecanismo de reducción usado. Recomiendo que la relación de reducción para un motor de 10000 RPM sea de 1:120 como media.

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Figura 11 - Propuesta de circuito Impreso para el robot.

Mini-Robot Pendular Simple Aquí quizá influirá también el tamaño de las ruedas y yo usé una de 5.5 cm. Cómo podremos hacer ajustes, de acuerdo al funcionamiento de nuestro robot, observé que si aumentamos la altura del robot, por ejemplo con un delgado tubo de cartón, le es más “fácil” mantener la vertical por más tiempo sin entrar en oscilación. Esto es porque el centro de masa del robot se desplaza un poco hacia arriba, por lo cual no cae tan rápidamente. Esto pueden comprobarlo tratando de equilibrar en un dedo un lápiz y luego traten Figura 12 - Vista de los componentes. con una vara larga, entonces me darán la razón. Ya que drá compensar de forma empírica para el diseño del circuito no fueron con estos trucos. Es por lo anterior consideradas las masas a desplazar que la mini-robótica nos permite hani la potencia requerida, es por ello cer algunas excepciones y como reque nos enfrentamos a estos deta- sultado el lector tratará de buscar, lles que la curiosidad del lector po- una vez funcionando su prototipo,

las razones del porqué del funcionamiento, e incentivar el estudio formal. Por ello, me encanta usar la mini-robótica como material de apoyo al estudio. Como punto final, la circuitería y las baterías no van inmersas en el robot. Usé a manera de “cordón umbilical” delgados cables conectados a la parte superior del robot hacia la circuitería, tal y como se ve en la imagen, de tal forma que podremos hacer los pequeños ajustes en pleno funcionamiento. Presento la propuesta para un impreso con el circuito completo en las figuras 11 y 12. El funcionamiento es satisfactorio y sobre todo didáctico, espero sus observaciones y recomendaciones, sobre todo en sus propuestas de proyectos, ya que de ahí presentaremos proyectos que les sean de su interés e inquietud. Hasta la próxima. ✪ Lista de Materiales Motor de juguete con reducción 1:100 1 par de ruedas 2 Sensores reflectivos RPR-359F 1 C.I. LM324 1 C.I. L293D R1, R3 Resistor de 220Ω R2, R4 Resistor de 10kΩ P1 Preset 10kΩ R5 Resistor de 330kΩ R6 Resistor de 220kΩ R7 Resistor de 220kΩ R8 Resistor de 330kΩ R9 Resistor de 10kΩ Todos los resistores de 1/4W C1 22nF

Figura 13 - Robot con el circuito de prueba externo unido por cable.

Varios: Placa de circuito impreso, soldador, estaño, cables, caja para montaje, etc.

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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: Hola me dirijo a Uds. para hacerles la siguiente consulta: tengo un transmisor y un receptor de 300MHZ y quisiera saber si puedo utilizarlos para transmitir video, ya que mi interés es de utilizarlo en un proyecto de róbotica. Si se puede díganme cómo puedo hacer para adaptar la señal de video al transmisor y cómo recuperarlo en el receptor o si tuviera algún circuito de aplicación parecida. Sé que hay varios circuitos de transmisores, pero éstos transmiten en los canales 2 a 6 y cualquiera que tenga un TV común puede ver la señal. También sé que existen, en el mercado, cámaras inalámbricas con sus respectivos receptores. pero éstas están un poco caras,.y la verdad que me gustaria utilizar estos módulos que yo mismo construí, ya que como Ud. sabrá las cosas hechas por uno mismo dan mayor satisfacción. Agradeceré su respuesta y cualquier ayuda que pueda brindarme. César Darío Quinteros Respuesta: Hola, para transmitir video precisás un modulador de video en el TX y un demodulador en el RX, con todas sus etapas (FI, sincronismo, etc) con lo cual tenés que construir un TV o monitor del lado del RX. El TX es más sencillo y publicamos varios (para canales bajos de VHF) pero el hecho de que tengas un TX y RX en 300MHz no ayuda demasiado en el proyecto que querés montar, salvo que el TX sea potente con lo que vas a tener mayor alcance. En síntesis, buscá en nuestra web proyectos que digan Tx de video. Para receptor no se me ocurre mucho, salvo lo que te comenté. Hay circuitos integrados que ya hacen toda esa tarea y hasta se venden TVs ByN chicos muy baratos, pero no sé bien qué es lo que precisás. Espero haber sido de ayuda . Pregunta 2: Hola que tal? ví por ahí una revista en la portada ”analizador de espectro”, pero no sé cuál es. Por otra parte solicité el sofware gratuito para diseño de impresos que me indicaron,

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pero ese correo no existe porque me rechaza el envío. Si pudierán ayudarme. Muchas gracias. Jorge Pulido Respuesta : En nuestra web, en el buscador, coloca "analizador de espectro" y te va a llevar al artículo. Sobre el software, buscá en la sección "password" colocando la clave "aiwa15", seleccionando la opción "información para socios". Pregunta 3: Hola, querida Editorial Quark y en especial al ing. Horacio D. Vallejo: Mi consulta es sobre el desbloqueo de celulares, concretamente quería saber cómo desbloquear el celular NOKIA 6101, el programa y cable que necesito, etc, y los pasos para realizar el desbloqueo. No puedo despedirme sin felicitarlos por el maravilloso camino que elegieron, que es el de la ENSEÑANZA DE LA ELECTRONICA. Muchas gracias por el tiempo prestado al responder esta consulta. Rivera Elio Eduardo Respuesta: Si bien no lo hemos probado, creeríamos que el Freia permite liberarlo, el cable lo tenés que armar en base a Tx, RX y GND del manual de servicio. Pregunta 4: Soy lector habitual de Saber Electrónica, compré el kit donde viene la caja RS232, necesito me orienten dónde puedo comprar los distintos tipos de cables o insumos que se usan para liberar los móviles. Muchas gracias. Pablo Socaire Respuesta: Publicamos diferentes notas en las que explicamos cómo hace el usuario para armar los conectores del teléfono a la caja. Incluso, en el CD de la caja vienen algunos diagramas. Podés buscar en nuestra web el modelo que precises. Gracias Pregunta 5: Hola, les hago esta consulta porque me estoy rompiendo la cabeza y no puedo solucionar este problema: armé la caja rs232 que publican Uds. para usar con los celulares. Se armó basado en el esquema del CLUB SE. El impreso es el mismo que ustedes proponen. Ahora bien, yo supongo que todo está bien montado. Esto sigue así: inicio pc (win xp y dual core y 1gb de memo, así que no es poca máquina) enchufo la interface al puerto com: se enciende el led de tx que viene de pines 1y2 de db9 desde la pc. el led de alimentación no prende. Intenté así cómo estaba, de liberar un siemens C66 sw version:34 y nada (aplicación sst). Midiendo con multímetro digital me da estos resultados: mido la tensión en pines 1y2 de

db9 que viene de la PC y me da 2,70V. En la entrada del 78l05 hay sólo 1,75V y en el pin de salida del 78l05 hay sólo 1,15V (ni siquiera para encender el led). Tengo el lector de tarjetas sim que construí hace un tiempo, así que lo prové por si anduviera mal el puerto y leyó la sim de mi teléfono, así que no creo que sea el puerto serial. Alguna sugerencia? Especifica si es posible. Hay algo mal en el plano? qué me aconsejan? Gracias. Jorge Partesano Respuesta: Hola, los pasos indicados están bien, sólo que el C66, en algunos modelos, requiere hacer un test point. En el botón HELP del SST hay una opción de test point. Fijate. Pregunta 6: La pregunta que quería hacerles es sobre el artículo amplificador de audio de 20W con ecualizador que se publicó en la revista Nº237 de Saber Electrónica. En ese artículo ustedes muestran un ecualizador y yo quería saber si me podrían decir qué tipos de filtro usó para hacerlo. Espero su respuesta. Gracias. Cristian Traverso Respuesta: Redes RC que actúan sobre diferentes frecuencias, de modo de variar la ganancia a la entrada del TDA2002 en tramos ajustables por el operador. Pregunta 7: Hola, tengo el cable para el Motorola C115.Y los programas del CD, C115 unlocker y el E88Dm tool v7, y todos los archivos. Cuando conecto a la pc la caja no desbloquea y sólo aparece el led rojo encendido. Cómo tienen que estar los jumpers? En dónde conecto el RJ11 en Siemens o en Nokia?. Por último, el cable del C115 fuciona para el C200 ambos de Motorola también? Ya probé con y sin los jumpers puestos y en las 2 fichas, pero nada. Sé que son muchas preguntas pero espero puedan respondérmelas. Gracias por adelantado. Nota: bajé unos felx para C200 y C115 pero igual no sé como van las conexiones. Jorge S. Bonja Respuesta: Hola Jorge. El cable sí sirve. Si armastes vos el cable, fijate de invertir los cables Tx y RX, otro posible problema es que el tope del conector sea grande y haga que no entre del todo dicho conector en el teléfono y no esté haciendo contacto. Se conecta en el conector de Siemens y debe estar sin Jumper. ✪✪✪✪