Saber Electrónica N° 266 Edición Argentina

EDICION ARGENTINA - Nº 266 Director Ing. Horacio D. Vallejo Producción José María Nieves Columnistas: Federico Prado Luis Horacio Rodríguez Peter Parker Juan Pablo Matute En este número:

Ing. Alberto Picerno Ing. Alberto Picerno Pablo Hoffman Martín Szmulewicz Guillermo Necco Carlos Alberto Morales Rivera EDITORIAL QUARK S.R.L. Propietaria de los derechos en castellano de la publicación mensual SABER ELECTRONICA Herrera 761 (1295) Capital Federal T.E. 4301-8804 Administración y Negocios Teresa C. Jara Staff Olga Vargas Hilda Jara Liliana Teresa Vallejo Mariela Vallejo Diego Vallejo Ramón Miño Ing. Mario Lisofsky Fabian Nieves Sistemas: Paula Mariana Vidal 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.

DEL DIRECTOR AL LECTOR CUANDO SER IGNORANTE ES ABRUMADOR Bien, amigos de Saber Electrónica, nos encontra mos nuevamente en las páginas de nuestra re v i s t a predilecta para compartir las novedades del mundo de la electrónica. Hace más de 10 años que “experimento”, práctico y adquiero experiencia con teléfonos celulares y al día de la fecha aún sigo siendo un ignorante en el tema. Desde el año 2001 dicto seminarios y cursos sobre mantenimiento, reparación y liberación de teléfonos móviles y a la fecha debo haber estado al frente de más de 60 cursos en, por lo menos, 7 países y aún sigo aprendiendo de los alumnos asistentes. Llevo escritos 7 libros referentes a telefonía celular (actualmente estoy preparando un Manual de Pericias en Telefonía Celular, como coautor de Jorge Rubén Rodríguez, quien utiliza las técnicas mencionadas en el texto en el Gabinete Pericial y Dependencias Policiales de Santa Fe, República Argentina). Hemos preparado unos 20 CDs multimedia con teoría, videos, guías prácticas, programas, archivos de sistema, accesorios y demás información destinada a “enseñar” a principiantes y a brindar herramientas a técnicos y profesionales pero siempre hay temas nuevos para investigar y desarrollar. Actualmente ofrecemos 3 paquetes educativos con diferente material de aprendizaje, herramientas, instrumentos y hasta cables de conexión de los teléfonos más empleados pero sentimos que aún nos falta mucho por hacer y ofrecer a nuestros lectores y socios del Club Saber Electrónica. Es imposible enseñar a liberar móviles como simples “recetas de cocina” y porque aún se siguen encontrando en negocios de celulares modelos antiguos como el Siemens A53, o el Motorola V3, o el Nokia 3220 o el Sony Ericsson K750. Claro está que el material que ofrecemos en los paquetes educativos posee información técnica de reparación sobre el Iphone 3G (esta edición, por ejemplo, muestra cómo se desarma un Ipone 3GS), el Nokia N95, lel BlackBerry 8220 y otros modelos actuales pero a la hora de dictar cursos “desde cero” se debe comenzar desde el principio y explicando la mayor cantidad de técnicas posibles. De lo que estamos seguros es que nuestros lectores tienen alternativas para capacitarse si es que tienen realmente ganas y/o necesidad de hacerlo y que sólo deben revisar exhaustivamente cada paquete educativo que ofrecemos para saber cuál es el que le conviene adquirir. Es por eso, estimado lector que le sugerimos que no compre si no está seguro… primero baje gratuitamente el material que está en nuestra web (que es todo el material que también tenemos a la venta, pero que Ud. puede bajar sin costo) y cuando esté convencido que tener todo el material en forma ordenada y en formato multimedia le puede ser de utilidad, entonces y sólo recién entonces, decídase a adquirir el material de su conveniencia. Escribo este editorial porque tengo la sensación que muchas personas quieren “recetas simples” para aprender a liberar o reparar un móvil y yo simplemente me declaro IGNORANTE para preparar material educativo que no capacite y me ABRUMA que no acepten mi convicción de querer enseñar con fundamentos.

¡Hasta el mes próximo!

Ing. Horacio D. Vallejo

SABER

EDICION ARGENTINA

ELECTRONICA

Año 23 - Nº 266 SEPTIEMBRE 2009

Ya Ya está está en en Internet Internet el el primer primer portal portal de de electrónica electrónica interactivo. interactivo. Visítenos Visítenos en en la la web, web, yy obtenga obtenga información informacióngratis gratiseeinnumerables innumerablesbeneficios. beneficios.

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

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ARTICULO DE TAPA Lector y decodificador de código de barras. Sistemas de lectura y cuantificación

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LIBRO DEL MES CLUB SE Nº 56. Proyectos prácticos con PIC 16F87/77

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RADIOARMADOR Instalación de antenas de VHF y UHF para ver toda la TV por aire

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SERVICE Curso de funcionamiento, mantenimiento y reparación de amplificadores de audio digitales - Lección 16 Montaje de un amplificador de 50W reales

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LABORATORIOS VIRTUALES Cómo importar librerías en PCB WIZARD 3

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CUADERNO DEL TECNICO REPARADOR Reparación de teléfonos celulares. Guía de desarme de iPHONE 3G / 3GS Reparación de las zonas de memoria de un teléfono celular

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MONTAJES Osciloscopio por USB de 40MHz. Segunda parte Circuitos prácticos para ahorrar consumo en proyectos con PICs de 8 patas Variador de velocidad para motor C.C. Amplificador para infrarrojos

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AUTO ELECTRICO Descripción de la interfase OBDII. Parte 3: Descripción de los comandos AT para generar programas en OBDII

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MICROCONTROLADORES Programación de PIC 12F629 / 675

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

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

I m p res ión: WEBEN S. A. - Moreno 165 - Lanús- Bs. As. - Arg e n t i n a

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Uruguay RODESOL SA Ciudadela 1416 - Montevideo 901-1184

Publicación adherida a la Asociación Argentina de Editores de Revistas

ARTÍCULO

DE

TAPA

El código de barras es un sis tema que consta, general mente, de una serie de líneas y espacios paralelos de dife rente grosor. Puede servir para identificar los produc tos, llevar un control exacto del inventario, operaciones de carga y descarga de mercaderías, agilizar las ventas, y en todo aquello que involucre recolección y manipula ción de datos. Los datos almace nados pueden ser captados de manera rápida y precisa. Incluso, se pueden incorporar sistemas automáticos de captura de datos para controlar los movimientos de las mercan cías enviadas o recibidas. Este sistema proporciona un método simple y fácil para codi ficar la información tanto numérica como de texto, que puede ser leída por lectores electrónicos. Existen varias formas de implementar sistemas de lectura, capta ción, decodificación y cuantificación del elemento leído, ya sea mediante la utilización de códigos normalizados o propios. En este artículo veremos cómo se define un códi go de barras, qué elementos se emplean para leerlos, cuáles son las interfases usuales y qué tipo de software es recomendado para cada aplicación. También proponemos la implementación de un “lápiz lector” experimental, daremos una aplicación con PIC y describiremos un decodificador de código de barras multipropósito. Informe preparado por: Ing. Horacio Daniel Vallejo [email protected]

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Artículo de Tapa Introducción El Código de Barras es un arreglo en paralelo de barras y espacios que contiene información codificada en las barras y espacios del símbolo. Esta información puede ser leída por dispositivos ópticos, los cuales envían la información leída hacia una computadora como si la información se hubiera tecleado. Los sistemas que utilizan código de barras se conocen como Sistemas de Identificación Automática (Auto ID). Se describen, a continuación, los principales equipos y accesorios requeridos por estos sistemas. Algunas de sus ventajas sobre otros procedimientos de colección de datos son: Se imprime a bajos costos. Permite porcentajes muy bajos de error. Los equipos de lectura e impresión de código de barras son flexibles y fáciles de conectar e instalar. Se puede decir que el código de barras es una excelente tecnología para implementar un sistema de colección de datos mediante identificación automática, y presenta muchos beneficios, entre otros.

Es posible codificar en categorías a la información. Las aplicaciones del código de barras cubren prácticamente cualquier tipo de actividad humana, tanto en industria, comercio, instituciones educativas, instituciones médicas, gobierno, etc. Control de material en proceso. Control de inventario. Control de tiempo y asistencia. Implementación de sistemas de punto de venta. Control de calidad. Control de inventario. Embarques y recibos. Control de documentos. Facturación. Bibliotecas. Bancos de sangre. Hospitales. Control de acceso. Control de tiempo y asistencia.

Simbologías

La lectura es inmediata. Un símbolo de código de barras es la impresión físiSe mejora la exactitud de los datos. ca de un código de barras. Una Simbología es la forma Se tienen costos fijos de labor más bajos. en que se codifica la información en las barras y espacios Se puede tener un mejor control de calidad, ofrecien - del símbolo de código de barras. do mejor servicio al cliente. Existen diferentes simbologías para diferentes aplica-

Figura 1

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Artículo de Tapa ciones, cada una de ellas con diferentes características. Las principales características que definen una simbología de código de barras son las siguientes:

Quiet Zone Es el área blanca al principio y al final de un símbolo de código de barras. Esta área es necesaria para una lectura conveniente del símbolo.

Numéricas o alfanuméricas. De longitud fija o de longitud variable. Discretas o continuas. Número de anchos de elementos. Autoverificación. Las simbologías más usadas generan códigos como los mostrados en la figura 1 y son: EAN/UPC Es un código empleado en comercio que se caracteriza por ser detallista, autoverificable, numérico y de longitud fija. Código 39 Es un código industrial, alfanumérico, de 44 caracteres. Codabar Se emplea en bancos de sangre, bibliotecas, etc. I 2/5 Es un código numérico que suele emplearse en aerolíneas. Código 93 Complementa al código 39 y es alfanumérico Código 128 Es también un código industrial, alfanumérico, de 128 caracteres ASCII. Simbologías bidimensionales Se emplean en sistemas de control de documentos y se caracterizan por ser de alta densidad, figura 2.

Características de un Código de Barras Un símbolo de código de barras puede tener, a su vez, varias características, entre las cuales podemos nombrar (figura 3): Densidad: Es la anchura del elemento (barra o espacio) más angosto dentro del símbolo de código de barras. Está dado en mils (milésimas de pulgada). Un código de barras no se mide por su longitud física sino por su densidad.

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Cómo se Elabora un Código de Barras Como vimos, existe una gran variedad de opciones a la hora de codificar la información utilizando códigos de barras. También podemos adoptar nuestro propio sistema de codificación, por ejemplo para poder “clasificar” personas en función de algunos rasgos o características: Por ejemplo, por medio de palabras digitales podremos realizar nuestra codificación de acuerdo con las siguientes consignas: Sexo: asignamos el valor 2 para varones y el valor 3 para mujeres utilizando dos dígitos binarios. Edad: utilizamos 5 dígitos binarios para definir edades entre 15 y 46 años. Peso: utilizamos 7 dígitos binarios para definir pesos entre 30 y 93 kilogramos. Altura: Empleamos 8 dígitos para establecer la altura en cm. Dígito de control: se emplean 4 dígitos binarios. Para calcular el dígito de control se procederá de la siguiente manera: Se multiplican por 1 las posiciones impares de las características personales y por 3 las posiciones pares comenzando por la derecha. Se suman los valores resultantes: 2+3+6+18+8+3+7+18 = 65

Figura 2

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WNR: (Wide to Narrow Ratio) Es la razón del grosor del elemento más angosto contra el más ancho. Usualmente es 1:3 o 1:2.

Se resta de la decena inmediatamente superior el valor de la suma resultante: 70 - 65 = 5 5 será, pues, el dígito de control.

Figura 3

Artículo de Tapa Si la suma fuese un número acabado en cero, el dígito de control será 10. Así, por ejemplo, a un chico de 16 años que pese 68 kg y mida 176 cm le corresponderá dígito de control, calculado según lo establecido en la tabla 1. Tan solo queda por convertir a dígitos binarios el valor de las características personales y luego confeccionar “las barras”: Sexo: 2 = 10 Edad:16 = 10000 Peso: 68 = 1000100 Altura: 176 = 10110000 Dígito de control: 5 = 0101 (recuerda que utilizamos 4 dígitos). Finalmente, se asignará el color negro al valor binario 1 y el blanco al valor cero. En este caso se obtendrá el código de barras de la figura 4.

Figura 4

Escáner o Lector de Código de Barras El lector proyecta un rayo de luz en movimiento sobre el código, atravesándolo de extremo a extremo. Se analizan los patrones de luz reflejada, Figura 5 para transformarlos en datos que pueda interpretar una computadora. Dicho de otra manera, por medio de un láser lee un código de barras y emite el número que muestra el código de barras, no la imagen (figura 5). Existen escáner de mano y también fijos, como los que se utilizan en las cajas de los supermercados. Se los puede conectar de varias formas, tales como: USB, puerto serie, WiFi, bluetooth e, incluso, directamente al puerto del teclado por medio de un adaptador. Cuando se pasa un código de barras por el escáner es como si se hubiese escrito en el teclado el número del código de barras.

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Tabla 1 Un escáner para lectura de códigos de barras básico consiste en el escáner propiamente dicho, un decodificador y un cable que actúa como interfaz entre el decodificador y el terminal o la computadora. El escaner lee el símbolo del código de barras y proporciona una salida eléctrica a la computadora, correspondiente a las barras y espacios del código de barras. El decodificador es el que reconoce la simbología del código de barras, analiza el contenido del código de barras leído y transmite dichos datos a la computadora en un formato de datos tradicional. O sea, es tanto o más importante el decodificador que el lector, razón por la cual, más adelante, explicaremos cómo construir un decodificador. Un escáner puede tener el decodificador incorporado en el mango o puede tratarse de un escáner sin decodificador que requiere una caja separada, llamada interfaz o emulador. Los escáneres sin decodificador también se utilizan cuando se establecen conexiones con escáneres portátiles tipo “batch” (por lotes) y el proceso de decodificación se realiza mediante el Terminal propiamente dicho. Los códigos de barras se leen pasando un pequeño punto de luz sobre el símbolo del código de barras impreso. Usted sólo ve una fina línea roja emitida desde el escáner láser. Pero lo que sucede es que las barras oscuras absorben la fuente de luz del escáner y la misma se refleja en los espacios luminosos. Un dispositivo del escáner toma la luz reflejada y la convierte en una señal eléctrica. El láser comienza a leer el código de barras en un espacio blanco (la zona fija) antes de la primera barra y continúa pasando hasta la última línea, para finalizar en el espacio blanco que sigue a ésta. Debido a que el código no se puede leer si se pasa el escáner fuera de la zona del símbolo, las alturas de las barras se eligen de manera tal de permitir que la zona de lectura se mantenga dentro del área del código de barras. Mientras más larga sea la información a codificar, más largo será el código de barras necesario. A medida que la longitud se incrementa, también lo hace la altura de las barras y los espacios a leer. Si quisiéramos hacer una clasificación, entonces, deberíamos decir que existen cuatro tipos principales de lectores:

Lector y Decodificador de Código de Barras Lápiz óptico. Láser de pistola. CCD (Charge Coupled Device). Láser omnidireccional. Tanto los lectores láser, como los CCD y los omnidireccionales se configuran leyendo comandos de programación impresos en menúes de códigos de barras. Hay algunos que se configuran con interruptores pequeños, o enviándoles los comandos de programación a través de una línea serial. También sirven como lectores manuales.

Figura 6

Figura 7

Lectores Comerciales Los lectores tipo pluma. Consiste de una fuente de luz y un fotodiodo colocados uno cerca del otro en la punta de una pluma o varilla (figura 6). Para leer un código de barras se pasa la punta de la pluma a través de todas las barras con una acción firme. El fotodiodo mide la intensidad de la luz reflejada atrás de la fuente de luz y genera una forma de onda que es usada para medir los anchos de las banda y los espacios en el código de barras. Las barras oscuras en el código absorben la luz y las blancas la reflejan, así que el voltaje generado por el foto diodo es un duplicado exacto del patrón de barras y espacios en el código. Esta forma de onda es decodificada por un escáner en manera similar a como se hace con el código Morse a través de un código de puntos y rayas. Los lectores láser. Funcionan de la misma manera que un lector tipo pluma excepto que usan un rayo láser como fuente de luz y por lo regular emplean un espejo reflector o un prisma que digitaliza el rayo láser de atrás hacia delante a través del código (figura 7). De la misma manera que el lector tipo pluma usa un fotodiodo también se usa para medir la intensidad de la luz reflejada de la parte de atrás del código. En ambos casos de lectores, la luz emitida por el lector es turnada a una frecuencia especifica y el foto diodo es diseñado para detectar solamente la misma frecuencia de luz. La resolución del escáner se mide por el tamaño del punto de luz emitida por el lector. El punto de luz debe ser

Figura 8

Figura 9

igual o ligeramente más pequeña que el elemento más angosto (dimensión en “x”). Si el punto es mayor que el ancho de la barra más angosta, entonces no podrá sobreponer dos o más barras al mismo tiempo, lo cual provocará que el escáner no sea capaz de distinguir claramente la transición entre barras y espacios. Si el punto es demasiado pequeño, entonces cada mancha o hueco será malinterpretado como áreas de luz, lo cual hará que el código de barras no pueda ser leído. Lectores portátiles tipo batch. Almacenan la información en memoria para actualizarla en la computadora varias veces. Un lector portátil tipo batch contiene un escáner, una pantalla LCD para agilizar al usuario a mejorar una tarea e incluso se pueden agregar variables de teclado como cantidades, por ejemplo (figura 8). Se debe contar con una cuna para actualizar la información a la computadora. Los escáners portátiles tipo batch son ideales cuando la movilidad es una factor a considerar y cuando la información recolectada no es inmediatamente necesaria. Lectores portátiles inalámbricos. Cuando se requiere recolectar información en un lugar remoto y se necesita contar con la información inmediatamente, una solución inalámbrica es la ideal para este tipo de requerimiento (figura 9). Un escáner inalámbrico está incluido dentro de una terminal, y actualiza la información hacia la computadora al mismo tiempo que es digitalizado, instantánea y precisamente.

Interfases para Lectores de Códigos de Barras Todas las aplicaciones pueden aceptar la salida que produce un lector de código de barras, siempre y cuando se posea el equipo necesario. Los lectores de códigos de barras se encuentran con distintas interfaces de conexión a la PC. Existen modelos de lectores que tienen solamente una interfaz integrada, pero hay algunos de ellos que aceptan varias interfaces. Basta con un simple cambio de cables y una reconfiguración para utilizar una interfaz u otra.

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Artículo de Tapa Interfaz de teclado . En este caso el lector se conecta a una computadora a través de un puerto llamado interfase de teclado. Cuando un código de barras es digitalizado, la información es transmitida a través de éste al tiempo que fue capturada en el teclado. Algunas veces se les refiere como lectores con emulación de teclado porque físicamente hay una emulación entre el teclado y la computadora que contiene un segundo teclado. Otra gran ventaja de la emulación de teclado es que la lectura de código de barras puede ser agregada sin que haya cambios en el software; el software piensa que recibe la información como si lo hubiera hecho alguien que teclea muy rápido. Cuando se requiere que el decodificador sea de teclado se utiliza lo que se conoce como keyboard wedge, el cual se conecta a la entrada de teclado de la PC o terminal. Este tipo de lectores se conectan directamente al puerto del teclado y ofrecen una salida idéntica a la de éste. Suelen tener un sistema que permite conectar al mismo tiempo un teclado y el lector. Cuando se lee un código de barras el lector envía a la computadora los datos como si hubiesen sido escritos con el teclado (el número que corresponde al código de barras leído), lo que hace que su utilización sea muy sencilla con cualquier programa que espere una entrada de teclado. Sin embargo, este tipo de interfaz tiene algunos inconvenientes. Por ejemplo, la escritura del código será siempre completa, es decir, no puedes dividir el código en varias partes. El lector no es capaz de devolver cuatro cifras, y luego el resto. Obviamente, siempre hay que asegurarse que el cursor del sistema está sobre la casilla/documento que queremos rellenar, el lector no se preocupa de eso y devolverá su salida allí donde estemos situados. Interfases Seriales. Se puede transmitir datos de un lector a una computadora conectando al escáner (lector) a través de un puerto serial RS-232. La información del código de barras será transmitida a la computadora en un formato ASCII para aparecer como datos tecleados a la computadora. Usando una conexión de puerto serial es ideal para una computadora multiusuario. Con terminales seriales ASCII para cada usuario, el lector de código de barras puede conectarse entre la terminal y la computadora y transmitir datos ASCII justo como una terminal. Por ejemplo, los sistemas por USB son lectores de última generación. Envían la información más rápidamente que los anteriores y su conexión es más simple. No necesitan alimentación añadida, pues la que obtienen por esta interfaz es suficiente. Los escáneres que se conectan a la interfaz RS-232 (o interfaz serie) necesitan utilizar un software especial que recupera la información enviada por el escáner de códigos de barras y la coloca allí donde se le indique.

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Esta interfaz es algo más sofisticada que la de teclado, y nos ofrece un mejor control sobre el destino de la lectura del código ¿Cual lector es el indicado para su aplicación? Con todas las opciones disponibles, es importante entender su ambiente de trabajo y la aplicación para poder saber con precisión sus necesidades antes de tomar alguna decisión. Responda a estas preguntas para determinar cuál escáner es el más adecuado para sus necesidades: ¿En qué tipo de ambiente será usado el escáner? ¿Será trabajo rudo en una fábrica o normal en una tienda? ¿Es continuo o periódico el escaneo necesario? ¿Es a manos libres o portátil la capacidad requerida? ¿El escaneo será aplicado cerca o a distancia del código de barras? ¿Cómo se realizará la conexión? ¿La información escaneada será necesaria en tiempo real? Recuerde que hay una gran variedad de lectores diseñados para cada aplicación. No compre el primer lector que le parezca adecuado o el más económico. El último y más costoso lector puede trabajar bien en una aplicación donde el escaneo es frecuente, pero ciertamente no podrá responder en un ambiente de trabajo rudo donde es necesario un lector de uso rudo. Terminales Portátiles. Los terminales portátiles se utilizan para colección de datos en lugares donde es difícil llevar una computadora, como en un almacén o para trabajo en campo. Generalmente se diseñan para uso industrial. Las terminales portátiles cuentan con display pequeño, teclado, puerto serie, puerto para conexión de un lector externo de código de barras y son programables. Algunas de ellas tienen el lector de código de barras integrado, y éste puede ser láser, CCD o lápiz. La memoria RAM con que cuentan puede variar de unos 64K hasta 4MB en terminales más sofisticadas. Las terminales más sofisticadas tienen radios, permitiéndose así una interacción en línea con el host. La forma en que se programan depende de la marca y del modelo: Pueden tener un lenguaje nativo o programarse mediante un generador de aplicaciones que genera un código interpretable por la terminal. Algunas tienen sistema operativo MS-DOS y consiguientemente pueden programarse en lenguajes de alto nivel. Los lectores soportados por la mayoría de estas ter-

Lector y Decodificador de Código de Barras minales son HHLC (CCD o láser) y lápiz óptico (wand emulation). Forma de Uso de las Terminales. Una operación típica de una de éstas terminales es la siguiente: Aparecen preguntas en pantalla. Se leen los datos pedidos con el escáner o se digitan manualmente. Se validan los mismos si es necesario. Se repite el procedimiento las veces que sea necesario. Cuando se tiene la información completa, se descargan los datos vía serial a una computadora en donde finalmente son procesados. Obviamente pueden existir otras variantes, pero el manejo básico de estas terminales es el mismo.

Compatibilidad con Sistemas La función de escaneo y decodificación es una tarea del lector de código de barras. Al mismo tiempo la información así obtenida necesita llevarse a la computadora para poder ser procesada. Hoy en día existen muchas opciones de conexión de lectores de códigos de barras a una computadora, y mientras su computadora y el software sean capaces de aceptar los datos provenientes de un código de barras, es muy probable que el mismo software podrá generar e imprimir códigos de barras en facturas, notas de embarque, sobres, etiquetas, boletos, etc.., esto sería lo más conveniente.

Los Softwares para Interpretar Lecturas de Códigos de Barras Cuando desee usar lectores de código de barras en montacargas, monitores para el cuidado de pacientes, para enviar o recibir paquetes, o en una terminal punto de venta, necesitará una aplicación de software. Es la aplicación de software la que acepta los datos provenientes del lector de código de barras y controla el flujo de misma. Es por eso que es necesario pensar en ese software, como un socio silencioso de su computadora, aceptando, clasificando, procesando y organizando los datos que llegan a la computadora, y convirtiéndolos en información útil y necesaria para el manejo del negocio.

Construcción de un Lector de Código de Barras Como mencionamos, el lector de código de barras (periférico de entrada) convierte las franjas blancas y negras de un producto determinado en una serie de señales que la computadora pueda entender. Cuando estas señales ingresan a un sistema o programa, éste busca el código leído entre la lista de productos que tiene almacenada y envía su nombre y precio al monitor. El código de barras está diseñado para que no importe la velocidad de barrido de lectura. Lo único que se debe hacer es comparar unas barras con otras, para saber si son de un ancho simple o doble, o triple, etc. Además, como las barras siempre comienzan por un extremo, podrá calcular la velocidad de lectura tan pronto detecte esa secuencia, pudiendo esperar que el resto se lea a la misma velocidad. Basándonos en un proyecto de J. Carlos Díez Rioja, sobre una idea de Neil Ardley del libro How things work, explicaremos cómo construir un lector de código de barras casero. Un detector de luz “traducirá” la cantidad de luz reflejada sobre las barras en una señal on - off. Esta señal se aplicará en un receptor (un zumbador o un LED), el cual sonará o lucirá si el lector pasa sobre una barra negra (señal on) y no sonará si se pasa sobre una barra blanca (señal off). La lista de materiales necesarios para realizar este lector es la siguiente: Alambre de cobre flexible. Cinta aislante. Zumbador de 9 volt. Circuito integrado CMOS 4011B. Transistor BC548 o equivalente. Resistor variable de 5kΩ Conector de pilas de 9 volt. Placa universal de circuitos impresos. Un tubo de bolígrafo o birome común. Un código de barras. Resistor LDR común. Explicamos paso a paso la construcción del lector, tal

Figura 10

Figura 11

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Artículo de Tapa Figura 14

Figura 12

Figura 15

Figura 13

Figura 16

Figura 17

como lo especifican los autores. Para ello, en la figura 10 tenemos la imagen de los componentes necesarios. 1. Corte dos trozos de alambre de cobre flexible de aproximadamente 25 cm de longitud. Pele las cuatro puntas con ayuda de unas tijeras de electricista o un pelacables, tal como se muestra en la figura 11. 2. Suelde los dos cables anteriores a los terminales del resistor LDR, figura 12. 3. Aisle uno de los terminales del resistor LDR con cinta aislante (figura 13). Esto evitará que los dos terminales se toquen dentro del bolígrafo. 4. Introduzca los cables a lo largo del bolígrafo y fije la resistencia LDR al bolígrafo con cinta aislante, figura 14. Atención: no tape la resistencia LDR con cinta aislante, ya que el sensor no recibiría luz. 5. Compruebe que los dos terminales estén bien aislados con ayuda de un multímetro (figura 15). Si tapa el resistror LDR, su resistencia debe aumentar (figura 16). 6. Monte los componentes electrónicos sobre un trozo de placa universal según el circuito de la figura 17. Realica les soldadures y conexiones que sean necesarias. 7. Una vez acabado el montaje, compruebe que funciona correctamente pasando el bolígrafo “óptico” sobre un cuerpo de color negro (debe sonar el zumbador) y uno de color blanco (no debe zumbar). En la figura 18 tenemos el circuito de

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un lector de código de barras con PIC. R1 regula la radiación infrarroja que emite el fotodiodo. R2 debe tomar un valor para leer un barra (negro) y otro valor para interpretar un espacio (R2 grande para barras negras y R2 pequeña para los espacios blancos), es por ello que se realiza un arreglo circuital entre el transistor de efecto de campo 2N7000 y R3. Cuando el lector lee una barra, el microcontrolador pone a nivel alto el pin24 (entrada/salida) y “satura” al transistor de modo que quedan R2 y R3 en paralelo, haciendo que el conjunto tenga un valor bajo y, de esta manera, que el fototransistor del CNY70 trabaje en la zona lineal y diferencie los grosores de los espacios en blanco. Luego, cuando se lee un espacio pasa lo contrario, el microcontrolador pone el pin24 a nivel bajo, se abre el transistor y solo queda la acción de R2 que, como es grande, diferencia bien los grosores de las barras.

Figura 18

Decodificador de Código de Barras, Utilizando el Microcontrolador AT90S2313 Describiremos el trabajo realizado por alumnos de la Universidad Tecnológica de Mixteca (Arias Martínez Oswaldo, Hernández Méndez Arturo y Zambrano Nila Juan G.) en conjunto con Enrique Guzmán Ramírez, Profesor Investigador del Instituto de Electrónica y Computación de dicha Universidad. Dicho trabajo consiste en el diseño de un sistema lector de código de barras basado en un microcontrolador AT90S2313 de ATMEL y un lector de barras SR11 Data Logic, el cual puede ser adaptado para realizar funciones que impliquen identificación, tales como reconocimiento de productos, inventarios, reconocimiento de personal, etc. Comentarios Previos. El concepto de codificación basándose en barras no es nuevo, desde la década de los 60’s, donde los ordenadores todavía tenían como lotes de entrada de información las tarjetas perforadas, un grupo de ingenieros probaron de manera informal otro tipo de lote, soportándose en el empleo de los entonces raros sensores ópticos. En esos años el concepto no pudo concretarse comercialmente, considerando que años más tarde el empleo de material magnético abarcó el terreno dejado por los sensores ópticos. El paso de los años y el avance de la tecnología dio una nueva oportu-

nidad a la codificación de barras, principalmente como sistema de ponderación y serialización, es decir, asignar precios y número de inventarios. Los códigos de barras pueden tener infinidad de aplicaciones, ya sea como sistemas de seguridad (acceso de personal, cerraduras, etc.) transmisión de códigos, control de inventarios, etc. De acuerdo a la aplicación se puede implementar un formato de codificación y es lógico pensar en ello: cada diseñador adecua el formato a sus propósitos. En Internet se encuentran disponibles varios programas gestores de los códigos de barras más comerciales, como el UPC-A, EAN-13, Code 39, FIM, PostNet, etc. Todos estos formatos tienen el inconveniente de que el algoritmo de codificación no se coloca a disposición del público, es decir, a aquellos que intenten decodificarlo (incluyéndonos) les resulte muy difícil hacerlo. Es por eso que en esta nota pretendemos enseñarle también a “generar un código propio”. Si se define una barra con un ancho específico para que represente un carácter (ya sea dígito o letra), se pueden definir otros anchos de barra para definir otros caracteres. Para implementar un sistema se requiere un lector de código de barras, seguido por un dispositivo capaz de procesar la señal que genere el anterior (un microcontrolador).

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Artículo de Tapa El lector deberá reproducir elécbarra de un ancho tal que el resto tricamente el código de entrada para de las barras sean un submúltiplo que de esa forma el microcontrolade la referencia, una simple operador pueda procesar la señal y realición aritmética bastará para decodizar su decodificación. En este caso, ficar cada barra. Figura 19. Formas de señales el ancho de barras es el parámetro a Aquí entran en juego los temporizageneradas por el SR 11 medir por el microcontrolador, el cual dores del microcontrolador, los cuale indicará el código que le corresles sólo se activan en los tiempos ponde a cada secuencia de barras. altos de los pulsos, los valores de la cuenta son equivaSi las barras se escanean de manera uniforme y a lentes a los anchos de las barras. De esa forma, una divivelocidad constante, el sistema en general no deberá sión de la referencia entre cada una de las barras restantener problemas para procesar la señal, pero si alguno de tes basta para realizar la decodificación. estos parámetros varía se tendrán problemas como códiPara guardar los valores leídos, el AT90S2313 cuenta gos erróneos provocados por la forma en la que opera el con un área de memoria RAM estática, la cual puede ser lector de barras, la forma en que se soluciona este pro- accesada con una simple instrucción en muy poco tiemblema se explicará a su tiempo. po, ya sea para lectura o escritura. Los valores escaneaEn el proyecto, los autores hacen uso de los tempori- dos se almacenarán simultáneamente en esta RAM estázadores que forman parte del Microcontrolador para rea- tica. Una vez almacenados todos los valores, se les lizar la lectura del lector de barras, de tal forma que sólo puede recuperar para ser procesados. durante los estados altos de la señal generada por el lecTambién se puede modificar el número de caracteres tor se accione dicho temporizador. por código durante el tiempo de ejecución. Para ello se Para la realización de este proyecto se hizo uso de un hace uso de las dos interrupciones externas del microlector de barras de la compañía Data Logic Optic controlador, una para aumentar el número y otra para disElectronics, seriado como SR 11. Consiste en un par minuirla. Existe un rango de una a diez barras. emisor – receptor infrarrojos con un sencillo circuito interLa visualización de la información o el código leído se no que genera una señal equivalente al código de barras realiza en un display de cristal líquido. sensado, como se muestra en la figura 19. Como se hizo notar, el diseño no tiene una aplicación El último pulso corresponde a un método propio del específica, lo indicado es que cada código pueda ser lector para indicar fin de lectura. Al visualizar la señal en enviado a un sistema mayor. La forma que se eligió para un osciloscopio se observa que el pulso de fin de lectura transmitir la información es mediante el protocolo de abarca aproximadamente un 32% de la duración total de comunicación RS232. De esta forma el sistema sólo sirve la señal. Esto significa un primer inconveniente: hay que como intérprete entre el lector de barras y un sistema que programar al microcontrolador, de manera que desprecie realiza una función específica que requiera decodificar el efecto de este último pulso. códigos de barras. De esta manera, ya estamos en conCuando mencionamos el problema de los tiempos, diciones de mostrar cómo será nuestro sistema y para implícitamente requerimos un microcontrolador que ello nos referimos al diagrama en bloques de la figura 20. ocupe el mínimo de tiempo para realizar sus instrucciones. Este es uno de los factores por el cual se eligió el Diseño del Sistema. En general el lector de barras microcontrolador AT90S2313 de ATMEL, ya que con un proporciona un nivel alto (5 Volt) en la parte obscura de la cristal de 4MHz es capaz de procesar instrucciones en tira de barras, y un nivel bajo (0 Volt) en la parte blanca, 250 ns (en promedio). Se define que el número de caracteres máximo para el sistema será de diez, estos incluyen sólo los dígitos primarios (0 a 9). Esto significa que el lector generará diez pulsos equivalentes a las diez barras más el pulso de final de lectura, como se propuso eliminar el pulso de final de lectura, la forma de ignorarlo es llevar un conteo de pulsos leídos, y cuando sea igual al número máximo de caracteres, se debe colocar al microcontrolador en modo stand by durante un tiempo mayor a la duración del pulso Figura 20. de fin de lectura. Diagrama a blo Para determinar el valor que tendrá cada barra se ques del sistema. implementará una barra de referencia. Si definimos a esta

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Lector y Decodificador de Código de Barras

Figura 21. Señales obtenidas del lector de barras.

Tabla 2. Anchos recomendables para cada dato.

es decir, el lector lee las partes negras. A una velocidad moderada se observó que el tiempo que tardaba el pulso en alto ante una barra de 5mm de ancho es de 23ms aproximadamente, como se muestra en la figura 21.

do detecta esta barra, el contador de 16 bits se activa y comienza a incrementar su cuenta hasta que el nivel vuelve a ser bajo. Después de esto se cicla nuevamente, ahora en espera del primer dato, al ocurrir un nivel alto dado por una barra dato, se activa al contador y lo mide nuevamente, almacenándolo en memoria. Mientras hace esto, también se está comparando continuamente con la cantidad pedida de datos (o número de barras para el cual fue configurado el sistema), si se llevan 5 datos capturados, en el primer caso se imprimen inmediatamente los valores de las barras previamente calculados, y en caso de que se tengan 5 datos y faltan más, se procede a leer una nueva barra base, ya que como se había mencionado al inicio después de los 5 pri-

Protocolo del código de barras. El protocolo de las barras elaboradas consiste en una barra de ancho base (5mm) cada 5 números, el tiempo que tarde esta barra será la referencia del número 1, ya que si se quiere colocar un uno en el código de barras se tendrá que poner una barra del mismo grosor, ya que el número estará dado por la siguiente fórmula: ωbase N = ––––––––– ωdato

Ecuación 1

donde: n = Valor numérico de la barra dato. ωbase = Ancho base de la primer barra. ωdato = Ancho de la barra dato. Tomando un ancho base de 5mm, se tienen los anchos mostrados en la tabla 2, para cada número que se tenga que hacer. La principal función de esta barra base de 5 mm es la de eliminar el efecto que tiene el hecho de pasar las barras por el lector con una velocidad que no sea constante, debido a esto se decidió colocar una barra base al inicio y otra después de 5 barras. El algoritmo final del programa se muestra en la figura 22. Con base en los parámetros establecidos y los recursos disponibles por el microcontrolador, se realizó la siguiente distribución en las conexiones de los periféricos al microcontrolador: se requiere el puerto B como salida para la conexión al LCD, y el pin 4 del puerto D como entrada para la señal proporcionada por el lector de barras, además de las interrupciones uno y cero, que serán usadas para modificar la cantidad de datos leídos. Inicialmente el controlador está en espera de la primer barra que será la base para las primeras 5 barras, cuan-

Figura 22. Algoritmo final del programa

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Artículo de Tapa eléctrico de nuestro decodificador. Durante la lectura de barras dato y barras base, la bandera de interrupción global está desactivada, ya que no se puede modificar la cantidad de datos a leer al mismo tiempo en que se está pasando la tarjeta por el lector y cuando se está calculando e imprimiendo los valores de las barras en el LCD. Para calcular el valor numérico de las barras a partir de la barra base es necesario hacer una división de 16 bits, de la cual sólo se toma la parte entera del resultado, desechando el residuo, esto nos da un margen de certeza más amplio para los números pequeños (0, 1, 2, 3, 4, 5 y 6), sin embargo dicho margen se reduce para números grandes (7, 8 y 9). El impreso del proyecto se muestra en la figura 24, el cual fue realizado con OrCAD.

Figura 23. Diagrama de conexiones del sistema de código de barras.

Figura 24

meros datos se introduce una barra base más, la cual ayudará a la estabilidad de las lecturas, eliminando así las lecturas erróneas. La figura 23 muestra el circuito

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Conclusiones. Debido a la exactitud que demanda el funcionamiento de este sistema de lectura de barras, se elige el uso del microprocesador AT90S2313, debido a que con un temporizador de 16 bits y un cristal de 4MHz, se logra una cuenta total en aproximadamente 35 ms y dado que en la caracterización del lector se muestra que la duración promedio de la barra más gruesa es de 32 ms, esto hace que el sistema final que sea muy exacto, además que debido a la resolución se eliminan errores, así se pase el código por el lector de barras muy rápido o a una velocidad moderada. El tiempo que se tarda el microcontrolador en obtener y guardar los datos en la ESTATICRAM del mismo se resiente un poco en la exactitud del sistema para los números grandes o barras pequeñas. Este tiempo es considerable ya que se trata de 24 datos (dos a la vez) en la memoria interna del microcontrolador. No se recomiendan los números 7, 8 y 9, pues se pierde exactitud en el procesado de la señal. La razón estriba en que la diferencia del ancho de barra entre esos tres números es prácticamente indistinguible, se tendría que ampliar la barra base o de referencia, o bien, disminuir proporcionalmente el ancho de barras de los números citados, con el riesgo de que el lector no pueda reproducir fielmente la señal T. Si Ud. está interesado en obtener más información de este circuito, puede contactar al Ingeniero Enrique Guzmán Ramírez enviando un mail a: [email protected]. ✪

Los PICs son microcontroladores muy versátiles y fáciles de manejar. Los lectores de Saber Electrónica ya han tenido la opor tunidad de trabajar con el 16F84 y hasta con el 16F627/628, debido a que publicamos diversos libros hablando de estos microcontroladores. Ahora bien, para tareas que requieren mayor capacidad de programación o más patas para comuni carse con el exterior es necesario emplear PICs de mayores prestaciones y por ello elegimos el PIC16F877. Este mes podrá encontrar, en los mejores kioscos del país, el tomo Nº 56 de la Colección Club Saber Electrónica titulado: “Proyectos Prácticos con PIC 16F874/77”. Se trata de una obra que le enseña a construir sistemas con este microcontrolador a partir de la placa entrenadora diseñada por el Autor pero que también le permite descargar textos previos para que aquellos que no tienen conocimientos puedan aprender PICs desde cero. Estamos convencidos de que todos aquellos que quieran aprender y tener “tips” para realizar sus propios proyectos encontrarán en este libro la solución a sus dudas. En este artículo publicamos una parte de este tomo de colección en la que se muestra la forma de emplear el convertidor analógico - digital del PIC utilizando la placa entrenadora. Introducción Los circuitos integrados programables (Programmable Integrated Circuits = PIC) son componentes sumamente útiles en la Electrónica de Consumo. Aún cuando son conocidos desde hace más de veinte años, existen en la actualidad nuevos tipos que cumplen con una serie de requisitos y características sumamente útiles. Como una primera aproximación podemos definir a un PIC como “un chip que me permite obtener un circuito inte-

grado a mi medida”, es decir puedo hacer que el PIC se comporte como un procesador de luminancia o un temporizador o cualquier otro sistema mediante un programa que le grabo en una memoria ROM interna. En el fondo son procesadores similares a otros tipos, como por ejemplo la familia de los microprocesadores X86, 80486, Pentium y muchos otros que usan una arquitectura interna del tipo Von Neumann. En este tipo de arquitectura, los datos y la memoria del programa se encuentran en el mismo espacio de direcciones.

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En realidad, un microprocesador y un microcontrolador no son la misma cosa. Los PICs son microcontroladores, es decir, una unidad que posee en su interior al microprocesa dor y a los elementos indispensables para que pueda fun cionar como una minicomputadora en un solo chip. Un microprocesador es solamente la unidad central de procesos o CPU, la memoria, los puertos y todos los demás periféricos son exteriores. La programación de un microprocesador es, por lo tanto, una tarea compleja porque deben controlarse todos estos dispositivos externos. Un microcontrolador integra la CPU y todos los periféricos en un mismo chip. El programador se desentiende de una gran cantidad de dispositivos y se concentra en el programa de trabajo. Esta circunstancia da lugar a una gran pérdida de tiempo porque los datos tienen que ser retirados de la memoria y llevados a la CPU (Central Processor Unit) y viceversa. Esto significa que la computadora dedica la mayor parte del tiempo al transporte de datos de ida o de vuelta, en lugar de usar este tiempo para trabajar sobre los datos. Los PICs emplean un conjunto de instrucciones del tipo RISC (Reduced Instruction Set Computer). Con el RISC se suele ejecutar la mayoría de las instrucciones con un solo pulso del clock. Con las instrucciones que se usan en otros equipos del tipo CISC (Complex Instruction Set Computer), se logran instrucciones más poderosas, pero a costa de varios ciclos del clock. En el bien conocido procesador 68HC11 de Motorola, se requieren a veces, hasta 5 ciclos del clock para ejecutar una instrucción. A los fines prácticos nos vamos a referir a los microcontroladores como bloques que poseen una memoria de programa, que es el lugar donde deben alojarse los datos que le indiquen al chip qué es lo que debe hacer; una memoria de datos donde ingresen las señales que debe procesar el programa, una unida aritmética y lógica donde se desarrollen todas las tareas, una unidad de control que se encargue de supervisar todos los procesos y puertos de entrada y salida para que el PIC tenga contacto con el exterior. Un microcontrolador, como cualquier circuito integrado analógico, tiene entradas, salidas y algunos componentes exteriores necesarios para procesar las señales de entrada y convertirlas en las señales de salida. El primer microcontrolador de la empresa Microchip que analizamos en Saber Electrónica fue el 16F84; dicho componente requiere un cristal con dos capacitores y como mínimo un resistor para el reset. Por supuesto necesita una tensión de fuente de 5V (VDD)

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aplicada con respecto al terminal de masa (VSS). Posee dos puertos de salida, el A y el B, cuyos terminales son marcados RA0 al RA4 y RB0 al RB7. Estos puertos pueden ser programados como de entrada o de salida. El terminal 4 opera como reset, pero también cumple funciones de carga de memoria de programa cuando es excitado con pulsos de 15V. El terminal RA4 (pata 3) también tiene funciones como entrada de un temporizador y RBO (pata 6) cumple también funciones como entrada de interrupción. Obviamente, ya hemos escrito bastante material sobre éste y otros chips de Microchip, pero como es probable que usted no lo tenga, en el tomo 56 de la colección Club SE, destinado a brindar proyectos con el PIC16F874/877, incluímos claves para que Ud. pueda descargar bastante información para que pueda aprender desde el comienzo.

El PIC 16F874/877 En el capítulo 1 del tomo 56 de la colección Club Saber Electrónica se abordara el diseño de un circuito que se propone como base, en el estudio y manejo del microcontrolador PIC16F874 ó el PIC16F877, el circuito a que nos referimos es el denominado “Tarjeta Integradora de Aplicaciones” (Clave ICA-023), sobre la cual podremos colocar y manejar un display LCD, además de un teclado matricial, así como tener la posibilidad de aprovechar las herramientas internas de un microcontrolador PIC como son el ADC, la USART, los Timers, etc. Todo lo anterior nos es de mucha utilidad para desarrollar diversas aplicaciones como son por ejemplo, un instrumento de medición, la parte microcontrolada de un sistema de control para elementos de potencia, interfase entre cualquier elemento electrónico y una PC, entre muchas otras aplicaciones. Dentro de los microcontroladores que tienen un gran potencial de empleo, tanto por la cantidad de herramientas internas que posee, como por la disponibilidad de puertos, son los que tienen las matrículas PIC16F874, y PIC16F877, cuya distribución de terminales se ilustra en la imagen de la figura 1. Cabe mencionar que cualquiera de los microcontroladores referenciados en líneas anteriores, pueden ser colocados en el zócalo de 40 terminales que está disponible sobre la “tarjeta Integradora de Aplicaciones”, por otra parte, es importante indicar que los microcontroladores que podrán ser utilizados sobre esta tarjeta, poseen una cantidad de me-

Figura 1 - Disposición de terminales del PIC16F874 / PIC16F877.

moria flash (memoria de programa), igual a 4 KBytes u 8 KBytes dependiendo si se trata del PIC16F874 o el PIC16F877 respectivamente. Por la cantidad de terminales que poseen estos microcontroladores, es que nos dan la posibilidad de manejar todas las herramientas al mismo tiempo, pudiendo diseñar aplicaciones completas, por lo tanto, es por esto que a este desarrollo lo consideramos como una tarjeta integradora de aplicaciones. Sobre la base de esta tarjeta podemos diseñar desde instrumentos de medición, hasta un sistema de intercambio de información con una computadora. Lo importante es saber qué vamos a diseñar para poner manos a la obra. En la imagen de la figura 2 se ilustra el diagrama esquemático de la tarjeta integradora de aplicaciones, la cual procederemos a describir. En primer término se tiene el zócalo que puede alojar a los microcontroladores PIC16F874 ó PIC16F877, cuya disposi-

Figura 2 - Diagrama esquemático de la tarjeta integradora de aplicaciones.

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ción de terminales se ilustra en la imagen de la figura 1. En clado matricial. Ahora toca el turno de explicar el puerto C el diagrama esquemático que se aprecia en la figura 2, se del microcontrolador PIC16F874 o el PIC16F877 (observar observa que las terminales correspondientes al puerto A del el diagrama esquemático de la figura 2). Este puerto se enmicrocontrolador, se encuentran conectadas a un circuito a cuentra totalmente “abierto” para el uso que se le quiera dar, base de un dipswitch, que en conjunto con resistores forman tomando en cuenta que se dispone de un puerto de 8 bits (8 la configuración conocida como pull down. Este circuito geterminales), en donde 2 de ellos que corresponden al bit 7 y nerará estados lógicos al abrir o cerrar los interruptores del 6 se encuentra la herramienta de la comunicación serial dipswitch, pero además se dispone de un borne de conexioUSART; en el bit 7 se encuentra el receptor (Rx), mientras que nes en donde también se pueden hacer llegar los estados lóen el bit 6 se encuentra el transmisor (Tx). En este puerto se gicos de manera externa, para ello los interruptores de los puede conectar un monitor, por ejemplo, a base de leds, ó el dipswitch se tienen que dejar en posición abierta, cabe hacontrol de algún elemento actuador, si es que se configura el cer mención de que solo se dispone de 6 terminales en el puerto como salida de datos. Las terminales del puerto C puerto A, y 5 de ellas pueden disponerse como terminales de también pueden ser configuradas como entrada de datos. entrada para el convertidor analógico - digital (ADC). Cualquiera que sea la configuración de las terminales del Continuando con la explicación del diagrama esquemátipuerto C (entradas o salidas), se debe tomar en cuenta que co ilustrado en la figura 2, notamos que en el puerto B del dichas terminales se reflejan o conectan directamente hacia micro c o n t rolador (recordar que se puede colocar el un peine de conexiones, por lo que se tiene que implemenPIC16F874 o el PIC16F877) se propone utilizar un teclado tar la correspondiente circuitería de protección hacia el puermatricial, para ello se tienen que configurar las terminales de to C. este puerto, una mitad como entradas y la otra mitad como Extendiendo la explicación hacia el puerto D del microsalidas. Las terminales que van de los pines identificados del controlador PIC (tomando como referencia al diagrama esPB4 al PB7 (nibble superior), son consideradas para conecquemático de la figura 2), se tiene la conexión hacia un distarse a las filas de un teclado matricial; las terminales del miplay LCD, por lo tanto, para esta aplicación las terminales crocontrolador que corresponden al nibble superior tienen del puerto D del microcontrolador PIC deben ser configuraque configurarse como terminales de salida cuando sea programado el PIC, porque el control del teclado lo haremos a través de las filas. Las terminales del microcontrolador que van de los pines identificados del PB0 al PB3 (nibble inferior) se deben configurar como terminales de entrada (de nueva cuenta cuando sea programado el PIC). Es por ello que se le conectan resistores en la configuración de pull down, para que estas terminales siempre se encuentren en estado lógico “0”, a menos que a través del teclado se haga llegar un “1” lógico al microcontrolador; es a través del nibble inferior del puerto B donde se encuentran conectadas las columnas del teFigura 3 - Circuito Impreso de la tarjeta integradora de aplicaciones.

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das como salidas. Para poder controlar al display LCD se hace uso de 7 de los 8 bits con los que cuenta el puerto D. Se aprovecha el llamado modo nibble (forma multiplexada), que es una función característica de operación que tienen los display LCD, para que sólo sea precisamente el puerto D quien lo controle. Son las terminales que alojan al nibble superior del puerto D del microcontrolador PIC (bits del PD4 al PD7), en donde se generan las instrucciones y caracteres que habrán de controlar y ser impresas sobre el display de LCD, el bit PD3 se encarga de controlar la terminal de habilitación “E” del display LCD, el bit PD2 controla la terminal R/W que consiste en la lectura y escritura de la memoria del display LCD, el bit PD0 se encarga de controlar el modo de operación del display, el cual puede ser modo instrucción o modo carácter, esto lo hace a través de la terminal RS del display LCD. Por último, tomando como referencia el diagrama esquemático que se ilustra en la figura 2, se observa que las terminales del puerto E del microcontrolador también se encuentran “abiertas” para cualquiera de los usos que soporta, los cuales pueden ser como terminales de propósito general de entrada y salida discretos, o para controlar un puerto paralelo esclavo. En general este desarrollo tiene buen potencial, tanto sí se emplea como una aplicación, o para aprender a programar a los microcontroladores PIC. En la imagen de la figura 3 se muestra el PCB (circuito impreso) de la “tarjeta integradora de aplicaciones”. Obviamente, en el texto se realiza una descripción más exhaustiva y se brindan detalles de armado de dicha plaqueta entrenadora.

PIC, y por ende los pasos a seguir para configurarlo. Mostraremos un ejemplo muy sencillo de su empleo, y más adelante se presentará una serie de proyectos, como pueden ser un termómetro que muestre el resultado sobre el display LCD. Comencemos entonces en primer instancia la explicación del funcionamiento del ADC del PIC, y su manera en que se configura. Para empezar necesitamos saber en dónde se encuentran las terminales del microcontrolador PIC que poseen los canales de conversión del ADC, y para ello por medio de la figura 4 mostraremos sobre la Tarjeta Integradora de Aplicaciones en donde se encuentra el reflejo de dichas terminales. En la imagen de la figura 4, se observan los pines de co nexión que se hacen llegar a las terminales del puerto A y a los pines del puerto E del microcontrolador PIC. Estas termi nales son las que poseen los canales de ingreso al ADC, y se identifican de la siguiente manera: vea la tabla 1. De la información mostrada en la tabla 1 nos percatamos que entre las terminales del puerto A (con excepción del pin4) y las del puerto E, se cuenta con un total de 8 canales con convertidor ADC, los cuales pueden ser empleados totalmente o solo algunos de ellos, todo depende de la aplicación.

Usando el Convertidor Analógico Digital La Tarjeta Integradora de Aplicaciones tiene la posibilidad de poder emplear el convertidor analógico - digital de un microcontrolador PIC16F874 o PIC16F877, para poder de esta manera estar en la perspectiva de hacer uso de sensores analógicos, y diseñar un instrumento de medición, aprovechando el display LCD para desplegar el resultado, y en la situación que lo requiera transmitir el dato por medio de la USART que posee el microcontrolador PIC, y la infraestructura que nos ofrece la Tarjeta Integradora de Aplicaciones. En esta nota explicaremos la manera de cómo funciona el ADC (convertidor analógico - digital) del microcontrolador

Figura 4 - Ubicación de las terminales que poseen ADC sobre la tarjeta.

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La explicación en detalle de la técnica de operación de un ADC no es tema del presente material, pero en general lo que indicaremos es que para calcular previamente lo que obtendremos de la conversión de una señal analógica a un valor digital, es necesario emplear los siguientes términos y operaciones: • Rango de operación (Vrango).- se expresa en función del voltaje, siendo su magnitud entregada por un sensor analógico. El rango de operación se divide en tantas partes como número de bits posea el ADC, de acuerdo con la expresión:

Tabla 1 - Terminal y puerto donde se encuentran los canales ADC en el PIC.

Figura 5 - División del rango de operación del ADC (Resolución del ADC).

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Número de divisiones = 2N donde N = Número de bits • Resolución.- Rango de voltaje analógico en el cual se presenta un cambio de valor de acuerdo con la combinación binaria. El cálculo del valor de resolución del ADC se hace de acuerdo a la siguiente expresión matemática: Resolución = Vrango / 2N - 1 A manera de ejemplo observe la imagen de la figura 5, en donde se maneja un hipotético ADC de tan solo 4 bits (en la realidad no existen comercialmente), y por lo tanto se observa la división del rango de operación en 16 partes. Regresando al tema de la configuración y empleo del ADC empleando microcontroladores PIC, nuevamente tenemos que recordar que podemos utilizar ya sea el PIC16F874 o el PIC16F877 sobre la Tarjeta Integradora de Aplicaciones. Por otra parte, es oportuno mencionar también que internamente cualquiera de los 2 microcontroladores PIC posee un módulo único interno para realizar las conversiones de valores analógicos a digital (módulo ADC). Pero se cuenta con la posibilidad de conectar hasta 8 sensores analógicos, lo que significa que el módulo ADC del microcontrolador tiene que compartirse entre los diferentes sensores que tenga conectados el PIC, y entonces dependerá del programa que le ingresemos al PIC, para que todos los sensores puedan ser leídos. Vea la tabla 2. De las 8 terminales del PIC que poseen canales para realizar una digitalización de datos, se pueden realizar diferentes combinaciones de acuerdo a la cantidad de sensores que de manera práctica se conectarán al microcontrolador PIC (tomando en cuenta que pueden ser máximo 8). A esto último agregaremos que también el voltaje de referencia que se requiere para un proceso de conversión por medio del módulo ADC tiene que tomarse en cuenta. El voltaje de referencia para el ADC puede tomarse de manera interna dentro del microcontrolador (+Vref = Vdd; -Vref = Vss), o si es necesario el voltaje de referencia se fijará de manera externa, ocupando para ello de 1 a 2 terminales del puerto A del microcontrolador PIC para tal efecto, restando con esta acción terminales a las que se les puede conectar un sensor analógico. En la información de la tabla 2 se

muestran las distintas combinaciones de operación tanto para el puerto A, como para el puerto E, todo esto con respecto a la cantidad de canales ADC totales de que podemos disponer en el microcontrolador PIC. En la tabla 2 se observa que se encuentran identificadas cada una de las terminales del puerto A y E que tienen acceso al módulo ADC del PIC, mostrando también la Tabla 2 - Combinaciones de entradas ADC y configuración de los configuración que aceppuertos A y E de los PIC16F874-877. tan estas terminales, indicándose con una letra zación (tomar en cuenta que los registros en un PIC son de 8 “A” si dispone de entrada al ADC, o con una letra “D” si la bits). Al utilizar 2 registros se cuenta con un total de 16 bits terminal se puede configurar como una entrada o salida dide los cuales sólo son útiles 10. Por lo tanto, se le tiene que gital. De igual manera se especifica a las terminales que pueindicar al microcontrolador la manera en que tiene que exden aceptar voltajes de referencia externo, tanto positivo copresar el resultado mediante la justificación hacia la derecha mo negativo, identificando a estas terminales como Verf+ y o la izquierda. Para comprender de una mejor manera la acVref- respectivamente. ción de justificación del resultado obsérvese la tabla 3 en En la información contenida sobre la tabla 15 identificadonde de manera gráfica se muestra un dato justificado a la mos que en la primera columna se encuentran el término derecha o a la izquierda. “PCFG3:PCFG0”, que se trata de la abreviación de los bits En el registro “adcon1”, los bits 4, 5 y 6 no se ocupan, es PCFG3, PCFG2, PCFG1 y PCFG0 que a través de las distinpor ello que no tienen identificados sus bits. Vea la imagen tas combinaciones podremos configurar tanto al puerto A como E del PIC. Estos bits se encuentran alojados dentro del registro llamado “adcon1”, tal como se ilustra en la figura 6. Observamos que el registro adcon1 cuenta además con el bit Figura 6 - Detalle del registro ADCON1. identificado como “Adfm”, siendo este bit el medio por el cual se expresa la forma en que se justifica el dato que es digitalizado por medio del módulo ADC. Cuando el módulo ADC digitaliza un valor analógico, el resultado lo expresa en un total de 10 bits, por lo que se deben emplear 2 registros de datos para alojar el resultado de la digitaliTabla 3 - Justificación del dato digitalizado.

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Figura 7 - Detalle del registro ADCON0. de la figura 6. Otro registro que tiene que ser configurado es el identificado como “adcon0”, cuyo detalle se muestra en la imagen de la figura 7. El pormenor de la operación de los bits que conforman al registro adcon0 es como sigue: Por medio de los bits 6 y 7 (adcs0 y adcs1 respectivamente) se ajusta el tiempo en que será convertido un dato analógico a digital (tiempo de adquisición, que incluye el valor del tiempo de muestreo y retención), de acuerdo con las combinaciones que se muestran en la tabla 4. Los bits del 3, 4 y 5 (chs0, chs1 y chs2 respectivamente) se utilizan para seleccionar el canal ADC que se tiene que ir activando de acuerdo con el sensor que tenga que ser leído. Esta selección se encuentra de acuerdo con la combinación binaria que se muestra en la tabla 5. Recuérdese que en un microcontrolador PIC se puede tener más de 1 sensor analógico conectado, y para leerlos se tiene que ir compartiendo el módulo ADC, actuando precisamente los bits chs0, chs1 y chs2 como selectores del valor analógico originado por un sensor a ser digitalizado. Por medio del bit 2 (go/done) se le indica al módulo ADC del microcontrolador PIC, que tiene

Tabla 4 - Selección del tiempo de conversión.

Tabla 5 - Selección del canal analógico.

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que comenzar a realizar la digitalización de un valor analógico proporcionado por un sensor. Por otra parte también indica cuándo el proceso de digitalización ha terminado, de acuerdo con la combinación siguiente: Go/done = 1 Una digitalización se está llevando a cabo (se tiene que colocar este bit en estado lógico 1 para que co mience el proceso de digitalización). Go/done = 0 Conversión terminada (se colca automática mente en estado lógico 0 cuando termina un proceso de di gitalización). Nota.- solo si el bit adon se encuentra en estado lógico 1 El bit 1 no se encuentra implementado. La tarea del bit 0 (ADON) simplemente es la de encender el módulo ADC del microcontrolador PIC, colocándolo en estado lógico 1. Una vez que el módulo ADC lleva a cabo un proceso de digitalización, es en los registros identificados como “adresl” y “adersh” donde se guarda el valor binario que corresponde a la digitalización. Por último, es conveniente sugerir (no siempre se realiza de esta manera) que cuando se utilice el módulo ADC, sea accionada la correspondiente interrupción, acto que se materializa en el registro “intcon” y “pie1”. Para esto se tiene que utilizar el registro intcon, el bit identificado como gie que se emplea para habilitar todas las interrupciones del microcontrolador PIC. Por otra parte en el mismo registro intcon, también es necesario el empleo del bit peie, que se utiliza de manera específica para activar la interrupción por periféricos, tomando en cuenta que el módulo ADC es uno de ellos. Es en el registro pie1 que se tiene que revisar el bit adie, ya que éste activa la interrupción que genera el módulo ADC una vez que ha realizado un proceso de digitalización. Bien, esto es todo por el momento; recuerde que el texto que contien este tema y otros de sumo interés sobre proyectos con PIC16f874/877 se encuentra disponible en los mejores puestos de venta de diarios y revistas. ✪

RADIOARMADOR

Instalación de Antenas de VHF y UHF para ver Toda la TV por Aire SIN NECESIDAD DE PAGAR A UN PROVEEDOR En la entrega anterior tomamos conocimiento de todos los compo nentes que requiere un sistema para recepción TV en UHF y VHF por antena. En esta nota vamos a realizar un paso a paso de cómo se realiza la instalación de la antena. Autor: Ing. Alberto H. Picerno [email protected], [email protected]

Introducción La instalación de antenas de TV fue un tema del pasado durante muchos años. En efecto, la gran mayoría de los usuarios hacía un esfuerzo económico considerable y se inclinaba por alguna compañía de cable para ver televisión. A la TV por aire se la trataba de dejar de lado por las dificultades inherentes a su recepción, ruido en la imagen (la famosa nieve o lluvia) y sobre todo los inevitables fantasmas o ecos. Pero en poco tiempo más llega la TDT o Televisión Terrestre Digital en emisiones de aire digitales de UHF que ya no tienen el problema de los fantasmas ni el ruido. En un principio los canales de aire van a seguir transmitiendo en VHF con sus emisiones analógicas habituales. Pero con el tiempo van a transmitir sólo en UHF digital y las antenas volverán a poblar los techos de nuestras casas tal como ya está ocurriendo en Europa y EEUU. Localmente hay otra razón para instalar un sistema de antena. Las transmisiones codificadas de cable pasaron a ser digitales y el servicio

de cable para tomar dichas transmisiones tiene un precio bastante mas elevado que el normal. Por eso mucha gente dejó el cable, se volcó a tomar la mayor cantidad posible de canales por antena y descubrió que existe una oferta importante de señales. Muchos son abiertos y otros son codificados analógicamente, por el mismo sistema que tenían los canales de cable o por un sistema similar, lo que hace utilizable a los viejos decodificadores. Como sea, hoy existe una demanda de técnicos instaladores de antenas de VHF/UHF de corta y de larga distancia y no es un tema para tomar a la ligera. Como toda la electrónica, hasta lo más sencillo es ahora suficientemente complicado como para realizar algún curso de capacitación. Vamos a explicar paso a paso cómo se diseña y cómo se instala un sistema de antena para canales de VHF y de UHF. Vamos a comenzar con una instalación para un solo re ceptor, pero brindándole al usuario la posibilidad de conectar por lo menos 10 bocas extras para futuras amplia ciones.

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Diseño de un sistema de antena Diseñar un sistema de antena es algo que solo la práctica puede enseñar. Por lo general el instalador no tiene todos los elementos para realizar un cálculo preciso de la señal que entrega su antena. Sin embargo debemos aclarar que ese cálculo existe y se llama cálculo de enlace; lamentablemente implica conocer diferentes características del transmisor que normalmente no están disponibles, como ser la potencia irradiada, la altura de la antena transmisora y la ganancia de la antena emisora. En ausencia de esos datos Ud. debe orientarse de acuerdo a la experiencia en su zona. Lo primero que debe hacer es observar qué antenas y qué booster utilizan otros usuarios y tratar de averiguar si sus TVs tienen ruido o funcionan adecuadamente. Si el sistema que Ud. va a colocar es el primero de la zona no le queda más remedio que realizar algunas pruebas. Va a tener que conseguir algún viejo TV de blanco y negro de pantalla chica para usar

Antenas de VHF y UHF como patrón y en lo posible que tenga entrada de 12V para alimentarlo con un portapilas para no tener que llevar 220V al techo donde piensa instalar la antena. Ahora va a tener que tener preparadas dos antenas con un cable de 4 metros terminado en un conector adecuado para el TV y un mástil liviano de 3 metros. Una antena debe ser de VHF y la otra de UHF ambas de tamaño pequeño. La idea es llevar todo al lugar de instalación sobre el techo y sostener las antenas de prueba a la mayor altura posible girándolas para orientarlas hacia el lugar de la antena emisora. Por lo general uno conoce el lugar desde donde transmite un canal y el número del canal. Si es así, una gran ayuda puede ser la utilización del programa para PC Google Heart o cualquier mapa impreso en papel. Estos elementos le permitirán orientarse geográficamente y encontrar algún punto visual hacia donde dirigir la antena. Posteriormente debe encontrar la mejor orientación por observación de la imagen sobre la pantalla del TV de prueba. Salvo que Ud. esté muy cerca de la antena transmisora las antenas de prueba van a generar una señal muy pobre (con mucha lluvia) pero la idea es que Ud. pueda valorar la cantidad de señal recibida y optar por una antena y/o un booster adecuados. En principio recuerde que en este trabajo siempre conviene estar seguro y no arriesgar comprando un producto de inferior calidad. Imagínese que Ud. eligió una antena de pequeño tamaño por economía y la colocó sobre un mástil de 6 metros con todas sus riendas y al terminar observa que la imagen tiene ruido. Va a tener que bajar la antena y volver a hacer todo el trabajo de vuelta comprando una nueva antena. En caso de duda le conviene exagerar porque un TV regula su funcionamiento adecuándose a cualquier señal de entrada y cuanto mayor sea ésta, mejor funciona. Nosotros vamos a imaginarnos el

caso mas genérico en donde debemos usar una antena de gran alcance y un booster. Este es el caso local de la ciudad de Buenos Aires y el mas común en las mayoría de las ciudades, si la pretensión es tomar canales abiertos y codificados de UHF. En efecto, en las ciudades muy pobladas la distribución de señal se hace por cable porque la densidad poblacional hace que el cable resulte barato. Inclusive en lugares muy densamente poblados hasta resulta económico llegar con fibra óptica a cada hogar (por ejemplo en la ciudad de Paris). Pero en los alrededores de las ciudades existen lugares con baja densidad poblacional en donde el cable resulta antieconómico. En estos casos es donde se utiliza el servicio por UHF y con transmisores de baja potencia porque solo se pretende ofrecer un servicio local. Pero nosotros en nuestro afán por investigar sobre la transmisión de TV queremos captar estas señales desde el centro de las ciudades a 30 o 50 Km de distancia y ese es prácticamente, el límite del alcance de las señales de TV. Esto se contrapone con lo dicho anteriormente en donde dijimos que la señal que recibe una antena depende de la potencia irradiada por el transmisor y de la ganancia de la antena receptora dejando de lado el tema de las pérdidas en los cables que se supera por el uso de un booster. Y esto es totalmente correcto si no consideramos la curvatura terrestre. Cuando consideramos la curvatura terrestre, toma un enorme valor las alturas de las antenas transmisora y receptora. En efecto, las señales de TV se propagan en línea recta, sobre todo las de frecuencia más

altas. Por eso las dos antenas se deben montar lo más alto posible. En la figura 1 se puede observar un caso en donde se exagera la curvatura terrestre para una mejor comprensión. Observe que la antena receptora 1 esta dentro del campo de radiación de la antena transmisora en tanto que la antena 2 esta en la sombra de la curvatura de la tierra y no recibe señal. En realidad la antena 1 al estar en el limite tiene una reducción de la ganancia debida a una absorción parcial de la tierra de modo que cualquier incremento en su altura provoca un aumento considerable de la señal. A distancia de 30 a 50 km este fenómeno es de tal magnitud que se calcula que la señal se duplica por cada 3 metros de altura de la antena transmisora o receptora. Mientras las antenas se encuentre visibles una a la otra la recepción varia con el cuadrado de la distancia entre las antenas. Es decir que doble distancia significa 4 veces menos de señal. En las distancia limites la regla de la cuadratura se pierde y la señal decae mucho mas rápidamente. En ese caso se cumple la regla de doble señal para cada 3 metros de altura. Nosotros podemos modificar solo la altura de nuestra antena receptora. Cuando el enlace supere los 10 kilómetros lo aconsejable es usar un mástil de 6 metros por lo menos y utilizar la parte mas alta del techo como base. ¿Existe algún modo de orientar se con respecto a la distancia entre la antena transmisora y receptora sin llegar a la realización de un cálculo de enlace?. Si, utilizando el Google Earth en donde se pueden situar las dos pun-

Figura 1 - Alcance de una transmisión de TV

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Radioarmador Figura 2

tas de un enlace y medir la distancia estimado así la posibilidad de realizar el otro enlace. Para que Ud. entienda el problema y la solución, lo que vemos a hacer es relatar cómo realicé yo un enlace en mi domicilio, con una transmisión procedente de City Bell que quería investigar por no saber de qué tipo de emisión se trataba y luego calcular si podía realizar el mismo enlace desde la editorial Quark. Lo primero que hice fue ubicar mi domicilio aproximado en el Google Earth y la posición de la localidad de City Bell y de la editorial todo en una sola pantalla. Luego medí las distancias en kilómetros existente entre City Bell y mi casa y City Bell y la editorial. Ver la figura 2 La medición exacta de la distancia se realiza con el mismo programa ingresando en la solapa Tools í measure y trazando una línea entre los dos puntos a medir tal como se observa en la figura. La misma medición, pero entre City Bell y la editorial, dio una indicación de 40 km.

En mi casa, para observar las señales coloqué un mástil de 3 metros sobre el tanque de agua que está a una altura de 6 metros es decir 9 metros en total. Y coloqué una antena con una ganancia de 16 dB y un booster Ikusi MB-222. El resultado fue excelente pero se notaba la existencia de una mínima nieve en el TV de prueba, lo cual indica que no sobra señal de antena. Ahora se debe calcular cuánta menos señal se recibe en la editorial. La relación de distancias es de aproximadamente 34/40 pero recuerde que la señal se atenúa de acuerdo al cuadrado de la distancia, es decir (34/40)2 = 0,72 ; es decir que a la editorial le llega el 75% de la señal que llega a mi domicilio. Pero en estas distancias donde la curvatura terrestre tiene una gran importancia la señal varía con la altura de la antena receptora a razón de aproximadamente el doble de señal cada cuatro metros de incremento en la altura. En la editorial se monto un mástil de 6 metros sobre un techo que está a una altura de 12 metros es decir 18

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metros en total. Esto implica un incremento de señal de aproximadamente 4 veces que compensa ampliamente el incremento de distancia ya que 0,72 x 4 = 2,88 y esto implica que la señal será casi tres veces mayor. En la práctica no fue realmente así ya que el ruido captado por el TV monitor fue muy similar en ambos lados por lo que podemos suponer que existía algún edificio que obstaculizaba a la señal. A continuación vamos a realizar un paso a paso con todas las indicaciones para que Ud. pueda instalar su sistema de UHF/VHF sin ningún inconveniente.

El mástil y las riendas Una buena antena a nivel del piso no sirve para nada. Una antena debe instalarse en una zona libre a la mayor altura posible como indicáramos en el punto anterior. Pero para construir un mástil hay que considerar lo que se llama carga de vien-

Antenas de VHF y UHF to de una antena que es la fuerza que ejerce el viento mas fuerte de la zona. Por supuesto que eso depende de la zona donde va a estar instalada la antena y la República Argentina es un muestrario de zona calmas y ventosas. Como criterio general, para el tamaño máximo de antena que vamos a instalar es suficiente con un caño galvanizado para agua o gas de 1 pulgada. Un caño de mayor diámetro ya es difícil de manejar por su peso. Estos caños se venden en tramos de 3 metros con rosca en ambas puntas de modo que comprando un niple se pueden juntar dos tramos para formar un caño de 6 metros. Recuerde que antes de unir los tramos debe usar un sellador para roscas de hierro galvanizado de modo que los tramos no giren entre sí y desorienten a la antena. El mástil debe amurarse a algún caño del techo que esté suficientemente bien anclado. Busque cerca del tanque de agua. Si no encuentra ningún caño instalado deberá amurar el mástil a una pared vertical bien resistente. En este caso deberá comprar dos o tres grampas para amurar, realizar dos o tres agujeros en la pared de suficiente profundidad y colocar las grampas con cemento fulminante de secado rápido, cal y arena. También existen grampas para amurar con tarugos de plástico pero no son fáciles de conseguir. Si existe un caño deberá comprar las llamadas grampas moño que sirve para amurar un caño a otro. Cuando las grampas estén listas compruebe su fortaleza tirando de ellas y dispóngase a armar el mástil. Para 6 metros de caño es conveniente utilizar dos sistemas de riendas. Uno en el centro del mástil y otro cerca de las antenas a 50 cm de la antena más baja que es la de VHF. El sistema de riendas se debe instalar en el mástil utilizando lo que se llama “arandelas de chapista” que

tienen un gran diámetro. Las arandelas deberán tener un diámetro interno suficiente como para que pasen los alambres de las riendas y la arandela quede enganchada en el niple central del mástil o en una abrazadera para caños de agua de automóviles (un cinturon ranurado con un tornillo sinfín). Cuelgue tres o cuatro alambres de hierro galvanizado de 1,8 mm de diámetro aproximadamente en cada arandela de chapista según la figura 3. Corte las riendas midiendo la distancia sobre el techo hasta el lugar de anclaje. Las riendas tendrán un largo mayor de acuerdo con el ángulo formado con el techo pero por lo general un 50% mas de longitud es un valor aceptable.

Colocación de las antenas y el booster En este curso no podemos tratar las infinitas antenas existentes en el mercado por lo que sólo vamos a analizar el modelo SGF-016 de Ikusi. En la parte superior del mástil siempre se coloca la antena que tiene la señal mas comprometida, que en nuestro caso es la señal de UHF. Recuerde que las pantallas reflectoras van colocadas para el lado contrario a la emisora. Estas parrillas re-

flectoras son lo único que Ud. debe montar sobre el barral (el nombre verdadero es botalón) de antena con dos chapas y dos tornillos. Si se trata de un modelo con el botalón cortado en 3 partes deberá ensamblar esas tres partes separadas de manera que formen una sola. Nota: la gran mayoría de las emisoras utiliza polarización horizontal. Esto significa que la antena transmisora y la receptora se ubican en un plano horizontal (es decir con el dipolo horizontal). Sin embargo existen sistemas que utilizan polarización vertical y requieren que el dipolo y sus elementos pasivos estén en posición vertical. La grampa que une la antena al mástil admite las dos posibilidades de polarización. En caso de duda deberá acercarse a la estación transmisora y observar la polarización de las antenas cercanas. En el ámbito local podemos indicarle que las emisiones desde San Justo y desde La Plata poseen polarización horizontal y las de Pilar poseen polarización vertical. Luego a 30 cm por debajo, se coloca el booster siempre con las entradas de cable o los conectores hacia abajo amurándolo al caño con el precinto de plástico que viene incluido con el booster. Y por último, a 1 metro de la antena de UHF, se coloca la antena de VHF.

Figura 3 - Detalle de colocación de las riendas

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Radioarmador Nota: el booster debe colocarse lo mas cerca posible de la antena para evitar la atenuación del chicote de conexión; pero luego veremos que el mismo tiene un ajuste de ganancia para UHF y otro para VHF. Si lo coloca a 30 cm de la antena será imposible reajustarlos sin bajar el másti.

de otro. Ud. debe utilizar una facilidad del Google Heart si quiere dejar las antenas perfectamente orientadas de entrada. Esa facilidad es la realización de un zoom sobre un fotografía que tenga trazado el enlace a los dos transmisores. Luego se debe medir el ángulo entre las dos trazas y con un transportador orientar las dos antenas entre si. Ver figura 4. ¿Cuánta señal se pierde colo - En esta figura se observa solo el tracando el booster a nivel del tanque zado de uno de los enlaces. Ud dede agua? be realizar el segundo de forma simiSi el mástil es de 6 metros y se lar y medir el ángulo entre ambos. usa cable RG6 que tiene una perdi- Realizando el zoom se puede ubicar da a 400MHz de 0,2 dB/metro la per- una referencia cercana al enlace dida total será de 1,2 dB o 0,87 ve- mas importante (el de UHF). En ces que es despreciable en la mayo- nuestro caso elegimos una torre de ría de los casos. Esto significa que telefonía celular. El siguiente paso salvo en aquellas instalaciones don- es armar los dos chicotes de antena. de la señal está muy jugada es con- El de UHF debe tener un conector veniente colocar el booster en un lu- de pin fino en una punta y simplegar accesible en el mástil, a la altura mente el cable pelado sobre la otra. de las manos de un hombre. Uno se coloca sobre el balun incluiLas antenas no tienen porque es- do en la antena de UHF apretándolo tar orientadas hacia el mismo lado. con una pinza de fuerza. La punta En efecto la señales de VHF pueden pelada se coloca en la entrada de venir de una posición y las de UHF UHF del booster con la abrazadera

de masa bien apretada. Nota: es muy común que el instalador se equivoque y use la entrada de VHF. Esto generará un ruido muy grande o directamente se cortara la señal de salida, Observe bien cual es la entrada correcta. Nota: algunos booster tienen dos conectores de entrada y uno de salida, todos del tipo F (pin fino) en este caso el chicote de antena terminará en un conector por cada lado. Pero por lo común esta disposición es cara y la mayoría de los fabricantes solo colocan una pequeña abrazadera para la malla y un contacto con un tornillo para el vivo sobre la plaqueta de circuito impreso del booster. Observe que los que tienen conector F de entrada tienen un capuchón de goma para aumentar la estanqueidad (hermeticidad al agua). No deje de colocar los capuchones y si Ud. vive en una zona muy ventosa, propensa a las tormentas o cercana al mar es aconsejable que coloque el balun dentro de una cajita hecha con

Figura 4 - Realización del zoom para encontrar referencias cercanas.

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Antenas de VHF y UHF membrana para techos fundiendo el alquitrán con un soldador para hojalatero de 150 o 200W. Ahora debe tomar el balun de VHF para exteriores y conectar los dos terminales para tornillos sobre la antena con los tornillos provistos con la misma. Ver la figura 5En la otra punta del balun deberá colocar un chicote de cable similar al anterior pero de un largo mayor y colocando el capuchón de goma que protege al conector de los efectos de la lluvia. Antes de colocar este capuchón sobre el conector debe llenarlo con adhesivo tipo Silastic para evitar la entrada de agua. La punta pelada se colocara en la entrada de VHF del booster. Ver la figura 6 Observe que se trata de una caja hermética sin conectores con un cierre perfecto. Antes de cerrar la tapa ajuste los controles de ganancia. El de UHF debe colocarlo al máximo de ganancia y el VHF a mitad de carrera. Este es un ajuste tentativo; aceptable para las condiciones locales de Capital Federal y Gran Buenos Aires. En otros lugares deberá adecuarse a las condiciones locales. El booster no funcionará si no se lo conecta a su fuente de alimentación remota. Recuerde que el mismo cable de antena se encarga de transmitir la señal desde el booster al TV y de recibir la tensión continua de alimentación (en este caso de 24V). Cualquier cortocircuito momentáneo que se produzca en el cable coaxil con la fuente conectada puede causar la falla posterior de la misma. Para verificar su buen funcionamiento arme un trozo de coaxil de unos 10 cm con un conector de pin fino y colóquelo en la fuente. Conecte la fuente a la red y mida la existencia de los +24V de CC en el conductor central del cable con respecto a la malla. Antes de volver a conectar el cable coaxil que viene del booster verifique con el téster usado como óhmetro que no haya cortocircuitos en el cable. Por último

solo le queda preparar un chicote para conectar la señal de la fuente al TV para terminar la instalación completa.

Izamiento del mástil El mástil completamente instalado tiene un peso considerable que no es fácil de manejar. En realidad puede ser levantado a pulso por dos personas pero realizando un esfuerzo considerable. Si Ud. instala antenas frecuentemente deberá cons-

truirse un dispositivo llamado “pluma”, que no es mas que un caño de 1/2” de 3 metros con una rondana en la punta, una soga de nylon de 7 metros y un par de abrazaderas tipo moño. Amure la pluma al caño de anclaje del tanque de agua. Ate el mástil a izar con la soga, cerca de su punto de equilibrio mecánico, pero de modo que la parte inferior del mástil no se levante mucho. Tire de la soga y cuando llegue al máximo, tome el mástil y amúrelo a sus propias grampas moño. Con este procedimiento

Figura 5 - Balun para exteriores.

Figura 6 - Booster Ikusi Modelo MB-222

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Radioarmador la antena puede ser montada inclusive por una sola persona. Tome las riendas y ubíquelas provisoriamente en sus anclajes pero sin estirarlas. Tire de las riendas inferiores progresivamente hasta lograr la verticalidad de la sección inferior del mástil. Auque no es imprescindible, es conveniente instalar tensores en cada rienda para facilitar las tareas posteriores de mantenimiento preventivo. Luego tense progresivamente las riendas superiores. La bajada de antena puede realizarse de diferentes modos pero siempre debe tener en cuenta que el cable no debe quedar suelto ni apoyado en el techo. Siempre debe colocarse con las grampas adecuadas y si debe recorrer un trecho muy grande por el aire deberá instalarse un alambre bien tensado y amurar el cable a el con precintos de plástico. Una buena idea es amurar el cable al mástil hasta las primeras riendas y luego atarlo a la rienda mas conveniente con precintos de plástico hasta el punto en donde debe bajar verticalmente hasta el TV por una pared vertical. El cable RG6 tiene una versión autosustentable en donde la vaina externa posee un alambre de hierro galvanizado o estañado que sirve para el tensado del cable. Orientación final Si Ud. trabajó por el método de las referencias cercanas, seguramente la antena de UHF ya está 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

orientada y al máximo de señal. En caso contrario va a tener que realizar un ajuste observando la pantalla del TV modificado con el codi/deco. Los antenistas profesionales usan un par de radios tranceptores. Pero en el momento actual es común utilizar dos teléfonos celulares. Vamos a orientar la antena de UHF. Si el TV no esta aun modificado recuerde que todos los sistemas emisores poseen un canal no codificado ofrecido como premiun que simplifica el ajuste de la antena. Sintonícelo en el TV o la video. Pídale a su ayudante que gire el mástil lentamente mientras Ud. observa el punto donde se produce una imagen con un 30% de ruido aproximadamente (ruido moderado). Dígale a su ayudante que ubique una referencia visual en esa orientación. Luego dígale que gire el mástil en el sentido contrario hasta que aparezca un ruido similar y busque otra referencia visual. Haga orientar la antena en la bisectriz del ángulo formado por las dos referencias visuales. En un futuro artículo le vamos a enseñar a construir un medidor de intensidad de campo con un viejo TV de blanco y negro y un atenuador por pasos. Si el lector posee un medidor de intensidad de campo o ya armó algo similar a lo que le vamos a proponer, deberá utilizarlo para orientar la antena a máxima señal indicada por el medidor. Ahora llegó el momento de evaImpresión: WEB EN S.A. - Moreno 165 - Lanús - B s. As,

EDICION ARGENTINA Nº 117 ENERO 2010 Distribución: Capital: Carlos Cancellaro e Hijos SH, Gutenberg 3258 - Cap. (4301-4942) Interior: Distribuidora Bertrán S.A.C., Av. Vélez Sársfield 1950 - Cap. Uruguay: RODE-SOL: Ciudadela 1416 - Montevideo

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luar su trabajo. Observe un canal decodificado o un canal no codificado en el receptor que va a utilizar definitivamente. El nivel de ruido debe ser despreciable o en casos de recepción en zonas muy alejadas del orden del 10%. Un nivel de ruido mayor puede ser inaceptable para la transmisión y recepción de señales codificadas. Para reducir el ruido la única solución posible es utilizar una antena de mayor ganancia, aumentar su altura o usar una combinación de 2 o 4 antenas. Todas estas posibilidades serán analizadas a su debido tiempo. Las perdidas en el cable quedan compensadas por el booster y salvo un mal funcionamiento de este, es imposible que agregue una perdida importante aunque debe aclararse que todos los booster agregan un pequeño ruido a la señal. Si los usamos es simplemente porque son imprescindibles; si no lo usáramos la atenuación del cable generaría un ruido mucho mayor y además estaríamos limitados a alimentar un solo TV. Si Ud. está cerca de la antena transmisora y tiene ruido muy alto deberá buscar una falla en algunos de los dispositivos del sistema. Verifique que la fuente del booster este conectada y su fusible no este cortado por un cortocircuito momentáneo. Verifique que los conectores no estén mal armados, que las antenas estén conectadas en las entradas correctas y que los preset de nivel se encuentren al máximo. ✪ Editorial Quark SRL (4301-8804) Web Manager - Club SE Luis Leguizamón

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Luego de haber realizado este curso sobre sistemas de audio digital es momento de que Ud. arme el dis positivo estudiado y comience a disfrutar de su exce lente performances. En esta entrega vamos a explicar cómo crear la placa para nuestro amplificador digital con el programa PCB Wizard, a diferencia de la vez anterior, el desarrollo de ésta es totalmente manual y con algunas correcciones que son naturales cuando se trata de un desarrollo novedoso. Sección correspondiente al Ing. Alberto H. Picerno Artículo escrito con la colaboración de Pablo Roggeri

[email protected] Introducción En ediciones anteriores el Ing. Picerno describió un método para crear un circuito impreso utilizando la pareja de laboratorios virtuales y dibujador de circuitos impresos LiveWire y PCB Wizard. En él se hace el diagrama esquemático, se lo simula para verificar su correcto funcionamiento y posteriormente (si uno lo desea) se exporta el diagrama esquemático al PCB Wizard, para que automáticamente realice el dibujo del circuito impreso. En esta ocasión mostraré básicamente tres cosas nuevas, las correcciones que hemos hecho a nivel de circuito de nuestro amplificador digital (agregado de capacitores, resistencias etc.), la placa nueva que difiere bastante de la anterior y por último la forma de hacer la placa, ya

que en este caso, como lo mencioné, está hecha manualmente con el programa PCB Wizard.

te, que son muy similares a las del componente real. Por ejemplo, si el diseñador utiliza un BC548, sabe bien que se trata de un transistor ¿Por qué correcciones en el cir - con una Icmax de 500mA y que si al cuito si funcionaba bien al simularlo? simularlo le hace circular una coLa simulación de un laboratorio rriente de colector de 5 amperes le virtual de computadora nunca va ser dará error; en el caso del Livewire igual a la realidad. el error se demuestra de una maneUn simulador para computadora ra muy pintoresca, literalmente “exno puede captar el 100% de la reali- plota” de forma gráfica en la pantadad, y cuando digo que no puede lla. Esos son buenos avances que obtener un 100% me refiero a las han tenido los simuladores y que condiciones ideales, aunque obvia- sirven para que al diseñar un circuimente que a medida que avanza la to con un laboratorio virtual, el disetecnología la simulación se hace ca- ñador pueda encontrar en cuestión da vez más real. de segundos donde está el probleSi en el futuro las simulaciones ma. serán 100% reales es una cuestión Sin embargo es común que sisemántica que no aborda nuestra te- mulemos un circuito en nuestro laboma. ratorio virtual, que funcione bien, peCuando se diseña un circuito, el ro que al armarlo nos encontremos creador tiene en cuenta las caracte- con inconvenientes y es precisarísticas propias de cada componen- mente lo que nos pasó a nosotros.

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Service como dijo el Ing. Picerno en una entrega anterior: hay que esperar los resultados, y los resultados fueron parcialmente buenos. A continuación está la lista de modificaciones realizadas. Podrá notar que aparecen problemas que en nuestro laboratorio virtual no aparecían, luego lo explicaremos mejor. 1- Se utilizó la otra mitad del comparador dual LM393 por cuestiones del diseño de circuito impreso (pines 5, 6 y 7) en vez de lo pines 1, 2 y 3. 2- Se modificó la resistencia de 680 ohm de pull-up que está en la salida del comparador a 1kΩ (R8), esto fue necesario porque la resistencia sobrecargaba la salida del comparador deformando la señal. 3- En el acoplamiento entre la salida del comparador y el driver compuesto por Q3 Y Q4 (TIP29 Y TIP 30) se interpuso un transistor BC548 que adapta la impedancia logrando un mejor acoplamiento de señal.

4- La frecuencia de la portadora generada por el LM555 se redujo a la mitad, en vez de ser de 100kHz ahora es 50kHz, para esa frecuencia los componentes que la ajustan son R1 y R2 de 4k7 y C1 de 1nF. 5- Se removieron las resistencias de 10k entre drenaje y fuente de los transistores mos-fet de salida IRF9540 e IRF540 (Q5 Y Q6) y se las reemplazó por diodos zener de 12V (DZ1 y DZ2) que recortan la señal con lo que la forma de onda es más estable. 6- Para atenuar interferencias se agregaron capacitores de 10nF a masa en las patas 5 y 6 del comparador (entrada de portadora y entrada de señal modulante) porque se escuchaban sonidos de alta frecuencia en la salida debido a captaciones de señales de radio. 7- La etapa moduladora y la etapa de salida están ahora en una sola placa, más chica, con las pistas de masa más grandes y mejor distribuidas. 8- Los transistores de potencia están en el costado y no en el medio para que sea más fácil colocar el disipador de calor.

Figura 2 - Etapa driver modificada.

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9- Por criterio personal anulé (momentáneamente), las protecciones en la etapa de salida, para poder seguir desarrollando las prestaciones del amplificador (distorsión, ruidos, oscilaciones etc.). Una vez logrado un amplificador digital de alta fidelidad reincorporaré las

protecciones, lo que no quita que usted se arme la versión actual del amplificador (que funciona aceptablemente bien) con las protecciones. 10- El circuito impreso fue realizado en forma manual, lo que es más difícil, pero se tiene la ventaja de hacer placas mas pequeñas y con componentes mejor distribuidos Todos estos inconvenientes no existieron en la simulación, por que hasta ahora Multisim “idealiza” a la naturaleza de algunos componentes. Por ejemplo: el LM555 llega a un máximo de frecuencia de 1MHz, sin embargo, en multisim funciona en 27MHz sin inconvenientes. Otro ejemplo es que las impedancias de salida de muchos amplificadores simulados son mucho más bajas que las reales. Multisim no solo idealiza a los componentes, sino de la naturaleza de la vida real como son las interferencias, el zumbido al acercar la mano o encender un tubo fluorescente, etcétera. Para ser justos con Multisim tenemos que decir que: lo que antes hacían un grupo de ingenieros en una mesa llena de planos, lo hace un técnico capacitado sólo con su PC, su Multisim y sus conocimientos. Siempre recuerdo decir a mi maestro “si hubiésemos tenido el Multisim cuando trabajaba en Tonomac…….”

Desarrollo para hacer funcionar el amplificador digital Cuando empecé a desarrollar el armado del proyecto, entendí que tenía que hacerlo a través de un método y con instrumental adecuado. Para el desarrollo de nuestro amplificador digital fue necesario un osciloscopio y un generador de audio de ondas senoidales y cuadradas. Todo buen técnico sabe que la mejor manera de rastrear una falla o comprobar el funcionamiento de al-

Amplificador Digital de 50W Reales go, es haciéndolo por etapas. Aquí estamos tratando con un amplificador digital. El mismo tiene un oscilador de portadora, que luego será modulada por la señal de audio con el sistema PWM. Por lo tanto empecemos por el oscilador. El mismo está compuesto por el LM555 de National Semiconductors y la frecuencia está determinada por C1 de 10nF, R1 y R2 de 4k7 cada una. Con esto se obtiene una frecuencia de 50kHz. La salida del oscilador está en la pata 3, se verificó la forma de onda con el osciloscopio y se encontró perfectamente cuadrada con un período de actividad del 50%. Con la primera etapa comprobada, pasé al conformador de onda triangular que consiste en un simple capacitor (C3) que al cargarse y descargarse genera una tensión en forma de rampa sobre la base de Q1. Este hace de repetidor para adaptar impedancias, la señal diente de sierra sale por el emisor y llega hasta la pata inversora del comparador LM393 (pata 6). Aquí llegué a la parte donde se hace la modulación por ancho de pulso o PWM. Para comprobar al modulador se necesita un generador de onda senoidal ajustado en 1kHz. Pero primero se debe verificar que sin señal de audio o mejor dicho, sin señal modulante la salida del comparador sea una onda cuadrada de 50kHz (señal de portadora). La amplitud en la pata 7 debe ser de 30 volt pico a pico, ya que este comparador se alimenta con fuente partida de +15 -15V. Al medir realmente encontré una señal que no era del todo cuadrada, sino que tenía los flancos levemente inclinados y que no era simétrica, porque los ciclos negativos eran de -5 volt y los positivos de 15volt. Siguiendo con mi método procedí a descargar la salida del comparador levantando C5 y la señal mejoró bastante, los flancos descendentes y ascendentes quedaron a 90 grados, pero continuaba el problema

de que en la salida del comparador el ciclo negativo era más chico que el ciclo positivo. Para encarar el pro-

blema me serví de la hoja de datos del fabricante del LM393 (Contek Microelectronics) y en el parámetro

Figura 1 - Esquema interno del comparador dual LM393.

Figura 3 - Amplificador de salida.

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Figura 4 - Circuito general

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“Output Sink Current” que alude a la corriente máxima de salida encontré que decía 20mA, cualquiera que sepa aplicar la ley de ohm se da cuenta en seguida donde está el problema. Para plantearlo mejor mostraré la hoja del diagrama interno del comparador LM393 en la figura 1. La salida del LM393 es a colector abierto, lo que quiere decir que la Ic del transistor interno (T8) está determinada por la resistencia externa de pull-up (R8). La resistencia era de 680 ohm, como el emisor del transistor interno se conecta a -15 volts (pata 4) sabemos que cuando el transistor se satura sobre R8 deben caer 30V. Si se hace el cálculo de 30V/680Ohm da una corriente de 44mA, un poco más que el doble de la corriente que puede entregar. Por eso el semiciclo negativo era tan bajo. Para solucionarlo simplemente aumenté la resistencia de pull-up a 1kΩ que es valor que tiene ahora. Si bien mejoró la señal de salida, la señal rectangular se atenuaba al conectar C5, lo que nos llevó a colocar un repetidor con un BC548 (Q2) que adapta la impedancia y mejora el acoplamiento (figura 2). Observe el resistor de pull-up y el circuito de carga que es la entrada del amplificador digital. Con la señal ya sin distorsión seguí rastreando hasta los emisores Q3 Y Q4 y estaban perfectas, pero al medir con el osciloscopio a Q5 Y Q6 entre compuerta y fuente encontré que las señales eran desparejas, y que los flancos se elevaban hasta 30Volts, lo cual es peligroso porque la tensión de disparo promedio de un MOSFET es de 5V. Para solucionar eso se colocó un zener de 12Volt, en paralelo con un diodo 1N4148 entre compuerta y fuente (DZ1, DZ2, D4 Y D5) ver figura 3. Después de ese agregado, la señal medida con el osciloscopio era perfecta. La misma para cada compuerta, solo que invertidas entre sí. Se midió la salida (unión de los dre-

Amplificador Digital de 50W Reales najes Q5 y Q6) y finalmente se logró el objetivo buscado: una señal rectangular de salida de +32V a -32V. Hasta ahí se había avanzado bastante ya que la portadora de 50kHz llegaba hasta la salida, pero no se había probado cómo se comportaba con la modulación. Para ello coloqué un generador de audio ajustado en 1kHz en la entrada positiva del comparador LM393 (pata 5) con un potenciómetro que ajusta el nivel general de audio. Al agregar la modulación medí con el osciloscopio la salida del amplificador en la unión de los MOSFET. Se podía observar que en la señal rectangular “vibraba” en los flancos descendentes (el osciloscopio estaba disparado con los ascendentes). Esto es lo que se llama PWM “modulación por ancho del pulso”. Luego medí sobre el parlante y tenía una señal senoidal de 20 Volt pap, con una componente mínima de la portadora de 50kHz. Esto no tiene mayor importancia por que el oído humano con suerte llega a percibir sonidos hasta 20kHz. Una vez comprobado que el amplificador funciona en 1kHz, empecé a barrer con el generador de audio notando que hasta los 15kHz la señal no se atenuaba, lo cuál indicaba que tiene una buena respuesta en frecuencia. Solo me quedó probarlo con música de un reproductor de mp3 de bolsillo. También tuve excelentes resultados, excepto por el hecho de que al pasar de un tema a otro, en vez de estar en silencio, se escuchaban sonidos de interferencia. Prestando mayor atención se notaba que la in-

Figura 6 - Observe que a 50Khz la señal se atenúa 34dB.

terferencia era permanente (solo que el audio la tapaba). Al acercar la mano ese sonido de interferencia aumentaba (esa es la razón que nos llevó a rediseñar el circuito impreso por uno que está rodeado de masa). Dejamos el rediseño del circuito impreso para después, en ese momento se me ocurrió poner capacitores en las entradas del comparador LM393, ya que pensé “si acerco la mano y se escuchan sonidos de interferencia es por que hay un elemento muy sensible que los amplifica”. Empecé colocando capacitores de 0.1µF en las entradas del comparador y la interferencia disminuyó, pero cortaba los agudos. Entonces probé con 0.01µF y la interferencia desapareció por completo y no se

Figura 5 - Diagrama de la sonda

cortaron los agudos, esos capacitores ahora sí están presentes en la nueva placa y se llaman C19 y C20.

Esquema general del amplificador de audio digital En la figura 4 presentamos el esquema completo ya modificado. El generador de señales XFG1 representa la señal de audio a amplificar, y POTE1 representa el control de nivel general de nuestro amplificador digital. Fíjese que ahora la etapa osciladora, generador de diente de sierra, modulador y etapa driver se alimentan desde el mismo regulador de 15 volt. La resistencia R12 representa al parlante de 8 ohm de impedancia, pero se pueden utilizar de 4 o 16 ohm. Los transistores TIP29 y TIP30 (Q3 Y Q4) pueden ser reemplazados por los TIP31 Y TIP32 o por cualquier par complementario de mediana potencia. La resistencia R10 debe ser de 3 vatios de potencia. Los reguladores de 15V no necesitan di-

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Service sipador ya que sólo alimentan la etapa moduladora y excitadora del amplificador.

Sonda medidora para osciloscopio

Figura 7 - Vista general del circuito

Figura 8- Vista real del prototipo

Figura 9 - Parlante de nanotubos de carbono.

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Hasta aquí hemos explicado el método de prueba que realicé yo y que deberá usar usted para hacer funcionar al amplificador digital. Sin embargo, no hay que conformarse sólo con armarlo hasta que funcione, sino que también, en saber cómo encarar la reparación en el caso de que falle. La sonda que describiremos a continuación no sólo sirve para nuestro proyecto, ya que también le será útil para reparar cualquier amplificador digital. Cuando hay que rastrear la señal de audio en un amplificador analógico, el reparador que está equipado con osciloscopio y generador de señal sabe que debe medir el camino de la señal de audio inyectada por el generador hasta la etapa de salida. En un amplificador digital se utiliza el mismo método para rastrear la señal, pero con la diferencia de que el instrumento de medición como el osciloscopio debe tener un filtro. Si nosotros midiésemos directamente con el osciloscopio en las etapas posteriores al modulador, observaríamos una señal PWM que no nos dice mucho acerca de la forma de onda de la señal de audio. Si se quiere ver con un osciloscopio, la señal de audio de una PWM, tenemos que colocar un filtro que elimine la portadora. La frecuencia de la portadora siempre es mayor que la frecuencia de la señal modulante y por lo tanto el filtro tiene que ser del tipo pasa bajos. El filtro puede ser discreto, con componentes pasivos del tipo RC, ya que no se requiere que tenga una curva de respuesta en frecuencia óptima. Con que responda a 10kHz con -10dB de pérdida es suficiente.

Amplificador Digital de 50W Reales Nuestro filtro RC de la figura 5 consta de 4 capacitores y cuatro resistencias, puede armarlo en una plaquetita o adentro de una jeringa hipodérmica. Si usted tiene Multisim lo invito a que haga correr el circuito, al que le coloque un generador de funciones y un Bode Plotter para conocer la respuesta en frecuencia tal como se puede apreciar en la figura 6. Con el Bode Plotter se pudo demostrar que a 1Khz la respuesta en frecuencia del filtro es de -0.46 dB y que a 50kHz. es de -34dB. Esto quiere decir que entre la entrada y la salida del filtro la señal de 50kHz se pierden 34 dB (recuerde que el dB no es una magnitud si no una relación entra la salida y la entrada de un circuito) ¿Tiene una idea de cuántas hojas de cálculo se ne cesitan para saber la respuesta en frecuencia de este filtro?, muchas indudablemente, es evidente que se ahorra una gran cantidad de tiempo. La forma de utilizar la punta es muy sencilla, sólo tiene que conectar la masa de la sonda a la masa más cercana del punto de medición y conectar la entrada del filtro en el punto que se desea medir.

Circuito Impreso con PCB WIZARD El método para diseñar el nuevo circuito impreso a diferencia del anterior (que exporta automáticamente un diagrama esquemático de livewire a PCB Wizard) es más difícil de realizar, pero se corre con la ventaja de que podemos acomodar los componentes a nuestro criterio. Si hay un error será más fácil de corregir porque es uno mismo quien lo diseña. Con la siguiente explicación usted podrá juzgar la diferencia entre el método automático (que ya fue explicado en ediciones anteriores) y el manual que se explicará ahora. Utilizar el PCB Wizard es muy intuitivo: abra el PCB Wizard, selec-

cione “create a circuit”. Automáticamente le aparecerá el fondo con una cuadrícula de fondo y la galería de componentes del lado derecho (PCB component gallery). Empiece arrastrando los componentes que necesite hacia el área de trabajo y vaya conectándolos según el diagrama esquemático. No le tomará mucho tiempo ponerse diestro con el uso, en tan sólo un día ya aprenderá las operaciones básicas.

para haya buena circulación de corriente por la misma. 6- En circuitos de donde se utilicen tensiones altas es mejor que las pistas doblen en ángulos mayores a 90º, de lo contrario al quedar la pista en forma de punta se hace potencialmente candidata a generar arcos de tensión.

7- Si utiliza componentes que requieren disipador de calor colóquelos en los extremos del área de traUna vez aprendido el uso bási - bajo. co tome los siguientes consejos que son muy útiles para hacer un 8- No atraviese pistas entre islas buen trabajo: que estén separadas por una distancia igual o inferior de 2.5mm 1- Cuando coloque una resistencia evalúe que si la pone en forma 9- La longitud de separación envertical ocupará menos espacio, pe- tre las pistas establece la configuraro, por otra parte, si la pone en for- ción de la cuadrícula de fondo, la ma horizontal ocupará más espacio medida por defecto es de 2.5mm. Si del lado de componentes pero deja- usted tiene poca experiencia a la horá pasar pistas por el medio de sus ra de pasar el layout del diseño haterminales. cia la placa cobreada se aconseja dejarla en 2.5mm. Si la misma está 2- Siempre es bueno tener un desconfigurada vaya a: View/Gridcalibre a mano y medir las dimensio- Snap y seleccione 0.1 inch (una dénes reales de los componentes que cima de pulgada que equivale a 2.5 se van a utilizar, ya que se hacen mm) muy relativos los tamaños de los componentes, sobre todo de los ca10- Si va a utilizar el método de pacitores electrolíticos. la plancha para traspasar el layout hacia la placa de cobre es preferible 3- Cuando realice un circuito im- utilizar papel ilustración que deja el preso para una aplicación de audio, trabajo mejor terminado. o de radiofrecuencia tome en cuenta Estos son sólo algunos conseque la distribución de la conexión de jos, usted con el tiempo descubrirá masa es de vital importancia. otros elementos necesarios que hacen que un diseño manual sea me4- Si utiliza amplificadores opera- jor que uno automático. Sobre Todo cionales en su diseño coloque los porque el método automático no tocomponentes asociados lo más cer- ma las consideraciones recién citaca posible del mismo, con esto evita das. Las imágenes corresponden a tener que realizar pistas demasiado los distintos perfiles de nuestra plalargas que pueden hacer de “ante- ca de amplificador digital hechas por nas” para la entrada de un amplifi- el PCB Wizard. cador operacional. La primera (figura 7) corresponde a la vista normal, que es la más 5- En circuitos de potencia las usada porque nos permite apreciar pistas de circuito impreso deben ser la vista de circuito impreso y los lo suficientemente gruesas como componentes al mismo tiempo. Las

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Service Lista de Materiales: Semiconductores: CI1: LM555 CI2: LM393 1: LM7915 (Regulador de -15V) 1: LM7815 (Regulador de 15V) D1, D2, D3: Diodos 1N4148 D4 Y D5: Diodos 1N4148 DZ1, DZ2: Diodos zener de 12V Q1, Q2: Transistores BC548 Q3: Transistor TIP29 Q4: Transistor TIP30 Q5: MOSFET IRF9540 Q6: MOSFET IRF540

C4, C6 Y C7: Capacitores cerámicos de 0.033µF C5, C8, C9, C13, C14, C15, C16: Capa citores cerámicos de 0.1µF C10, C11, C17, C18: Capacitores elec trolíticos de 470µF x 16V C12: Poliéster de 1µF x 100 volt Resistores: R1, R2, R9: 3 resistores de 4k7 x 1/8w R3, R5: 2 resistores de 100 ohm x 1/4w R4, R6, R7, R7, R8: 5 resistores de 1k x 1/8w R10: resistor de 270 ohm x 3 vatios R11: resistor de 4.7 ohm x 1/2w POTE1: pre-set de 50K

Capacitores C1, C19, C20: Capacitores cerámicos de 0.001µF C2: 1 Capacitor cerámico de 0.01µF C3: 1 Capacitor cerámico de 0.047µF

Varios: L1 Bobina de 220µH, terminales para cir cuito impreso, placa virgen de 15 Cm x 10 Cm

dimensiones de la placa son de 13.2 cm. x 7.9 cm. La segunda imagen (figura 8) corresponde a la vista real del prototipo. Esta vista nos permite tener una noción de cómo va a quedar final-

mente el prototipo. La imagen (figura 9) corresponde al área de trabajo o artwork. Esta es la imagen que se debe imprimir para traspasarla hacia la placa de pertinax cobreado. Es muy importante que la relación de

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impresión esté bien configurada, de otra manera no coincidirán los pines de los circuitos integrados. Una forma muy simple y eficaz es medir la separación de los terminales de los componentes tipo DIL que es de 2.5mm en la hoja impresa.

Conclusión Esta versión del amplificador digital funciona aceptablemente bien, pero como dije anteriormente es un desarrollo y es natural que se hagan reformas de mejoramiento. Aclaramos que nosotros no nos adjudicamos la idea del invento, si nos adjudicamos ser el único laboratorio argentino que está desarrollando un amplificador digital económico y versátil a tal punto que usted podrá cortocircuitar los cables que van al parlante sin quemar los transistores de salida. Nos quedan muchas mejoras por realizar, a medida que avancemos publicaremos versiones mejoradas. ✪

LABORATORIOS VIRTUALES CONOZCA MAS DE LABORATORIOS VIRTUALES:

CÓMO IMPORTAR LIBRERÍAS EN PCB WIZARD 3 A continuación le mostraremos el uso de este fascinante progra ma de electrónica. En sucesivas entregas iremos enseñando a usar todas las herramientas de este verdadero laboratorio virtual llamado PCB Wizard 3. Ing. Carlos Alberto Morales Rivera ITTG, Instituto Tecnológico de Tuxtla Gutiérrez Chiapas, México. e-mail: [email protected]

Figura 1. Inicio de PCB Wizard 3.

Pasos para importar nuevas li brerias, en nuestro software PCB Wizard 3. Agregar componentes al programa es muy sencillo, simplemente siga los siguientes pasos: 1. Ejecute el programa PCB Wizard 3. (Observe las figuras 1 y 2). 2. Abra una nueva plantilla. (Observe la figura 3). 3. Dar click en Tools, dar click en Library y seleccione Install Library (Vea la figura 4). 4. Selecione el archivo donde se encuentra la librería a instalar (Ver la figura 5). Siguiendo los mismos pasos anteriores instale la librería de PCB que sea de su agrado. 5. Una vez hecho lo anterior

Figura 2. Programa en ejecución de PCB Wizard 3.

Figura 3. En el menú seleccionamos File y damos click en New.

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Laboratorios Virtuales

Figura 4. Instalacion de librerías.

Figura 6. Librerias de símbolos y componentes PCB ya instaladas y listas para utilizarlas.

Figura 5. Seleccionamos el archivo a instalar.

podremos utilizar la nueva librería (figuras 6 y 7). Ahora solo le queda seguir agregando más componentes a su galería para tener mayor presentación de sus PCB´s y compartirlo con la comunidad para tener un mayor numero de componentes. Para compartir las librerías sólo tenemos que ir a la carpeta donde es-

tá instalado el software, que se encuentra en Archivos de programa, carpeta New Wave Concepts, carpeta PCB Wizard 3 y en la carpeta Library se encuentran nuestras librerias instaladas, solo copiamos y lo compartimos. C:\Archivos de programa\New Wave Concepts\PCB Wizard 3\Library\ ✪

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Figura 7. Librerias de símbolos y componentes PCB ya instaladas y listas para utilizarlas.

Cuaderno del Técnico Reparador

Reparación de Teléfonos Celulares

Guía de Desarme de iPhone 3G / 3G S Hoy en día, uno de los teléfonos que “mete miedo” a la hora de tener que desarmarlo es el iPhone. De hecho, su sofisticado diseño y sus facciones delicadas nos hacen creer que desarmarlo puede resultar una tarea compli cada. En este artículo, que se suma al de liberación (Saber Electrónica Nº 254) y al de su uso como MODEM (Saber Electrónica 260), mostraremos los pasos a seguir para desarmar un iPhone 3G con el menor riesgo posible y daremos detalles de localizaciones para que pueda descargar videos, herramientas y pro gramas para que pueda realizar mantenimiento a este celular. Autor: Ing. Horacio Daniel Vallejo e-mail: [email protected]

Introducción El iPhone es uno de los mejores teléfonos celulares para desarmar ya que los pasos a seguir en general “están marcados” en el propio equipo. Antes de comenzar su desensamble, listemos los elementos necesarios para efectuar esta operación:

Para la limpieza de la superficie del móvil y del display debe usar un paño mojado en agua que no desprenda pelusas y luego papel del empleado para limpieza personal

que tampoco desprenda pelusas (papel de cocina de buena calidad) para apertura de celulares. En la figura 1 se puede ver el estuche contenedor de un iPhone Figura 1

Destornilladores pequeños tipo Phillips. Pinzas de agarre pequeñas. Herramientas de seguridad para apertura de celulares. Kit de reparación de celulares. Kit de limpieza de celulares.

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Cuaderno del Técnico Reparador 3G. Note que posee un diseño sofisticado que lo distingue. Antes de comenzar su apertura, vea bien el celular; realice una inspección minuciosa de cada parte del mismo para saber exactamente qué posee o a qué elementos se tienen acceso a simple vista (figura 2). El Iphone 3G y el 3Gs: E l iPhone 3G S es muy similar a la versión 3G convencional pero de 16GB en lugar de 8GB, razón por la cual, lo que vamos a indicar sirve para las dos versiones. En la figura 3 se tiene una muestra de lo que se provee con la caja contenedora del teléfono (manuales, herramienta para extracción del chip, cargador USB y auriculares, además del teléfono). Primer Paso: Como primer paso, tenemos que quitar 2 tornillos que están en la parte inferior del iPhone, a los costados del puerto del dock. Para quitarlos emplee un destornillador PHILLIPS PEQUEÑO (de 1mm de pala). Una vez quitados los tornillos deberá levantar la pantalla de LCD para lo cual precisará una pequeña ventosa “pegada” al LCD y, de no tenerla, puede optar por la colocación de la punta de un pequeño clip en uno de los agujeros donde estaban los tornillos para enganchar la tapa del LCD y así poder levantarla. Aconsejo utilizar una ventosa

Figura 2

(yo empleo una ventosa que tenía un muñeco de peluche para fijarlo sobre un vidrio). Tenga mucho cuidado al levantar el módulo LCD, hay varios cables dentro y, en caso de levantar rápidamente la tapa se pueden desgarrar produciendo un daño difícil de reparar. Segundo Paso: Levante con mucho cuidado la tapa del LCD y, con mucho cuidado, quite los 3 cables que poseen una cinta roja. También puede quitar el extremo izquierdo del cable en este punto. Para localizar los cables que debe quitar, busque unos papelitos (etiquetas) o pegatinas de color naranja, tal como se muestra en la figura 4. Encontrará números que identifican a cada cable: # 1 Pantalla LCD

Figura 4

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Figura 3

# 2 Módulo Digitalizador # 3 Parlante # 5 Jack de Auriculares # 6 Inalámbrico Nota: # 3 está oculto bajo los clips # 1 y # 2. Para quitar estos conectores se requiere mucho cuidado pero resul-

Figura 5

Desarme de un iPhone 3G / 3G S ta sencillo si emplea un destornillador de plástico con punta tipo pala pequeña para hacer palanca sobre dicho conector. Antes de quitar los conectores de los cables mencionados, la pantalla LCD y el módulo digitalizador debe levantarse derecho como muestra la figura 5. Aquí ya se pueden identificar las partes que difieren de un iPhone 3G de otro 3G S. El paquete de conductores de la pantalla LCD es algo diferente y los componentes que se observan en la placa, en la parte de conexión de este cable, son distintos pero para el desarme no hay diferencias en los pasos a seguir. Una vez separadas ambas partes (figura 6) podrá comenzar a desarmar el módulo digitalizador. Para liberar el módulo LCD desde el marco contenedor del digitalizador hay 6 tornillos laterales que se deben retirar. Use el mismo destornillador tipo Phillips. Vea en la figura 7 la ubicación de uno de estos tornillos. No fuerce la pantalla LCD, asegúrese de que todos los tornillos se han retirado para evitar que se fisure la pantalla y luego retírela con cuidado desde el extremo inferior (figura 8). La figura 9 muestra las partes o componentes resultantes de esta operación, sugerimos que seleccione con cuidado el lugar donde guardará los tornillos. Aclaramos que los fabricantes

Figura 6

Figura 7 recomiendan reemplazar los tornillos durante el armado, para evitar desgastes que pudieran dificultar el montaje, sin embargo, sabemos que es complicado conseguirlos. Tercer Paso: Ahora podemos proceder a desarmar la “placa principal” o placa madre del iPhone. Para ello, primero debe quitar el tornillo que fija el módulo de cámara y, a continuación, gire el módulo de su comFigura 8

partimiento desde el lado izquierdo, como si tuviera una bisagra. Si bien el compartimiento queda suelto, aún no lo retire todavía hay muchos tornillos, los cuales se muestran en la figura 10. Para quitar la placa del sistema, primero desconecte cuidadosamente los conectores Molex # 4, # 5, # 6, # 7. Luego, ubique los 6 tornillos espaciados uniformemente alrededor del perímetro para poder quitarlos. Figura 9

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Cuaderno del Técnico Reparador Debajo de la etiqueta de garantía hay un tornillo que todavía no debe quitar, justamente para no dañar la faja de garantía (tornillo # 7, escondido debajo de la etiqueta de garantía). Quitados los 6 tornillos de la placa de modo que ya va a poder retirarla, despegándola suavemente del compartimiento, realizando una palanca suave pero firme. Ahora la placa ya está fuera del compartimiento. A continuación quite la cámara (ya había retirado el tornillo para Figura 10 que el habitáculo quede suelto y así pueda retirar con Esto no debe revestir inconvenienmayor facilidad la placa base). En tes. Primero quite los tornillos y, la figura 11 se pueden observar las con un poco de presión, retire la partes resultantes, luego de haber toma (figura 14), también podrá quitar los botones de manejo. quitado la placa y la cámara. También podrá retirar el Puerto Ahora podrá quitar la batería, la que posee un adhesivo suave que del dock con facilidad, basta con la mantiene firme en el Figura 12 habitáculo. Con una palanca plástica despegue la batería, como se muestra en la figura 12. De esta manera podrá reemplazar la batería ya que no posee soldaduras. Las características de la batería (figura 13) del iPhone son: APN: 616-0434 VPN: APPLE-08003-01 (AP) Batería de polímero Li-ion: 3.7V 4.51Whr Si bien no tengo la seguridad, creería que las baterías del 3G y del 3G S son compatibles. Cuarto Paso: El siguiente paso consiste en quitar la toma de auriculares.

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Figura 14

Figura 11

que todos los tornillos se hayan retirado, por lo que no tienen que hacer fuerza alguna (figura 15). También puede quitar otras piezas pequeñas, el motorcito vibrador, el chip (tarjeta SIM) y la antena, tal como se puede observar en Figura 13

Figura 15

Desarme de un iPhone 3G / 3G S Figura 16

Figura 17

la figura 16. La mayoría poseen un poco de adhesivo para mantenerlas fácilmente en su sitio durante el armado.

Quinto Paso: Si nos vamos ahora a la otra parte del iPhone, para quitar el digitalizador, necesitará una pistola de calor. Este es un paso muy delicado, por favor, tenga cuidado. Si no realiza el proceso con cuidado, seguramente lo podrá dañar y tendrá que reemplazarlo, lo cual es caro.

Aplique aire caliente a toda la periferia y separe el módulo con cuidado (figura 17). También puede retirar el parlante o altavoz (figura 18). Reiteramos que debe tener mucho cuidado para quitar el módulo digitalizador ya que, incluso, tiene unos pequeños “tetones” plásticos que se deben fundir con calor, cuidado de no romperlos. De esta manera ya hemos desmontado nuestro iPhone por com-

pleto, las figuras 19 y 20 muestran todas las partes obtenidas!!! Para armarlo, deberá seguir los pasos inversos. Si bien no he desarmado un iPhone 3G S, en la figura 21 puede ver las placas de ambos modelos; la de la izquierda corresponde a un 3G (8GB) y la de la derecha es de un 3G S (16GB). Los componentes principales, los que se muestran en la figura 22, son los siguientes:

Figura 19

Figura 18

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Cuaderno del Técnico Reparador CPU - Samsung 339S0073ARM K2132C2P0-50-F 0N1480911 APL0298 N1TVY0Q 0919

Figura 20

Memoria Flash NAND Toshiba TH58NVG702ELA89 IA8816 TAIWÁN 09209AE Memoria del Sistema 337S3754 CMA G0919 5Y9307885E4 Infineon 36MY1EE A9177314 Z171033B Ya hemos explicado cómo liberar un iPhone (Saber Electrónica 254) y el método a emplear para usarlo como MODEM (Saber Electrónica Nº 260). Ahora ya sabe cómo se lo debe desarmar de manera que ahora podremos dar “tips” de reparación, temas que analizaremos en futuras ediciones. Si desea descargar videos de cómo desarmar un iPhone, cómo se lo libera, de qué manera se le instalan aplicaciones

y otros temas relacionados con este teléfono celular, puede dirigirse a nuestra web: w w w. w e b e l e c t r o n ica.com.ar, debe hacer click en el ícono password e ingresar la clave: iphone266. Hasta el mes próximo. ✪

Figura 21

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Figura 22

Cuaderno del Técnico Reparador

Reparación de Las Zonas de Memoria de un Teléfono Celular AVR, ARM, GDFS, SEEM, SIM y Mucho más… Los teléfonos celulares son pequeñas computadoras que, en principio, realizan tareas determinadas y por ello poseen archi vos diferentes alojados en distintas zonas de memoria o páginas. Cada fabricante “llama” a estas zonas de una forma específica y modificar su contenido puede dañar al teléfono, al punto de que sólo pueda ser recuperado o “revivido” si se cuenta con las herra mientas apropiadas. Muchos teléfonos Sony Ericsson (DB2010, DB2012 y DB2020 con CID49/51/52, por ejemplo) poseen una zona denominada GDFS que contiene, entre otras cosas, documentos programados por el operador y otros de identificación y si no se toman los recaudos nece sarios podría cometer un delito. Pero no todas las marcas emplean el mismo nombre para esa zona de memoria; Motorola la denomina SEEM para el caso de sus dispositi vos P2K. En esta nota daremos algunas definiciones basándonos en algunas tecnologías de Sony Ericsson pero cuyos conceptos son aplicables a casi todas las marcas y modelos de teléfonos celu lares. También diremos cuándo y cómo se pueden “reparar” estas zonas de memoria.. Autor: Ing. Horacio Daniel Vallejo e-mail: [email protected]

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os teléfonos celulares, en cuanto a su estructura, se pueden asociar a las computadoras personales tipo PC, poseen un microprocesador (o microcontrolador), una memoria de programa que posee el sistema de arranque (BIOS) que determina la forma en que va a trabajar el micro (en el caso de una computadora determina la capacidad máxima de disco rígido, cuánta memoria podrá direccionar, definición de puertos, etc. mientras que en teléfono celular determina quién puede modificar parámetros, si es posible o no trabajar en determinadas bandas,

etc.) y una memoria RAM que se emplea para “cargar” los programas como el sistema operativo. En un teléfono celular o bien puedo cambiar las características (para que un teléfono pueda reproducir video, por ejemplo, o ampliar la memoria) o bien puedo modificar el sistema operativo (para que se comporte de forma diferente, tenga más recursos, sea más rápido, etc.). Se utilizan muchos términos para determinar la programación de un teléfono celular. Es común hablar de flasheo, flexado o fixado y todos esos términos son erró-

neos desde el punto de vista técnico. Decimos que “flashear” un teléfono es como cambiar el programa de la BIOS de una PC o su sistema operativo y hasta es posible cambiar parámetros de identificación del móvil (lo cual está prohibido y penado por la ley). Al flashear un teléfono puede lograr más memoria liberada o que un teléfono que era tri banda se convierte en cuatri banda. Generalmente, el manual de servicio de un teléfono indica qué cosas se pueden hacer y que archivos son compatibles. En Internet suelen encontrarse archivos para actualizar teléfonos y pro-

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Cuaderno del Técnico Reparador gramas que realizan la gestión, pero sabemos que utilizarlos sin conocimiento previo puede ser tremendamente riesgoso. Así como la computadora tiene un programa de arranque ubicada en la memoria BIOS, un sistema operativo que se carga en la RAM para que se ejecute y programas accesorios que realizan tareas específicas (como Explorer, reproductor de música o video, el Office, etc.). Comencé a incursionar en la telefonía celular a fines del siglo pasado y pude comprobar que Internet ha contribuido a distorsionar la información y me he tenido que adaptar a términos usuales. Sin embargo, deseo aclarar que si bien no son términos exactos, YO ADOPTO las siguientes definiciones (reitero que desde el punto de vista teórico son erróneas): Flashear un teléfono es equiva lente a programar el sistema de arranque (equivalente a la BIOS). Flexar un teléfono es equiva lente a “formatear” u ordenar la memoria y agregar el sistema ope rativo. Fixar un teléfono es equivalen te a agregarle programas (cargarle un reproductor de MP3, o un GPS, etc.). En general, cada vez que modificamos la programación de un teléfono decimos que lo estamos flasheando (modificamos el contenido de su memoria que es una memoria flash). Ahora bien, un celular posee, entonces, distintas zonas de memoria y los teléfonos Sony Ericsson no son una excepción. Las partes de memoria que se pueden flashear o actualizar son las siguientes: La AVR CPU Esta zona contiene el software equivalente al sistema operativo.

Es la página o zona que los operadores modifican para colocar sus íconos, timbres, imágenes, etc. Contiene el FS (File System) con una versión de software en específico, los operadores suelen manipular los aspectos visuales del teléfono en esta zona. En términos generales, el FS es todo el sistema de archivos necesarios para que nuestro teléfono funcione tales como el lenguajes, iconos, sonidos, configuraciones genéricas, etc. Los archivos contenidos son los que hacen funcionar al teléfono como computadora pero aquí no hay programas que corran cuando nosotros se lo indiquemos. La ARM CPU En esta zona de memoria se alojan las instrucciones que manejan las funciones de MODEM del móvil, como el infrarrojo y el bluetooth. También contiene la personalización de los operadores, pero nada que afecte el aspecto visual del teléfono. Aquí se ejecuta el software por medio de archivos propios asociados directamente con la versión del FS contenido en la zona AVR. Cuando “flasheamos” aquí se aloja el sistema operativo del celular, el denominado “Main Firmware”. Es decir, es la zona principal que tiene toda la información necesaria para manejar correctamente el hardware del teléfono (bluetooth, modem, IR, etc). Las operadoras también suelen manejar esta zona para mejor funcionamiento del aparato conforme a las características de la red. Cuando se programa o se flashea un teléfono el MAIn y el FS tienen que tener la misma versión. La GDFS. GDFS significa “Global Data Flash Storage” o Datos Globales de Almacenamiento en memoria Flash. GDFS es una zona de memoria con un tipo de archivos utilizado

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por Sony Ericsson en algunos de sus teléfonos móviles. Su utilización data de aproximadamente 2002 y nace para poder manejar hardware y juegos propios. Hoy, algunos de los teléfonos que la contienen son los db2010, db2012, db2020, db3150, etc. La información almacenada en la GDFS incluye los datos de per sonalización de hardware (por ejemplo, parámetros de canal de radio, los ajustes de pantalla, cir cuitos de audio etc.), de seguridad y los datos de identificación (IMEI, códigos de bloqueo, etc.) y los datos del usuario, tales como soni dos, imágenes, SMS, agenda, calendario, etc. Algunas de las uni dades de GDFS ("archivos"), o, a veces parte de ellos, están protegi dos y sólo se liberan cuando se realiza una comprobación con datos que se almacenan en otras posiciones de GDFS. La GDFS contiene también archivos de segu ridad con información acerca de cualquier tarjeta SIM-locks aplicada a la terminal. GDFS también signi fica "Sistema de archivos de datos mundial". A pesar de que el GDFS es un sistema robusto de archivos, si la zona GDFS de un teléfono se daña o se corrompe, lo más probable que el auricular no funciona correctamente, o puede no funcionar en absoluto. Es muy común que la cámara no funcione por esta causa. Como el contenido de la GDFS de un teléfono móvil es individual o personal (según el uso y las preferencias del usuario), una GDFS dañada no puede ser totalmente restaurada a su estado anterior a menos que se tenga una copia de seguridad para poder “restaurarla” en caso de fallas. Si no se tiene una copia de seguridad, para restaurar una GDFS dañada se suelen utilizar soluciones, que en general

AVR, ARM, GDFS, SEEM, SIM y Mucho más… no son oficiales, pero que no modifican en absoluto datos vitales de identidad como el IMEI, por ejemplo. En función de lo dicho, podemos concluir con que el móvil tiene 2 áreas que ejecutan software (AVR y ARM CPU) y un área que maneja contenido “estático” (GDFS). Para dejar un móvil sin la personalización que hacen los operadores, se debe flashear el AVR CPU con una versión de software igual a la que trae, pero que no haya sido modificada por los operadores. Además, se liberaran los perfiles WAP para cambiarlos a nuestro gusto, así como cambiar la página de inicio. Para remover la personalización de las operadoras, se debe flashear las partes AVR y GDFS. Obviamente es recomendable flashear la parte del ARM que es precisamente la que trae la personalización de los operadores, así esta parte no afecte la operación del móvil. Si se quiere actualizar la versión del software que tiene el móvil, se deben flashear las partes AVR CPU y ARM. Si se quiere hacer ambas cosas, quitar la personalización y actualizar el software, se deben flashear las tres partes. Recuerde que sólo debe hacer ésto si interpreta perfectamente lo que va a realizar y siempre bajo su propio riesgo ya que si hace algo mal dañará su teléfono y es probable que para “revivirlo” deba recurrir a alguien que posea las herramientas adecuadas. También tenga presente que durante este proceso “no debe” modificar los datos de identificación del aparato. En general, la actualización de los archivos de estas memorias libera mas memoria del móvil, modifica la visibilidad de la pantalla, mejora la señal, permite el uso de chips (SIM) de cualquier operador, mejora en la ejecución de los juegos, mejora las funciones de la cámara, etc. Recuerde que el firmware es el

sistema operativo del teléfono, su actualización mejora su rendimiento así que es muy recomendable actualizarlo.

una, por ejemplo, para evitar que se roben teléfonos y se los modifique con facilidad, o para que sólo un agente oficial pueda realizar modificaciones. I M P O RTANTE: sólo debe Para saber qué versión de CID modificar la programación de un tiene un teléfono se utilizan prograteléfono si es suyo o si cuenta con mas como el Phone XS. Muchos la autorización por escrito del técnicos, para poder programar un dueño. Los operadores suelen teléfono cambian la versión del entregar teléfonos celulares en CID. Si bien los teléfonos CID49 al comodato (sobre todo los que son ser actualizados con el Sony de alta gama) por lo cual NO SE Ericsson Update Service (SEUS) LOS PUEDE MODIFICAR sin su pasan de ser CID49 a CID51, la consentimiento por medio feha - idea de pasar a un CID más anticiente. guo. Algo a tener en cuenta cuando Las modificaciones son los trabaje con teléfonos celulares cambios de Software y muchos no Sony Ericsson es su color. El color son oficiales de Sony Ericsson. del teléfono puede ser Red, Brown Existe una gran diversidad de soft- o Blue: ware modificado por usuarios que mejoran algunos aspectos de los * RED es el color que se asigna celulares, como patch (funciones), a los móviles en etapa de venta, drivers de cámara, display, sonido, terminados y estables en Software etc. y Hardware. Hay muchos teléfonos que a * Brown se aplica para teléfo pesar de tener nombres diferentes nos en proceso de desarrollo o su hardware es exactamente igual, modificación (durante el flasheo el por lo tanto los archivos son com- teléfono pasa de RED a BROWN y patibles. Sin embargo, los teléfo- al final regresa a RED). nos Sony Ericsson poseen un certi* Blue se asigna a teléfonos ficado de seguridad o CID que aún no tienen un Software o (Certificate of Identity Digital) y Hardware terminado y estable, en función de dicho certificado será suelen ser prototipos. el programa recomendado paraflashear o programar al celular. Si el teléfono posee CID36 es Existen varias versiones de fácil programar y, en general, se los CID. Teléfonos que tengan versio- libera colocando programas que nes iguales y anteriores al CID36 permitan la colocación de chips de son fácilmente modificables con cualquier compañía. Se necesitan programas como el DIV o el FAR los archivos del Firmware que son el Manager+SEFP. Móviles con Main firmware, File System, y el CID49, con un poco mas de proce- Custom CDA que desea instalar. so, también se pueden programar Aclaramos que el Custom CDA es el con el FAR+SEFP o con el SETO- archivo que colocan los operadores OL. Las versiones CID50 y CID51 para “terminar” el móvil antes de poseen seguridad que es más difí- ponerlo a la venta. Habrá un cil de “violar”. Custom CDA para cada modelo, La pregunta que uno suele para cada operador y para cada hacerse es ¿por qué colocan direc - país. CDA es la zona de datos de tivas de seguridad cuando el teléfo - personalización y contiene los datos no ya es de un usuario? . Podrían de idiomas, operadora, región, etc. haber varias respuestas y no solo Está ubicada en la GDFS.

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Cuaderno del Técnico Reparador Si el aparato posee CID 49,50,51,52, que son los más modificables actualmente, necesita alguno de los programas SETOOLITE; PHONEXS; FARMANAGER, más la herramienta de cada uno, y los archivos del Firmware que son el Main firmware, File System, y el Custom CDA que desea instalar. Si el móvil tiene CID53, el programa adecuado es el Farmanager. También necesitará el Main Firmware, el File System y el Custom CDA apropiado. Al momento de escribir esta nota no he tenido experiencias con teléfonos que posean un certificado de seguridad superior al CID53 y consultados a expertos me dicen que para el 54 y 55 ya hay soluciones pero aún no las he probado. NUEVAMENTE: Sólo puede programar (fflashear) el teléfono si es suyo y recuerde que cuando lo hace pierde la garantía del fabrican te. También tenga presente que muchos archivos o sistemas opera tivos poseen licencia (como el Windows de Microsoft) y que si los usa sin la debida autorización esta rá cometiendo delito. Si solo modifi ca el firmware (Main y FS) no existe ningún riesgo en el proceso de actualización y si llegara a interrum pirse por algún motivo el proceso, basta con iniciarlo desde el comien zo. En cambio si modificamos la GDFS o la BPA (conocida como EROM en los teléfonos Sony Ericsson) corremos el riesgo de que el teléfono no funcione y sólo es reparable con las herramientas ade cuadas. Aclaremos que EROM es la parte básica de software que no es modificado durante el proceso de programación. Es equivalente al programa de la BIOS ya que controla muchos aspectos importantes para el arranque y desempeño del móvil. Aunque usualmente se reco-

Figura 1

mienda su actualización, programas oficiales como el SEUS no la actualizan ocasionando errores comunes en nuestros teléfonos.

Back Up y Restore con el Setool 2 Lite Edition Según lo que hemos mencionado hasta ahora, como corremos el riesgo de dañar el archivo GDFS cuando programamos un teléfono, conviene realizar un Back Up. Describiremos la forma de hacerlo utilizando el programa setool2 lite edition y el cable para conexión del teléfono por USB (DCU 60 generalmente). Aclaro que con versiones anteriores del SEtool también se puede realizar pero quizá no tengan todos los modelos de teléfonos. Debemos seguir los siguientes pasos: 1. Retiramos el chip y la memoria SD. 2. Ejecutamos el programa SEtool y seleccionamos la pestaña “Sony Ericsson”. 3. Seleccionamos el modelo de celular, en este caso “K790 u otro modelo de SE; y hacemos click en el botón READ GDFS. En este momento el programa nos pide que conectemos el celular

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en modo flash, para ello, estando conectado el teléfono a la computadora y estando apagado, lo prendemos mientras tenemos apretada la tecla C del teléfono. El programa reconoce el celular casi inmediatamente y nos muestra en pantalla la información del mismo y comienza a trabajar. Aparecerá el siguiente mensaje: DETACH CABLE FROM PHONE, REMOVE BATTERY FROM PHONE, THEN INSERT IT BACK THEN PRESS “READY” Tenemos que desconectar el celular, quitarle la bateria esperar unos segundos, ponerle la batería nuevamente y volver a conectarlo. Luego hacemos click en el botón “READY”. El programa comienza a hacer el backup (respaldo) de la GDFS. Tarda unos segundos o minutos (dependeré del tipo de PC y del modelo del celular). Si llegaran a desconectar el celular en este momento, su celurar puede DAÑARSE y ya no prenderá, por lo tanto asegúrense de hacer lo correcto. Una vez que termina el proceso aparece el siguiente mensaje: GDFS READ ALL DONE, GDFS.BIN WRITTEN, PHONE DETACHED

AVR, ARM, GDFS, SEEM, SIM y Mucho más… El proceso finalizó, desconecte el celular. El backup queda hecho en las carpetas del SETOOL (dependiendo de donde lo tenga instalado). El backup es en formato BIN. Nota: El SEetool funciona con teléfonos DB2010, DB2012 y DB2020 con CID49/51/52. Para otras plataformas y certificados puede bajar de nuestra web las guías apropiadas y también los pro gramas para llevar a cabo cada pro ceso. Para hacerlo, diríjase a www.webelectronica.com.ar, haga click en el botón password e ingrese la clave “leogdfs”. Por razones de espacio, no podemos continuar en esta edición, razón por la cual, en el próximo número, continuaremos explicando cómo se carga el GDFS, cómo se lo puede reparar en caso de que Ud. no haya hecho un Back Up, también veremos cómo editar las SEEM en los teléfonos Motorola P2K y daremos consejos útiles y más definiciones. Si desea bajar todo el material antes de que sea publicado, en el link que dimos en el párrafo anterior encontrará toda la información, programas y videos sobre el tema.

Glosario: Bloqueo de SIM: Sistema que utiliza una empresa de telefonía celular con sus equipos GSM para evitar que éstos sean utilizados con líneas de otra empresa. Por ejemplo, si un equipo es de una compañía y está bloqueado, éste deja de funcionar si tiene un chip de otra empresa que no sea ésa. NOTA: El equipo, cuando le ponemos un chip de otra empresa, se queda pidiendo una tarjeta SIM válida, y sólo vuelve a funcionar normalmente cuando entra un chip de la misma empresa.

Firmware: Es el software que está “embebido” en una pieza de hardware, que sirve para controlar ese hardware. Debido a que el tipo de memoria en la que está almacenado es EEPROM, el mismo puede ser actualizado. Flash: Se dice que el flash es el ARCHIVO o software que permite correr el hardware del teléfono. IMEI: Identidad del Equipo Móvil Internacional. El IMEI es un número individual, exclusivo de un teléfono concreto, que puede utilizarse para identificarlo. Los primeros seis dígitos de la IMEI identifican al fabricante y el modelo exacto y los últimos dígitos identifican el teléfono concreto de dicha serie. NOTA: En un teléfono GSM se puede obtener el IMEI marcando *#06#. Por razones de seguridad este número no debería serle entregado a nadie. La lista blanca identifica a los equipos que están autorizados de recibir y realizar llamadas. Esta lista debe siempre existir en el EIR, aun cuando sea la única; las otras dos son opcionales. La lista gris identifica a los equi pos que pueden hacer y recibir lla madas, pero que pueden ser monito reados para descubrir la identidad del usuario utilizando la información almacenada en el chip SIM. La lista negra identifica a los equipos a los que se les impide conectarse a la red. Contiene los identificativos de los equipos robados o utilizados de forma ilegal y también la de aquellos equipos que no pue den acceder al sistema porque podrí an producir graves problemas técni cos; Por lo tanto, no pueden realizar ni recibir llamadas. Liberación: Es lo que se hace para quitarle el bloqueo de SIM a un equipo, habili-

tándolo para usarlo en una o más empresas que no sean las proveedoras del mismo. Esto puede ser realizado, entre otros métodos, mediante un cable de datos, utilizando un software especial, etc. Volviendo al ejemplo de la definición de “Bloqueo”, al equipo que estaba bloqueado para usarlo con una empresa, es posible liberarlo (muchas veces se lo llama desbloqueo, pero nosotros utilizamos ese término para identificar “candados” que le coloca la empresa para limitar sus características) para ser usado además en cualquiera de las otras empresas. Seem: Es un archivo que se encuentra en la memoria de teléfonos celulares Motorola del tipo P2K. Es un archivo hexadecimal que controla las funciones básicas del teléfono. A partir de su edición con programas con soporte hexadecimal o de edición de seems (P2K o únicamente dedicados a esta finalidad) podemos activar, desactivar o modificar funciones (a menudo ocultas) del teléfono. Se encuentran en la flex (CG2) y cada una se ocupa de una zona del teléfono y incluye varias posibles ediciones. SIM (Tarjeta SIM): Módulo de seguridad insertado en un equipamiento móvil y que incluye datos utilizados para identificar al usuario y proporcionar seguridad para la transmisión de voz y datos. La tarjeta SIM incluye, por ejemplo, el número de teléfono, la información del listín telefónico y la información de la cuenta. NOTA: Es a lo que llamamos “el chip”. Symbian: Es una nueva empresa conjunta pionera formada por Nokia, Ericsson, Motorola y Psion para la creación de sistemas operativos fáciles de usar destinados a aparatos inalámbricos y agendas portátiles (PDA). El primer sistema operativo se llama EPOC y fue lanzado en el 2001. ✪

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MONTAJE

Osciloscopio por USB de 40MHz Segunda Parte:

Características del Hardware: Elección de la Memoria En la edición anterior comenzamos a describir el desarrollo de un dispositivo digital de captura de señales eléctricas (también conocido con el nom bre de osciloscopio) con conexión a la PC a través del puerto USB. El osciloscopio posee 2 canales de 8 BITs y es capaz de capturar hasta 8 millones de muestras por segundo (MSPS) con la posibili dad de extenderlo fácilmente a 40 MSPS. Su diseño está basado en un microprocesador central y varios componentes (controlados por dicho procesador) para llevar a cabo la tarea de captura. El microprocesador pertenece a la popular familia de procesadores PIC de Microchip, en particular a la línea PIC18F que constan de un controlador USB incorporado. Entre los componentes se encuentra una memoria SRAM (para usar de buffer) y contadores de 8 bits (para direccionar la memoria). En esta entrega explicaremos los detalles que llevaron a la elección de la memoria. A través de varias publicaciones se explicarán todos los puntos tomados en cuenta para la elección tanto del hardware, como del firmware y el software; es decir, no se publica como un montaje “paso a paso” sino como un proyecto en todo su contexto. Por: Pablo Hoffman y Martín Szmulewicz http://www.pablohoffman.com Memoria El funcionamiento de una memoria está basado en celdas y el interior de cada chip se puede imaginar como una matriz o tabla en la cual cada celda es capaz de almacenar un bit. Es decir, que las memorias se basan en celdas para almacenar cada bit, y dichas celdas están organizadas en arreglos, tal sería la forma de una matriz, en donde se tienen filas y columnas, y cada celda tiene una ubicación única, descripta por el número de columna y numero de fila. El número que identifica a cada ubicación se conoce como dirección. Luego, a partir de una

dirección se calcula cuál es la fila y columna correspondiente, con lo que ya se puede acceder a la celda deseada. Las memorias de RAM (Random Access Memory) son memorias volátiles, esto significa que se pierde la información cuando no se le brinda alimentación y se clasifican en dos categorías básicas: la RAM estática y la RAM dinámica, las cuales se describen en las siguientes secciones. Para este tipo de memorias, aún cuando su funcionamiento es secuencial y en cada avance de reloj se avanza en un bit la dirección de memoria, se debe utilizar una lógica

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externa de control en donde dicha dirección se incremente. Ante esta característica, hemos encontrado una memoria que tiene una pequeña lógica interna que permite evitar el uso de componentes externos.

Memorias de Acceso Programable Se trata de una memoria capaz de realizar operaciones lógicas no complejas, como ser el autoincremento de la dirección de memoria a la cual se accede. Este tipo de dispositivo sería realmente útil ya que simplificaría la

Elección de la Memoria para un Osciloscopio por USB Figura 1

etapa de control de memoria. Una arquitectura de este tipo fue encontrada en la búsqueda de soluciones pero, si bien se encuentra fabricada, aún no existían productos disponibles con esta tecnología. Por lo tanto, continuamos analizado las diferentes posibilidades dentro de las memorias estándar en el mercado (siguiente apartado).

Memoria RAM Estática El componente principal de estas memorias es el flip-flop. Se compone de 4 transistores MOSFET o CMOS en un arreglo tal que cuando se le da un valor en una de sus entradas, este valor es conservado hasta que se quite la alimentación o se le cargue un nuevo valor. Este tipo de memoria conocida como SRAM (Static Random Access Memory) se compone de celdas de flip-flops. En la siguiente figura se observa la estructura típica de una celda de memoria de una SRAM. En la figura 1 se pueden ver las 4 conexiones necesarias. El pin de entrada indica que es allí en donde se coloca el dato que se desea almacenar. Luego un pulso en "W" (Write) hará que el dato sea cargado en en flip-flop. Finalmente, para volver a obtener el dato guardado, se debe dar tensión en "R" (Read), y en la salida tendremos el dato que anteriormente se había almacenado. La figura 2 muestra un arreglo SRAM con 4 celdas de memoria.

Memoria RAM Dinámica Las memorias DRAM (Dynamic Random Access Memory) son similares a las memorias estáticas, pero su diferencia radica en que en vez de utilizar flip-flops, utilizan condensadores. La utilización de condensadores implica que haya que cargarlos, pero también implica que éstos se descarguen. Es decir, que para el funcionamiento correcto de estas memorias, una vez que se posiciona en la dirección deseada y se le carga el valor que se quiere almacenar, es estrictamente necesario volver a recurrir a la misma dirección después de cierto lapso de tiempo (este tiempo depende exclusivamente de cada memoria) para volver a cargar el capacitor con el dato que éste tenía antes de que

por efecto de la descarga, éste pierda el dato almacenado. El uso de condensadores en vez de transistores hace que su tamaño sea considerablemente menor, haciendo posible la construcción de memorias de mucha mayor capacidad (figura 3). La operación de la celda es similar a la de un interruptor, cuando el estado en la fila se encuentra en alto, el transistor entra en Figura 2 saturación y el dato presente en el bus interno de la memoria (columna) se almacena en el condensador, durante una operación de escritura y se extrae en una operación de lectura. El inconveniente que tiene este tipo de memorias consiste en que hay que recargar la información almacenada en las celdas, por lo cual estas celdas requieren de circuitería adicional para cumplir esta función. En la siguiente figura se observa la celda completa con sus aditamentos donde se puede identificar la forma en que se desarrollan las operaciones de escritura, lectura y recarga. La siguiente figura muestra que cuando dicha celda se encuentra seleccionada por la columna y fila correspondiente, entonces un pulso en el bit de recarga hará que el mismo valor que ya tiene (obtenido desde el dato de salida) es vuelto a cargar como entrada de datos y se vuelve a cargar el condensador. La señal R/W (Read/Write) habilita a que se cargue el condensador con el valor que se encuentra en el pin de entrada de datos, o bien habilita la lectura mediante el pin de salida de datos con el valor que esta car-

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Montaje gado en el condensador. Vale aclarar que si se ha demorado en hacer una recarga de datos y el tiempo límite desde la ultima carga del condensador ha sido superado, entonces el dato que se leerá será erróneo.

Figura 3

Comparación y Elección El primer punto que se debe analizar es si la memoria que utilizaremos será del tipo estática o dinámica. En la tabla 1 presentamos un cuadro comparativo de las principales características de una y otra arquitectura. Dado que el costo de los componentes no es alto (básicamente por que su capacidad de almacenamiento no es alta tampoco), utilizaremos memorias estáticas, ya que son de más fácil uso, y no requieren de una lógica externa para que la información guardada se mantenga. Las características determinantes para la elección de la memoria son su capacidad y su velocidad. Hemos hecho una búsqueda de memorias de diferentes tamaños y velocidades en el mercado, y a continuación destacamos cada una con sus características principales:

retención de datos en ausencia de alimentación. Aislación automática de batería interna cuando detecta alimentación externa.

Cypress CY7C109B Alta velocidad, tAA = 12ns. Bajo consumo en estado activo Low - 495mW (max, 12 ns). Bajo consumo CMOS en standby power - 55mW (max. 4mW). Retención de dato de 2V (“L” versión only). Fácil expansión de memo ria con características CE y OE. Entradas y salidas com patibles con TTL. TTL-compatible IO

ALSC AS7C256A Opción de temperatura para apli caciones comerciales o industriales. Cypress CY7C199 Organización: 32,768 palabras Alta velocidad, 10ns. de 8 bits. tDOE rápida. Alta velocidad. CMOS para mejor rendimiento Tiempo de acceso para direc entre velocidad y consumo. cionamiento: 10/12/15/20ns. Bajo consumo en estado activo Tiempo de acceso para habiLow - 467mW (max, 12ns “L” ver - litación de salidas: 5, 6, 7, 8ns. sion). Muy bajo consumo: ACTIVO. Bajo consumo en standby power 412.5 mW max @ 10ns. - 0.275mW (max, “L” version). Muy bajo consumo: STANDBY . Retención de dato de 2V (“L” ver 11mW max CMOS I/O. sion only). Fácil expansión de memoria con Fácil expansión de memoria con entradas CE y OE.

Texas BQ4011 Retención de datos en ausencia de alimentación. Protección automática de escritura durante los ciclos de encendido y apa gado. Pack industrial stan dard de 28 pines, 32 k y 8 pines de salida. SRAM de operación convencional de ciclos de escritura ilimitada. 10 años mínimo de

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características CE y OE Entradas y salidas com patibles con TTL.

Elección de la Memoria para un Osciloscopio por USB La figura 5 muestra la arquitectura de la memoria Cypress CY7C-109B. Una vez que se tiene un estimado de las memorias que se podrían utilizar y su precio, se tuvo que hacer la evaluación del tamaño y la velocidad que el proyecto requería. Dado que se tiene como objetivo tener una velocidad de trabajo del orden de los 40Mhz, la memoria debe tener tiempos de acceso menores a 20~25ns. En cuanto al tamaño que ésta debe tener, consideramos que con mil muestras sería en principio suficiente para el objetivo buscado. Sin embargo, si se considera la opción del disparo por hardware para obtener las muestras, entonces se precisarían más muestras, para poder tener muestras previas y siguientes sobre un hecho que puede no repetirse, con lo cual, se podría pedir que la memoria sea capaz de almacenar diez mil muestras. Ahora las opciones serían a partir de los 16K x 8 bits como mínimo. La intención de largo alcance del proyecto y la escalabilidad y flexibilidad deseada, hacen que dentro de lo posible, las características limitantes sean las menores posibles y se puedan tener los mejores componentes. Por esta razón es que a partir de un mínimo de 16K pasamos a tener en cuenta las memorias de 32K. Además, una memoria que exceda los mínimos nos permite

necesario comprar un zócalo adaptador. De todos modos, esto es solamente temporal, porque en el caso de la construcción de una placa impresa (PCB) este problema queda solucionado. Luego de analizadas las opciones y verificar su precio, hemos observado que la diferencia de costo entre una memoria de 32K y una memoria que cuadriplique su tamaño, es decir 128K, era de aproximadamente un 15% superior, pero en precios tan bajos, esto pasa a ser casi despreciable, por lo que directamente optamos por excedernos en demasía con la memoria y dejar que este componente sea lo suficientemente grande como para que el día que los alcances del proyecto crezcan, no sea una limitante. Otra razón por la que hemos elegido la memoria de Cypress es su disponibilidad y precio. Luego de buscar en el mercado uruguayo los componentes citados y ver que no había ninguno en plaza, se buscó en Buenos Aires, Argentina. La memoria de Cypress era una de las tres memorias seleccionadas que se podía conseguir en dicho mercado, pero teniendo ventaja en su precio. Es por esta razón por la cual decidimos utilizar la citada memoria. Esta ventaja nos dio tiempo para poder probarla y estudiarla mientras se construía la placa. Además, existe mucha documentación valiosa sobre su uso y funcionalidad. ✪ Figura 5 Figura 4

tener un registro mucho mayor sobre cada muestreo o captura que se realiza. Si en vez de mostrar en pantalla lo que se ha capturado, se desea transferirlo a un archivo para su posterior análisis, entonces esta ventaja pasa a ser fundamental, donde una captura pasa a ser prácticamente un historial sobre el muestreo realizado. Una memoria de 32K nos permite una flexibilidad y posibilidad de realizar muchas operaciones sin que el tamaño de la memoria sea una limitante. Al igual que en el caso de los conversores analógico-digital, entre los encapsulados disponibles no se encuentra el DIP, por lo que será

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MONTAJE

Circuitos Prácticos Para Ahorrar Consumo

en Proyectos con PICs de 8 Patas Microchip continúa presentando sus productos innovadores que son más pequeños, rápidos, fáciles de usar y confiables. Los "8pin Flash microcontrollers (MCU)" son usados en un amplio rango de productos cotidianos, desde cepillos de dientes y secadores de pelo, hasta productos industriales y de medicina. La familia de “PIC16F/18F Power Managed featuring nanoWatt Technology” reúne todas las ventajas de la arquitectura del PIC® MCU y la flex ibilidad de la memoria Flash con una serie de características nuevas en cuanto a la alimentación. Estos dispositivos se con vierten en una solución para sistemas inteligentes o complejos que requieren una extensa vida útil de la batería y su uso eficiente. La flexibilidad de la memoria Flash y las excelentes herramientas de desarrollo, que incluyen "lowcost In-Circuit Debugger", "In-Circuit Serial Programming y "MPLAB® ICE 2000 emulation", hacen que estos dispositivos sean ideales para cualquier aplicación de control. La siguiente serie de Tips 'n Tricks pueden ser aplicados a una variedad de aplicaciones que ayudan a obtener lo máximo del “PIC16F/18F Power Managed family featuring nanoWatt Technology”. Traducción y Adaptación de Luis Horacio Rodríguez de “PIC Microcontroller Power Managed Tips‘n Tricks” Aprovechando al Máximo la Energía: Grabador de Datos de Larga Duración Todos los “low power modes” (circuitos de baja potencia) en el mundo no ayudarían a su aplicación

si no fueran capaces de controlar la energía usada en los circuitos externos al microprocesador. Encender un LED es equivalente a hacer funcionar la CPU de un PIC con 5V y 20MHz. Cuando planee su circuito,

decida qué modos físicos o estados necesitará y “particione” la electrónica para poder apagar o deshabilitar los circuitos innecesarios. El sistema mostrado en la figura 1 es bastante simple y tiene todas

Figura 1

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Montaje Figura 2

sus partes identificadas. Desafortunadamente tiene algunos problemas ya que la EEPROM, el sensor y el circuito, están alimentados todo el tiempo. Para obtener la mínima corriente para este esquema sería ventajoso deshabilitar los bloques que no son necesarios.

batería. Microchip, entre sus características brinda información como la de la tabla 1 para saber el consumo de cada bloque del chip. En base a esta información vamos a analizar el consumo de energía o “power budget” para el circuito de la figura 2. De la tabla se tiene:

Ejemplo: En la figura 2 se puede observar un “data recorder” de larga duración. Tiene un sensor, una EEPROM, una batería y un microprocesador. Cada dos segundos debe llevar a cabo una lectura del sensor, adaptar el dato, guardarlo en la EEPROM y esperar a la siguiente lectura. En este circuito, los pines I/O se jusan para alimentar la EEPROM y al sensor. Como los pinesI/O pueden entregar 20mA, no es necesario utilizar componentes adicionales.

Carga total Corriente Promedio (mA) = –––––––––––––– Tiempo total

Calculando la Vida Util de una Batería “Power budgeting” es una técnica que es crítica para predecir el consumo de corriente y

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18.8 e-6 (A x s) CP = -----––––––––----------2000 e-3 CP = 0,009MA Corriente máxima = 2,048mA Suponiendo, entonces, una corriente promedio de 0.009mA (Basado en el anterior “Power Budget”) podremos calcular la vida de la batería. En la tabla 2 se describen los desempeños de algunos modelos que se pueden conseguir en casas especializadas. Después de completar un “power budget” es sencillo determinar la batería requerida por la aplicación. Si se consume mucha potencia, es muy simple determinar dónde se requiere un esfuerzo adicional para reducir el consumo de potencia.

Despertadores Alternativos (Alternative Wake-ups)

Tabla 1

La mayoría de las aplicaciones en la que se usan PICs del tipo nanoWatt permiten reducir el consumo

Circuitos Prácticos para PICs de 8 Patas

Tabla 2

Figura 3

del microprocesador usando el “Sleep oscilador” (Timer1) que es de baja potencia y muy buen desempeño. Hay tres formas de sacar al microcontrolador del modo "Sleep” 1. Por medio de una interrupción. 2. Esperar al “Watchdog Timer”. 3. Usar un periférico “Ultra LowPower Wake-Up” (ULPWU). Los nuevos nanoWatt PIC16F/18F tienen un Watchdog Timer (WDT) de baja corriente que consume menos de 3µA. Además, los propios dispositivos pueden apagar o encender el WDT dinámicamente para un mayor ahorro de corriente.

El Watchdog Timer (WDT) es comúnmente utilizado para despertar el microcontrolador del estado "sleep". Cuanto más tiempo permanezca el micro en Sleep, menor es el consumo de las aplicaciones. Entonces es apropiado tener una duración limite del watchdog que sea lo suficientemente largo para su aplicación. Si la aplicación requiere de un muestreo con una tasa de una muestra por minuto, entonces el WDT debe despertar el PIC® MCU una vez por minuto. Los últimos PIC como el PIC18F1320 y el PIC16F684, tienen un WDT extendido que permite que el período del

WDT sea ampliado hasta dos minutos. Los dispositivos nanoWatt también poseen un oscilador (Timer1) robusto y de baja potencia y con su uso se puede conseguir que el micro consuma menos de 3µA. Se puede usar el Timer1 para generar interrupciones que saquen a la CPU del micro del estado de "Sleep” y también puede ser usado como base de un reloj de tiempo real. El “overflow” normal de dos segundos del Timer1 (usando un cristal de 32.786kHz) puede extenderse a 16 segundos utilizando el “prescaler” de 1:8. Algunos dispositivos nanoWatt pueden usar al Timer1 como fuente de clock del sistema en vez del oscilador principal en los pines OSC1/OSC2. Reduciendo la velocidad de ejecución se reduce el total de corriente consumida. Los dispositivos más nuevos tienen una modificación en el P O RTA que crea un “Ultra LowPower Wake-Up”(ULPWU). Se agregaron un generador de corriente y un comprador, tal como muestra la figura 3, que permiten usar un capacitor externo para tener un temporizador despertador (wake-up timer). Si no se necesita tener la precisión que entrega el temoprizador Watch dog, este periférico puede ahorrar una corriente considerada. ✪

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MONTAJE Proyectos con Circuitos Impresos de Lectores

Por Alejandro Javier Devoto

Variador de Velocidad para Motor C.C. Este circuito lo saqué de Internet y lo modifiqué para que permita controlar la velocidad de motores de corriente continua o el brillo de lámparas de 12V con una potencia del orden de los 100W. Lo he probado en un motor de limpiaparabrisas con un 2N3055 y funciona bien, pero para controlar cargas de más de 5A es preciso colocar un transistor del tipo BUZ27 u otro similar (aunque éstos son más caros). Con P1 debo ajustar la frecuencia del oscilador para que no se pro duzcan saltos al ajustar P2 que define el máximo rango de control de velocidad o brillo. P1 y P2 se ajustan por única vez a gusto del usuario y con P3 conseguimos la regulación deseada. Lista de Componentes Pasivos CI-1 -TLC272 - Doble operacional con entrada FET Q1 - TIP29 - Transistor NP de media potencia Q2 - 2N3055 - Transistor bipolar, aunque se obtiene mejor desempeño con un fet del tipo BUZ27. D1 - Zener de potencia tipo BYW29-100 R1 - 1k R2 - 82k R3 - 390 R4 - 12k R5 - 22k R6 a R10 y R13 - 1k R11 - 4k7 R12 - 470 P1 - 25k - Pre-set P2 - 2k5 - Pre-set P3 - 1k - Potenciómetro C1 - 0,1µF - Cerámico Varios: Placa de circuito impreso, disipador de calor para Q2, cables, perilla para el potenciómetro, gabinete, llave (S1) doble inversora, etc.

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Montaje

Proyectos con Circuitos Impresos de Lectores

Por Sebastián Bustamante

Amplificador para Infrarrojos Lista de Componentes Pasivos CI-1 - CD4093 - Circuito Integrado CMOS Q1 - TIP29 - Transistor NPN de media potencia D1, D2 - 1N4148 - Diodos de uso general L1, L2 - Fotodiodos de uso general tipo CQX46 D5 - Zener de 4,7V x 1/2W R1 - 330k R2 - 10k R3 - 180 R4 - 1k R5 - 12 R6 - 120 P1 - Pre-set de 100k C1 - 470pF - Cerámico C2 - 0,001µF - Cerámico C3 - 100µf x 25V - Electrolítico C4 - 0,1µF - Cerámico

Este circuito permite ampliar el rango de acción de cualquier control remoto infrarrojo, mediante la conexión de dos fotodio dos con cables. La entrada de este circuito se conecta en pa ralelo con el diodo emisor de un control remoto cualquiera pa ra poder realizar un mando a distancia de algún equipo contro lado por medio de rayos infrarrojos. Los diodos L1 y L2 (infra rrojos) se conectan al circuito (que estará cerca del transmisor de control remoto) por medio de un cable bipolar común que puede tener hasta 100 metros de extensión. Obviamente, di chos diodos se deben colocar cerca del receptor, de modo de realizar el enlace infrarrojo cuando se esté operando al trans misor. Si no quiere abrir el transmisor de control remoto para conectar el circuito puede usar un fototransistor que reciba la señal que él emite.

Varios: Placa de circuito impreso, fototransistor tipo SFH506, BPW42, etc., cables, estaño, fuente de alimentación o batería de 9V, etc.

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AUTO ELÉCTRICO LM327: Intérprete OBD a RS232

Descripción de una Interfase OBD II Parte 3: Descripción de los Comandos AT para Generar Programas en OBD II

En esta sección estamos explicando el fun cionamiento de uno de los circuitos integra dos más utilizados para la creación de inter fases para OBD II, nos referimos al LM 327. En la edición anterior comenzamos a describir qué son los comandos AT y cuál es el signifi cado de los mismos a efectos de poder uti lizarlos como elementos de programación para que el escaner tome datos de los sen sores y los interprete en el programa realizado en base a estos comandos y arroje los resulta dos en una PC. Debido a que muchos lectores manifestaron dudas sobre los comandos AT, en este artículo ampliamos la información para entender cómo se los utiliza. Por Luis Horacio Rodríguez Introducción Como ya sabemos, los fabricantes de automóviles usaban carburadores en sus vehículos, debido a sus bajos costos y alta potencia en sus unidades pero, en la década de los ochenta obligados por legislaciones de control de emisiones más estrictas, se vieron obligados a modificar el sistema de alimentación de combustible en el motor. Los sistemas de Inyección de combustible evolucionaron a partir de sistemas anteriores como encendidos electrónicos con captadores magnéticos y carburadores electrónicos controlados por módulos, desarrollando sistemas que suministran la cantidad de com-

bustible que se requiere bajo cualquier situación, valiéndose de sensores y actuadores que son controlados por un módulo central (computadora) que monitorea dichos elementos para una operación adecuada del motor de combustión. Como los primeros sistemas no funcionaban correctamente, los fabricantes añadieron sistemas de autodiagnóstico a los módulos de control, para así poder detectar de manera mas rápida las posibles fallas en los sistemas.

Los primeros módulos de control (PCM) usaban un sistema de diagnóstico a bordo (OBD) que

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Auto Eléctrico encendía una luz "CHECK ENGINE" O "SERVICE SOON" en el tablero, con un proceso gradual que, dependiendo de los destellos, daba un código que indicaba el posible fallo en el sistema. Los módulos actuales deben monitorear el control de emisiones y proveer suficientes datos al técnico para poder solucionar fallas de emisión o de funcionamiento en general del automóvil.

Protocolos Al comienzo cada fabricante usaba su propio sistema de autodiagnóstico a bordo (OBD). Cada fabricante estableció su protocolo de comunicación para el sistema de diagnóstico, lo que hacía que los técnicos tengan que adquirir diferentes equipos que cubran los diferentes protocolos y contar con los conectores para dichas marcas. La EPA (Agencia De Proteccion Al Ambiente) estableció una norma que dicta que todos los vehículos que fueron vendidos en USA a partir de 1996 debían contar con un conector trapezoidal de 16 pines para el sistema de autodiagnóstico conocido hoy como OBDII, por lo cual, desde esa fecha, se normalizó la conexión a la computadora del auto aunque se empleen diferentes protocolos para comunicar esta computadora con algún elemento de cómputo exterior. De esta manera los técnicos con un solo cable podrán acceder a una gama completa de vehículos teniendo que, buscar así un equipo que aunque cuente con el conector siga cubriendo los diferentes protocolos que usan cada fabricante. En Europa muchos fabricantes se establecieron este conector como base en la mayoría de sus vehículos a

cualquier vehículo que se ha vendido a partir del 2008 en ese país. Este protocolo es conocido hoy como el CAN BUS. Los vehículos con protocolo CAN-BUS a partir del 2001 usan el mismo conector de 16 pines establecido por la norma de la EPA.

partir del 2001 conocido como el EOBD. Cualquier vehículo Americano, Europeo o Asiático que no cuente con el conector de 16 pines para fácil identificación se le llamará vehículo OBDI. Los protocolos más usados en OBDII son los siguientes: SAE j1850 VPW: General Motors. SAE j1850 PWM: Ford, Lincoln y Mercury. ISO 9141-2, ISO 14230-4 (KWP2000) EOBD: Chrsyler, Jeep, Dodge, Europeos y Asiáticos.

PROTOCOLO ISO 15765-4 (CAN BUS): Este protocolo se empezó a usar en Europa a mediados del año 97, el cual utiliza comunicación Bus de banda ancha entre sus módulos y el conector de diagnóstico. Muchos modelos europeos como el BMW, ya cuentan con este protocolo desde el 2001. En USA este protocolo es obligatorio para

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Más Sobre los Comandos AT Los comandos AT son instrucciones codificadas que conforman un lenguaje de comunicación entre el hombre y un terminal tipo modem. En un principio, el juego de comandos AT fue desarrollado en 1977 por Dennis Hayes como un interfaz de comunicación con un modem para así poder configurarlo y proporcionarle instrucciones, tales como marcar un número de teléfono. Más adelante, con el avance del baudio, fueron las compañías Microcomm y US Robotics las que siguieron desarrollando y expandiendo el juego de comandos hasta universalizarlo. Los comandos AT se denominan así por la abreviatura de attention. Aunque la finalidad principal de los comandos AT es la comunicación con módems, otros servicios los toman como lenguaje de comunicación. Por ejemplo, la telefonía móvil GSM también ha adoptado como estándar este lenguaje para poder comunicarse con sus terminales. De esta forma, todos los teléfonos móviles GSM poseen un juego de comandos AT específico que sirve de interfaz para configurar y proporcionar instrucciones a los terminales. Este juego de instrucciones puede encontrarse en la documentación técnica de los terminales GSM y permite acciones tales como realizar llamadas de datos o de voz, leer y escribir en la agenda de

Descripción de una Intefase OBDII respuesta. La sintaxis de una pertición es, por ejemplo: AT+CFCO Donde: (AT+CFCO) es el comando y (carriage return) indica que finaliza el mensaje. Luego, el terminal remoto puede responder en forma correcta o incorrecta. La estructura de una respuesta correcta es la siguiente: ON BOARD SYSTEM OK

contactos y enviar mensajes SMS, además de muchas otras opciones de configuración del terminal. Para diagnóstico a bordo de automóviles, también se emplean comandos AT y cada fabricante, en función del protocolo elegido, utiliza un sistema de escaneo para poder leer los códigos de error que permitan identificar las fallas. Es por eso que comenzamos a explicar el funcionamiento del circuito integrado LM327, fabricado exclusivamente

para satisfacer las necesidades de la mayoría de los protocolos empleados en diagnóstico automotor.

Estructura de Programación con Comandos AT Cuando se quiere realizar una comunicación por medio de comandos AT se debe hacer una petición y el terminal remoto debe dar una

Donde: es la secuencia de inicio, ON BOARD SYSTEM es la respuesta y representa la secuencia del final del mensaje; es la sentencia de “retorno de carro” y indica que avance una línea. Si la respuesta fuese incorrecta, la estructura del mensaje sería: ERROR Note que siempre están los caracteres de inicio y finalización del mensaje y el contenido principal, en este caso, está indicando que hubo un error en la comunicación.

Resumen de Comandos Generales AT, Manejados por el LM327

CR: BRD hh: BRT hh: D: E0, E1: FE: I: L0, L1: M0, M1: WS: Z: @1: @2: @3 cccccccccccc: o=

Repeat the last command. Repita el último comando. Try Baud Rate divisor hh. Dividir una palabra. Set Baud Rate Timeout . Fijar Timeout. Set all to Defaults. Seleccione por defecto según el siguiente detalle: Echo Off, or On. Apagado o encendido. Forget Events. No tomar en cuenta el evento. Print the version ID. Imprima la versión ID. Linefeeds Off, or On. Habilita o deshabilita la líneas de campo. Memory Off, or On. Memoria habilitada o deshabilitada. Warm Start (quick software reset). Reestablecimiento rápido del sistema. Reset all. Reset total. Display the device description. Descripción del Display del dispositivo. Display the device identifier. Identificador del Display del dispositivo. Store the device indentifier. Almacene el valor del display. Default setting. Seteo por defecto.

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Auto Eléctrico Comandos de Parámetros Programables PP xx OFF: PP FF OFF: PP xx ON: PP FF ON: PP xx SV yy: PPS:

disable Prog Parameter xx. Deshabilite el parámetro de programa xx. all Prog Parameters Off. Todos los parámetros de programación deshabilitados. enable Prog Parameter xx. Habilite el parámetro de programa xx. all Prog Parameters On. Todos los parámetros de programación habilitados. for PP xx, Set the Value to yy. Para el parámetro xx fije el valor yy. print a PP Summary. Imprima un resumen de parámetros

Comandos de Lectura de Tensión CV dddd: RV:

Calibrate the Voltage to dd.dd volts. Calibre la tensión en dd.dd volts. Read the Voltage. Lea la tensión.

Comandos OBD AL: AR: AT0,1,2: BD: B1: DP: DPN: H0, H1: MA: MR hh: MT hh: NL: PC: R0, R1: RA hh: S0, S1: SH xyz: SH xxyyzz : SP h: SP Ah: SR hh: ST hh: TP h: TP Ah:

Allow Long (>7 byte) messages. Permita mensajes largos. Automatically Receive. Reciba automáticamente. Adaptive Timing Off, Auto 1*, Auto 2. Tiempo de adaptación apagado, Auto 1*, Auto 2. Perform a Buffer Dump. Realice un volcado del buffer. Bypass the Initialization sequence. Saltee la secuencia de inicialización. Describe the current Protocol. Describa el protocolo actual. Describe the Protocol by Number. Describa el protocolo por número Headers Off*, or On. Cabeceras deshabilitadas, habilitadas. Monitor All. Monitoree todo. Monitor for Receiver = hh. Monitoree la recepción = hh. Monitor for Transmitter = hh. Monitoree la transmisión = hh. Normal Length messages*. Duración normal de mensaje*. Protocol Close. Protocolo cerrado. Responses Off, or On*. Respuestas deshabilitadas, habilitadas. Set the Receive Address to hh. Fije la dirección de recibo en hh. Printing of Spaces Off, or On*. Impresión de espacios deshabilitada, habilitada. Set Header to xyz. Fije el encabezado en xyz. Set Header to xxyyzz. Fije el encabezado en xxyyzz. Set Protocol to h and save it. Fije el protocolo en h y guárdelo. Set Protocol to Auto, and save it. Fije el protocolo en automático y guárdelo. Set the Receive address to hh. Fije la dirección de recibo en hh. Set Timeout to hh x 4 msec. Fije un tiempo de espera en hh de 4 milisegundos. Try Protocol h. Pruebe el protocolo h. Try Protocol h with Auto search. Pruebe el protocolo h con búsqueda automática.

Comandos Específicos J1850 (protocolos 1 y 2). IFR0 1, 2: IFR H, S:

IFRs Off, Auto*, or On. IFRS deshabilitado, automático*, habilitado. IFR value from Header* or Source. Establezca los valores IFR desde el encabezado o la fuente.

Comandos Específicos ISO (protocolos 3 a 5) IB 10:

Set the ISO Baud rate to 10400*. Fije la velocidad ISO en 10400 Baud.

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Descripción de una Intefase OBDII IB 96: IIA hh: KW: KW0, KW1: SW hh.. WM 1 - 6 bytes:

Set the ISO Baud rate to 9600. Fije la velocidad ISO en 9600 Baud. Set the ISO (slow) Init Address to hh. Fije la habilitación ISO (baja) en hh. Display the Key Words. Muestre las palabras clave. Key Word checking Off, or On*. Habilite o deshabilite el chequeo de las palabras clave. Set Wakeup interval to hh x 20 msec. Establezca el intervalo de activación de hh en 20 milisegundos. Set the Wakeup Message. Fije los mensajes de activación.

Comandos Específicos CAN (protocolos 6 a C) CAF0, CAF1: CF hhh: CF hhhhhhhh: CFC0, CFC1: CM hhh: CM hhhhhhhh: CP hh: CRA hhh: CRA hhhhhhhh: CS: D0, D1: FC SM h: FC SH hhh: FC SH hhhhhhhh: FC SD 1-5 bytes: RTR: V0, V1:

Automatic Formatting Off, or On*. Habilite, deshabilite el formateo automático. Set the ID Filter to hhh. Fije el filtro ID en hhh. Set the ID Filter to hhhhhhhh. Fije el filtro ID en hhhhhhhh. Flow Controls Off, or On*. Active, desactive controles de flujo. Set the ID Mask to hhh. Fije la máscara ID en hhh. Set the ID Mask to hhhhhhhh. Fije la máscara ID en hhhhhhhh. Set CAN Priority to hhh (29 bit). Fije prioridad CAN en hhh (29 BIT). Set CAN Receive Address to hhh. Fije la dirección de recepción CAN en hh. Set the Rx Address to hhhhhhhh. Fije la dirección de recepción en hhhhhhhh. Show the CAN Status counts. Muestre el estado de cuenta CAN. Display of the DLC Off*, or On. Active, desactive la muestra de DLC. Flow Control, Set the Mode to h. Control de flujo, fíje el Modo en h. FC, Set the Header to hhh. FC, fije el inicio en hhh. FC, Set the Header to hhhhhhhh. FC, fije el inicio en hhhhhhhh. FC, Set Data to ….. FC, fije el dato en … Send an RTR message. Envíe un mensaje RTR. Use of Variable DLC Off* or On. Habilite, deshabilite el uso de la variable DLC.

Comandos Específicos J1939 CAN (protocolo A a C) DM1: JE: JS: MP hhhh: MP hhhhhh: *=:

Monitor for DM1 messages. Monitoree los mensajes DM1. Use J1939 Elm data format*. Use formato* de datos J1939 Elm. Use J1939 SAE data format. Use formato de datos J1939 SAE. Monitor for PGN 0hhhh. Monitoree PGN 0hhhh. Monitor for PGN hhhhhh. Monitoree PGN hhhhhh. Default setting. Programación o seteo por defecto.

Recuerde que los comandos AT se utilizan para programar sentencias de códigos de falla (Diagnostic Trouble Code - DTC) con el objeto de facilitar la identificación del sistema o componente asociado con dicha falla. Para modelos a partir de comienzos de 1994, CARB (Comisión de Recursos del Aire de California, California Air Resources Board) y la Agencia de Protección del Medio Ambiente (Environmental Protection Agency - EPA) aumentaron los requerimientos del sis-

tema OBD, convirtiéndolo en el hoy conocido OBD II (2ª generación). A partir de 1996 los vehículos fabricados e importados por los USA tendrían que cumplir con esta norma. Según esto OBD II es un conjunto de normalizaciones que procuran facilitar el diagnostico de averías y disminuir el índice de emisiones de contaminantes de los vehículos. La norma OBD II es muy extensa y está asociada a otras normas como SAE e ISO. Es por este motivo que estamos explicando en qué consis-

ten los comandos AT, a efectos de poder interpretar mensajes de error. Lo dado hasta aquí constituye un resumen general sobre comandos AT, especialmente los soportados por el LM327. En la próxima edición comenzaremos a describir la función que cumple cada comando, a efectos de poder entender cómo es la estructura de un programa y así estar en condiciones de interpretar los mensajes que arrojan los escaner. ✪

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MICROCONTROLADORES

Programación de PIC 12F629/675 Cómo Migrar de un Micro a Otro y Tips de Programación Cuando un técnico está acostumbrado a trabajar con un determinado circuito microcontrolador y aparece en el mercado uno similar, pero de mejores prestaciones, el principal problema con que se encuentra es de qué manera “migrar” al nuevo dis positivo y qué consejos útiles puede utilizar para realizar una programación más sencilla. Atento a los consejos obtenidos en el manual de Microcontroladores PIC de 8 Pines, publicamos algunos consejos útiles de programación e indicamos como hacer para migrar de PIC 12C508, 509, CE518, CE519 a 12F629. Informe preparado por Ing. Horacio D. Vallejo [email protected]

Introducción Como hemos visto en ediciones pasadas, en mayo, Microchip presentó en Argentina productos innovadores que son más pequeños, rápidos, fáciles de usar y confiables. Los "8-pin Flash Microcontrollers (MCU)” son usados en un amplio rango de productos cotidianos, desde cepillos de dientes y secadores de pelo, hasta productos industriales y de medicina. El “PIC12F629/675 MCU” reúne todas las ventajas de la arquitectura del PIC® MCU y la flexibilidad de la memoria Flash dentro de un integrado de 8 pines. Provee las características y la inteligencia que antes no estaban disponibles por costos y limitaciones de espacio. Las características incluyen un set de instrucciones de 14 bits, encapsulado pequeño, amplio rango de operación desde 2.0 hasta 5.5 volt, oscilador interno programable de 4MHz, memoria EEPROM on-board, referencias de voltaje onchip y hasta 4 canales de 10 bits A/D. La flexibilidad de la memoria Flash y

las excelentes herramientas de desarrollo, que incluyen "low-cost In-Circuit Debugger", "In-Circuit Serial Programming™" y "MPLAB® ICE 2000 emulation", hacen que estos dispositivos sean ideales para cualquier aplicación de control embebida.

Migración de PIC 12C508, 509, CE518, CE519 a 12F629 Bien, proponemos que pueda utilizar un microcontrolador con memoria flash, de modo que pueda reprogramarse a voluntad, en un circuito que emplea microcontroladores con memoria OTP (que se puede programar una sola vez). La familia 12C5xx está compuesta por dispositivos de 8 pines de 4MHz con 25 ó 41 bytes de RAM, 5 patas I/O y 1entrada. Posee 512 ó 1024 lineas (palabras) de EPROM de programa, un temporizador, y los CE51x con 16 bytes de EEPROM. Hace unos meses comenzamos a dar sugerencias de uso del PIC16F629 y por ello

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proponemos migrar a este chip que tiene 1024 posiciones de memoria flash de programa, 64 bytes (palabras de 8 BIT) de datos RAM, 128 bytes EEPROM, 2 temporizadores y puede operar hasta 20MHz. El PIC 12F629 es compatible pin a pin con los 12C5xx, por lo cual “no debería” ser necesario realizar modificaciones en el circuito que emplee un 12C5xx para que funcione con un 12F629. Ahora bien, hay que tener en cuenta que para algunas aplicaciones se tiene que tener cuidado con algunos terminales que en el 12F629 se podrían usar para comunicarse con otros circuitos. Las nuevas características de este integrado son: * Interrupciones (arquitectura mid range, figura 1). * Comparador. * Timer1 (16 bit). * Brown-out detection. Mid Range es la familia o gama de microcontroladores mediana de

Programación del PIC12F629 Microchip. Son microcontroladores de arquitectura de 8-bits, con las siguientes prestacionens: * Tamaño de palabra de programa de 14 bits. * 35 instrucciones simples de pro grama, fácil de aprender y migrar a otras familias mayores. * 8 niveles de pila. * Gran cantidad de periféricos inte grados en los dispositivos, tales como convertidores A/D, comparadores, reloj interno, timers, etc. * Distintos encapsulados para una integración en el desarrollo del sis tema mayor. * Capacidad de programación ICSP. Esta categoría es la normalmente usada para proyectos que van de lo básico a proyectos de una complejidad media-alta. La interfase multipropósito GPIO (General Purpose Input/Output) dispone de IOC (interrupt on change), que permite generar una interrupción al detectar un cambio en uno de los pines, y weak pull-ups. El módulo comparador es analógico, sus entradas compartidas con GPIO y su salida observable en un registro de funciones especiales SFR. Dispone de una referencia de tensión interna, que puede conectarse internamente a una de sus entradas. El Timer 1 es un contador de 16bits que puede contar sincrónica o asincrónicamente, con reloj interno o externo, y puede interrumpir al procesador cuando desborda (overflow interrupt). Posee, además, un oscilador independiente que comparte los pines con el GPIO, diseñado para funcionar con un cristal de 32,768kHz. El oscilador interno funciona a 4MHz (+-1%), y el oscilador a cristal soporta cristales de hasta 20MHz, resultando en un incremento de 5 veces la performance sobre los 12C5xx.

Figura 1

Consideraciones sobre el Software El GPIO comparte sus pines con el comparador, esto debe ser tenido en cuenta a fin de seleccionar correctamente el registro COMCON si se utilizan GP0,1,2. El 12F629 incorpora un hardware stack de 8 niveles, 6 más que los 12C5xx, dado que esta arquitectura soporta interrupciones. Esto ocasiona además que la dirección 04 en memoria de programa sea el punto de inicio de la rutina de interrupciones. La memoria flash de programa sustituye a la EPROM/OTP, con las consiguientes ventajas, teniendo una capacidad de 1024 palabras. La memoria EEPROM es funcionalmente diferente, ya que el 12F629 implementa la EEPROM standard de la serie mid range. La RAM dispone ahora de 64 bytes, para uso general, no obstante, como veremos, se accede de forma diferente. Una diferencia fundamental en el modelo de programación es que los 12C5xx tienen un ancho de palabra de programa de 12 bits, mientras que los 12F629 la tienen de 14 bits. Esto genera una diferencia fundamental en el

direccionamiento de memoria. En los 12C5xx, el contador de programa (PC) es de 12 bits, pero solamente está implementado un espacio de 1Kword (10 bits). Ante una operación de modificación del PC, 8 ó 9 bits se toman de la instrucción (CALL o GOTO respectivamente) y el décimo bit (PA0) se toma del registro STATUS. Los 12F629, por el contrario, emplean un PC de 13 bits (también sólo 1Kword implementado) característico de la serie mid range, donde la instrucción provee 8 ú 11 bits (PC d e s t i n a t i o n / C A L L - G O TO respectivamente) y el resto se obtiene del registro PCLATH. El mayor ancho de palabra permite que las operaciones de CALL o GOTO puedan hacerse dentro de todo el espacio de memoria. También, los 12C5xx direccionan 32 bytes (SFR+GPR), recurriendo los 12C5x9 al bit 5 del FSR para paginar 15 bytes adicionales en la zona alta. El FSR se utiliza tanto para direccionamiento directo como indirecto. Los 12F629 emplean la arquitectura mid range, direccionando 128 bytes y paginando mediante el BIT RP0 del registro STATUS, el FSR se utiliza sólo para direccionamiento indirecto.

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Microcontroladores El set de instrucciones del 12F629 recomienda no utilizar las instrucciones OPTION y TRIS sino reemplazarlas por MOVWF OPTION y MOVWF TRIS respectivamente. Además, agrega cuatro nuevas i n s t r u c c i o n e s : A D D LW / S U B L W (sumar/restar constante a W), RETFIE (retorna de interrupción) y RETURN (retorna de subrutina sin afectar W). Los códigos de operación (opcodes) son diferentes porque son palabra de distinto tamaño. Programación El PIC 12F629 se programa de forma diferente al 12C5xx, por lo cual, o bien puede utilizar el Quark Pro 2 atendiendo a las sugerencias que se dan en el manual de uso (en especial en lo que hace referencia al ICProg) y si utiliza el programador sugerido por Microchip (PICStart Plus) debe tener la revisión de firmware 3.11 o superior. Además, soporta programación serie, por lo que puede ser programado en el circuito como los PICAXE. Ambas familias pueden funcionar a 3 ó 5V, las especificaciones eléctricas son diferentes dado que se trata de dispositivos diferentes, pero resultan en la mayoría de los casos funcionalmente equivalentes.

Algunas Consejos para Programar el PIC12F629 Para reducir costos, los diseñadores deben aprovechar al máximo la memoria disponible en el MCU. La memoria programable es una de las causas más importantes en el costo del MCU. La optimización del código le evita tener que comprar más memoria que la necesaria. A continuación presentamos algunas ideas para reducir el código o programa.

usando “goto $+1 ”. El “$” representa el valor actual del contador en MPASM ™Assembler. Cuando se encuentra esta instrucción, el MCU salta a la próxima posición de memoria. Esto hubiera hecho si se hubieran usado dos Tabla 2 NOPs pero como la instrucción GOTO utiliza dos ciclos para ejecutarse, un retraso de dos ciclos fue creado. Este retraso de dos ciclos solamente ocupa una posición de memoria del programa. Para crear un retraso de 4 ciclos, agregue una etiqueta a una Técnicas de Temporizaciones Cuando necesite realizar progra- instrucción RETURN existente. En el mas que generen retardos, se sugiere ejemplo de la tabla 1, la etiqueta “Rtrn ” se agregó al RETURN de la subrutilo siguiente: na existente dentro del código. * Use GOTO “next instruction ”en Cuando se ejecuta “CALL Rtrn”, el MCU tarda dos ciclos de instrucciones vez de dos NOPs. * Use CALL Rtrn como quad,1 para ejecutar el CALL y dos más para instrucción NOP(donde “Rtrn ”es la ejecutar el RETURN. En vez de utietiqueta de salida de la subrutina exis - lizar cuatro instrucciones NOP para crear el retardo de cuatro ciclos, el tente). mismo resultado se obtiene agreganPuede observar el ejemplo de la do una sola instrucción CALL. tabla 1. Los MCU son usados como Cómo Optimizar Destinos interfaz con el mundo externo por Observe el movimiento de los medio de bus de datos, LEDs, pulsadores, etc. Como el MCU corre a datos y la estructura en la tabla 2 una frecuencia fija, se van a necesitar (A+B-->A). Un uso cuidadoso de los bits de rutinas de retrasos para cumplir con los tiempos de setup de otros disposi- destino en las instrucciones pueden tivos, pausas para un “handshake ”o ahorrar memoria. Aquí, el registro A se bien reducir la tasa de datos de un bus suma al B y el resultado es guardado compartido. Instrucciones como en A. Una opción de destino está DECFSZ e INCFSZ son adecuadas disponible para operaciones lógicas y para retrasos prolongados, en donde aritméticas. En el primer ejemplo, el resultado una variable es incrementada o decrementada hasta llegar a cero, en donde de la instrucción ADDWF se guarda en el registro de trabajo (working regse ejecuta un condicional. Para retrasos menores de unos ister). El MOVWF se usa para mover pocos ciclos se presentan las si- el resultado desde el registro de trabajo hacia el registro A. En el guientes ideas. Para una demora de dos ciclos, es Segundo ejemplo, la instrucción común usar dos instrucciones NOP ADDWF esa el bit de destino para que usan dos posiciones memoria. El guardar el resultado en el registro A mismo resultado se puede obtener ahorrando así una instrucción.

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Tabla 1

Programación del PIC12F629 Cómo Fijar el Valor de un BIT En la tabla 3 se pueden observar un par de técnicas sugeridas para optimizar el uso de la memoria cuando: * Se quiere mover un solo bit de dato desde REGA hacia REGB. * Se quiere testear REGA bit y arreglar REGB si es necesario. Una técnica para mover un bit desde el regitro REGA hacia REGB es haciendo “bit tests”. En el primer ejemplo de la tabla 3, el bit en REGA se testea usando la instrucción BTFSS. Si el bit esta en “clear ” se ejecuta la instrucción BCF y limpia el bit REGB, y si el BIT está en “set”, se saltea la instrucción. El segundo testeo de bit determina si el bit está en “set ” y, de ser así, va a ejecutar el BSF y setea el bit REGB, de lo contrario se saltea la instrucción. Esta secuencia requiere de cuatro instrucciones. Una técnica más eficiente es suponer como “clear” el bit en REGA y limpiar el bit REGB, y luego testear si el bit de REGA está en “clear ”. De ser así, la suposición fue correcta y se saltea la instrucción BSF, de lo contrario el bit REGB es seteado. La secuencia en el segundo ejemplo usa tres instrucciones porque no fue necesario hacer un testeo de bit. Un punto importante, es que el segundo ejemplo va a crear un “glitch

” si el REGB es un Puerto en “high”. Esto es causado por las instrucciones BCF y BTFSC que van a ser ejecutadas sin importar el valor del bit en REGA.

Tabla 3

Intercambio de Datos entre W y REG La tabla 4 muestra cómo intercambiar los contenidos de W y REG sin usar un segundo registro. Necesita: 0 TEMP registers 3 Instructions 3TCY

Tabla 4

Una manera eficiente de intercambiar los contenidos de un registro con el registro W es usando tres instrucciones XORWF. No requiere de registros temporales. En la tabla 5 presenta un ejemplo: Cómo Rotar un Bit por Medio de Carry Mostramos como rotar un byte por medio del “carry ”sin usar RAM variable para el loop, lo cual se puede adaptar fácilmente para rutinas de transmisiones de interfase en serie. Como ejemplo, podemos ver el programa de la tabla 6. El BIT de “carry”

Tabla 5 Tabla 6

se limpia (excepto en el ultimo ciclo) y el ciclo se repite hasta que esté seteado el BIT “zero”, indicando el final. ✪

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S E C C I O N . D E L . L E C T O R Seminarios Gratuitos Vamos a su Localidad Como es nuestra costumbre, Saber Electrónica ha programado una serie de seminarios gratuitos para socios del Club SE que se dictan en diferentes provincias de la República Argentina y de otros países. Para estos seminarios se prepara material de apoyo que puede ser adquirido por los asistentes a precios económicos, pero de ninguna manera su compra es obligatoria para poder asistir al evento. Si Ud. desea que realicemos algún evento en la localidad donde reside, puede contactarse telefónicamente al número (011) 4301-8804 o vía e-mail a: [email protected]. Para dictar un seminario precisamos un lugar donde se pueda realizar el evento y un contacto a quien los lectores puedan recurrir para quitarse dudas sobre dicha reunión. La premisa fundamental es que el seminario resulte gratuito para los asistentes y que se busque la forma de optimizar gastos para que ésto sea posible.

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:

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 amigos de Saber Electrónica, les cuento que he adquirido un kit completo de microcontroladores y quiero colocar un pic en un automóvil y tengo algunas preguntas para hacerles: 1- Puedo colocar directamente a 12v un 7805 (usaré el del encapsulado TO-220, que puede entregar hasta 1A.) para regular el voltaje de alimentacion, o debo usar un divisor

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resistivo u otro método. Y en el caso que el voltaje sea de unos 60V, cómo calculo para reducir la tensión y que debo usar para poder alimentar un PIC con 5V. 2- Cómo tomo en una entrada del pic si hay 12V o 0V, puedo usar un optoaislador.? Ojalá puedan ayudarme. Muchas Gracias y felicitaciones por la revista. Francisco Salas Respuesta 1. Hola Francisco. Sí, se puede usar un 7805 para bajar la tensión. En caso de querer bajarla desde 60V lo ideal es un diodo zener y un transistor, para que no tengas que usar resistencias de mucha potencia ya que el consumo del PIC dependerá de cuántas salidas estén en alto al momento de cálculo de consumo. Para usar como entrada, podés emplear un optoaislador, de hecho, en aplicaciones para el auto es lo más aconsejable. ✪

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