SE Mex Arduino289

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EDITORIAL QUARK

Año 25 - Nº 289 OCTUBRE 2014

Vea Vea en en Internet Internet elel primer primer portal portal de de electrónica electrónica interactivo. interactivo. Visítenos Visítenos en en la la web, web, yy obtenga obtenga información información gratis gratis ee innumerables innumerables beneficios. beneficios.

www.webelectronica.com.mx www.webelectronica.com.ar SECCIONES FIJAS Descarga de CD: Redes de Computadora. Cableadas en Inalambricas Sección del Lector

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ARTÍCULO DE TApA processing y Arduino. FRITZING. Edición y Construcción de pCB

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CURSO DE ELECTRÓNICA Etapa 4, Lección 6: Los Amplificadores de Audio Digitales

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MONTAJES Montaje Destacado: Amplificador de 200W Montaje Destacado: Amplificador de 260W con transistores Amplificador Seguidor de 25W Elevador de Octava para Guitarra Electrica Generador de RF para pruebas y Ajustes

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MANUALES TÉCNICOS Qué es ARDUINO?- Kit de Trabajo y Entorno de Desarrollo

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AYUDA AL pRINCIpIANTE Luces de Alerta con pICAXE

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MICROCONTROLADORES El Mundo de los Microcontroladores. Lección 10: programación de Funciones en Lenguaje MikroC

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ELECTRÓNICA DEL AUTOMÓVIL Los Sensores del Sistema Electrónico de Control de Motor: Interruptores y Sensores de posición. primera parte

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TÉCNICO REpARADOR Funcionamiento y Reparación del Circuito Inverter

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editorial 319.qxd:editorial 258 22/10/14 12:21 Página 1

SABER ELECTRONICA

DEL DIRECTOR AL LECTOR

Director Ing. Horacio D. Vallejo Producción José María Nieves (Grupo Quark SRL) Columnistas: Federico Prado Luis Horacio Rodríguez Peter Parker Juan Pablo Matute

EDITORIAL QUARK

Edi­to­rial­QUarK­S.r.l. Pro­pie­ta­ria­de­los­de­re­chos en­cas­te­lla­no­de­la­pu­bli­ca­ción­men­sual­Sa­bEr­ElEc­tro­ni­ca argentina: (Grupo­Quark­SRL)­San Ricardo­2072,­Ca­pi­tal­­­Fe­de­ral,­ Tel­(11)­4301-8804 México (SISA):­Cda.­Moctezuma­2, Col.­Sta.­Agueda,­Ecatepec­de­Morelos, Edo.­México,­Tel:­(55)­5839-5077

ARGENTINA Administración y Negocios Teresa C. Jara (Grupo Quark) Staff Liliana Teresa Vallejo, Mariela Vallejo, Diego Vallejo 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 México Administración y Negocios Patricia Rivero Rivero, Margarita Rivero Rivero Staff Ing. Ismael Cervantes de Anda, Ing. Luis Alberto Castro Regalado, Victor Ramón Rivero Rivero, Georgina Rivero Rivero, José Luis Paredes Flores Atención al Cliente Alejandro Vallejo [email protected] Director del Club SE: [email protected] Grupo Quark SRL San Ricardo 2072 - Capital Federal www.webelectronica.com.ar www.webelectronica.com.mx www.webelectronica.com.ve Grupo Quark SRL y Saber Electrónica 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. número­de­registro­de­Propiedad­intelectual­Vigente:­966­999

Al FinAl... Arduino Bien, amigos de Saber Electrónica, nos encontramos nuevamente en las páginas de nuestra revista predilecta para compartir las novedades del mundo de la electrónica. Cuando en el año 2000 hice el primer acuerdo con Education Revolution para que PICAXE pudiera estar al alcance de todos los fanáticos de la electrónica de América Latina pensé que muchas otras empresas imitarían esta plataforma porque resultaba una manera muy sencilla de aprender a programar microcontroladores. PICAXE es un microcontrolador PIC al que la empresa Education Revolution le incluye (programa) una BIOS para que el nuevo elemento se pueda usar con el IDE o entorno de desarrollo llamado “Editor de Programas”. De esa manera, uno puede programar en diagramas de flujo, en assembler (y ahora también en C) y el editor de programas permite simular el archivo y hasta nos detecta y corrige errores para luego compilarlo en un lenguaje que entienda el microcontrolador y así poder guardar el programa que hicimos en la memoria del micro. Han pasado muchos años y he visto varios intentos para “imitar” a los PICAXE, pero hasta la fecha sigo pensando que es la mejor opción para los principiantes que desean adentrarse en el mundo de los microcontroladores; la principal desventaja es que el BIOS de PICAXE no es libre y si uno no consigue el componente “está frito”. Una alternativa más que interesante, y que ha cobrado un papel preponderante en los últimos años es ARDUINO, una plataforma que, en principio, usa microcontroladores de la empresa Atmel y que posee un IDE muy amigable, pero que dista mucho de lo práctico que es el editor de programas para PICAXE. La gran ventaja de Arduino es que la BIOS que se debe grabar en el Atmel para que pueda operar en ARDUINO es libre (y por lo tanto también es gratis)lo que lo ha hecho muy popular, a tal punto que en la actualidad existe una gran variedad de aplicaciones ligadas con ARDUINO. Una de ellas es Fritzing, un programa CAD – CAM, también libre, que permite editar circuitos y vincularlos con Arduino. Se trata de un programa bastante completo que permite el diseño de placas de circuito impreso con funciones de autorruteo muy eficaces. Es por todo lo dicho que en esta edición encontrará información interesante, tanto de Arduino como de Fritzing y la posibilidad de descargar material adicional y, por supuesto, los programas. Luego más de una década de preferir a PICAXE y viendo el avance de de los últimos años de Arduino, debo confesar que ahora el amante de la electrónica cuenta con alternativas muy interesantes. Hasta el mes Próximo

Ing. Horacio D. Vallejo

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A r t í c u lo

de

t A pA

Processing y Arduino:

Fritzing

edición y construcción de PcB Cómo hacer sus propias placas de circuitos puede ser un desafío de enormes proporciones. Tiene que diseñar un circuito, probarlo en una placa, hacer el diseño de la placa, y después de todo eso, usted todavía tiene que imprimir el proyecto y grabar en una placa virgen. Fritzing es un programa de automatización de diseño electrónico libre que busca ayudar a diseñadores y artistas para que puedan pasar de prototipos (usando, por ejemplo, placas de pruebas) a productos finales. Fritzing fue creado bajo los principios de Processing y Arduino, y permite a los diseñadores, artistas, investigadores y aficionados documentar sus prototipos basados en Arduino y crear esquemas de circuitos impresos para su posterior fabricación. Además cuenta con un sitio web complementario que ayuda a compartir y discutir bosquejos y experiencias y a reducir los costos de fabricación. Fritzing es un programa libre de código abierto suite de diseño de PCB que funciona en Windows, Mac y Linux. A diferencia de Eagle o KiCad, Fritzing tiene una interfaz sencilla y realista que hace que el diseño de circuitos resulte intuitivo. Además, es uno de los pocos entornos que permite construir proyectos con Arduino, lo que lo hace ideal para quienes quieran trabajar con esta plataforma. Autor: Federico Prado - e-mail: [email protected]

Programas CAD - CAM

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Artículo de tapa LA InTErFAz

dE

UsUArIo

dE

FrITzIng

Fritzing presenta una interfaz fácil de usar para un flujo de trabajo rápido y fácil. Sus secciones incluyen el medio ambiente:

 La vista del proyecto – Aquí tendremos o editaremos un circuito electrónico virtual que construiremos para luego editarlo en la placa, obtener el esquema eléctrico final o la vista PCB.  La paleta de Windows - Incluye la Biblioteca, Inspector de Partes, Construcción, Historia y Navegación History. Figura 1 – Pantalla inicial de Fritzing

 El Creador de Partes - Es una herramienta para modificar las partes o crear nuevas piezas para Fritzing Nota: Para abrir el Creador de pieza, seleccione el componente → Nuevo en el menú principal. El Medio Ambiente Fritzing puede ser reorganizado por el usuario según sus necesidades y preferencias. Desde las diferentes secciones de la paleta de Windows se puede redimensionar, mover una pieza, mover un conjunto, ocultar, etc. En la figura 1 podemos apreciar la pantalla inicial del programa.

VIsTA dEL ProyECTo

o

EsCrITorIo Figura 2 – Entorno de trabajo con protobard.

La vista del proyecto es donde el circuito virtual se construye y se edita, normalmente lo llamamos escritorio. Hay tres variantes para trabajar en el escritorio: Vista protoboard, Vista esquema y Vista PCB. Para alternar entre las vistas, simplemente haga clic en los “puntos de vista de navegación” o utilice el selector de vista (que se puede mostrar u ocultar a través de la ventana de la sección de la barra de

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Programas CAD - CAM

menús). Durante la edición de un circuito, utilizando cualquiera de los puntos de vista, los cambios tendrán efecto en las tres vistas.

VIsTA ProToboArd Es donde el principiante suele iniciar el proyecto. Aquí usted puede construir fácilmente el circuito virtual, exactamente de la forma en que el circuito real se parece, de esta manera evitará errores que puedan producirse a lo largo de la tran-

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Fritzing: edición y construcción de pcB de trabajo en esta vista es similar a la de la “vista PCB”.

VIsTA PCb Le permitirá diseñar y exportar los documentos necesarios para la producción de una placa de circuito impreso. La vista de PCB cuenta con una función de autorruteo que le permitirá ahorrar mucho tiempo, figura 4.

LA PALETA dE WIndoWs

Figura 3 – Vista de esquemas del Fritzing.

Las diferentes ventanas poseen una paleta de componentes, herramientas e información. Éstos elementos se pueden mostrar u ocultar a través de la ventana de la sección de la barra de menú. Los modos que pueden ocultarse o verse son: El Conmutador de Vista Le permite cambiar entre las vistas de proyectos diferentes y tiene una barra como la mostrada en la figura 5.

Figura 5 - Menú para conmutar las formas de ver un proyecto en Fritzing.

La biblioteca Partes o Componentes Figura 4 - Trabajando con la construcción de PCb. Tiene una selección de componentes sición de un esquema eléctrico a una placa de cir- electrónicos que directamente se pueden arrastrar cuito impreso. Una imagen de esta vista se puede y soltar sobre el escritorio, en cualquiera de las tres apreciar en la figura 2. modalidades de “vistas”. Las piezas se disponen en recipientes. Fritzing incluye una biblioteca central que VIsTA EsqUEMáTICA cuenta con una buena colección de piezas, pero también le permite crear sus propios contenedores En esta vista, como se observa en la figura 3, se de piezas ("Mine" bin), para que pueda organizar muestra el circuito que se construyó en el “punto de las partes centrales de la forma que desee. vista protoboard” como un diagrama de circuito Por ejemplo, puede crear un cubo mientras traeléctrico, y es muy útil para aquellos que desean baja en un proyecto, donde se pondría sólo las aprender los símbolos de circuito estándar. El flujo partes involucradas en ese proyecto, o puede crear

Programas CAD - CAM

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Artículo de tapa

Figura 6 – Fritzing permite trabajar con Arduino.

Figura 8 - barra de Menú

Figura 7 - Pantalla de apertura de Fritzing.

un contenedor para un tipo específico de componentes, como las resistencias. Esta función es útil para mantener el orden y obtener un acceso más rápido a los grupos de componentes o partes. En la parte inferior de cada compartimiento, se pueden encontrar opciones para cambiar el modo de vista, así como la gestión de las piezas y los contenedores. Las diferentes opciones se pueden mostrar como iconos o en forma de lista. Proporciona dos formas para ver los componentes de la biblioteca: Nueva: Se abre el creador de componentes. Importación: Le permite importar un componente de Fritzing, Por otra parte la opción “editar” abre el Creador

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Programas CAD - CAM

Parte y le permite editar la parte seleccionada en el contenedor. La opción “exportación” permite exportar el componente seleccionado. La opción “eliminar” borra el elemento o componente seleccionado y lo envía a la papelera.

TrAbAjAndo

Con

FrITzIng

Lo primero que debe hacer es descargar el programa desde Internet. Vaya a la página de descarga Fritzing: http://fritzing.org/download Seleccione su sistema operativo y siga las

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Artículo de tapa instrucciones de la página para instalar en su computadora. Al instalar Fritzing, vendrá con todo tipo de bibliotecas de piezas o componentes. Hay componentes básicos, como cables, botones, resistencias, etc. También hay componentes especiales como placas Arduino y sensores que pueden añadirse a sus diseños, figura 6.

PrIMEros PAsos La primera vez que abra un proyecto Fritzing, comenzará en la pantalla protoboard como se muestra en la figura 7. A la derecha de la pantalla esta la barra de menú con todos los componentes y opciones. Si un componente es personalizable, la mitad inferior de la barra de herramientas le mostrará las opciones de personalización disponibles para la parte específica, figura 8. Lo primero que debe hacer es colocar un componente. Vamos a diseñar un circuito simple, como ejemplo haremos el circuito de encendido de un LED. Necesitaremos una resistencia en nuestro circuito. Seleccione y arrastre la resistencia en el área de trabajo (escritorio), como se muestra en la figura 9. El cuadro de texto introductorio sobre el protoboard desaparecerá cuando usted ponga su primer componente. Arrastre de la resistencia a la placa de pruebas (Protoboard) de modo que cada cable se conecte a una columna vertical en el tablero. Cuando un componente realiza una conexión a una columna, toda la fila se vuelve verde como se muestra en la figura 10. La zona verde indica una conexión eléctrica entre los agujeros del protoboard.

PErsonALIzACIón

dEL

Figura 10- Al colocar el componente sobre el protoboard se ilumina en verde el circuito de conexión.

ProyECTo

Con nuestra resistencia seleccionada, podemos usar las opciones de la parte inferior de la barra de herramientas para cambiar el valor, la tolerancia y el espaciado que ocupará el componente, algo interesante es que podemos poner cualquier valor y la resistencia cambiará el color de sus bandas conforme al código de colores de las resistencias. En nuestro ejemplo ajustamos el resistor de 220 ohm. A continuación, tenemos que rotar la resistencia para establecer una conexión con el carril de tierra en la parte superior de la placa (protoboard). Para girar cualquier componente de la placa,

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Figura 9 - selección de una resistencia para colocarla en el área de trabajo.

Programas CAD - CAM

Figura 11 - Vista del componente una vez rotado.

esquema o ficha de tablero, simplemente haga clic derecho y seleccione girar (también puede utilizar “ctrl+r”). El resistor rotará 90 grados, figura 11.

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Artículo de tapa Lo que sigue en nuestro proyecto es añadir un LED. Haga clic y arrastre el componente LED de la barra de herramientas a la derecha del área de trabajo, vea la figura 12. Coloque el LED en el tablero, al lado de la resistencia, como se muestra en la figura 13, también podemos cambiar el color de este componente. Hasta ahora, la resistencia y el LED no están conectados. Observe que las líneas verdes no se toquen. Al igual que en un tablero real, podemos añadir pequeños cables para realizar las conexiones que necesitamos. Coloque el puntero del ratón sobre un agujero del protoboard y observe que se vuelve azul, figura 14. Esto significa que está listo para añadir un cable. Haga clic en el orificio de placa y arrastre el cable que se está creando a la ubicación deseada. En nuestro caso, se conecta el extremo positivo del LED a la placa de pruebas de la fila superior, tal como se observa en la figura 15. Haga clic y arrastre para añadir otro cable que conecta el lado negativo del LED a la resistencia, tal como se muestra en la figura 16. Eso es todo.

Figura 12 - Menú en el que se encuentran los LEds

¡Nuestro circuito principal está listo! Para finalizar el diseño, hay que Figura 13 - Ubicación del LEd en el tablero. añadir una fuente de alimentación, para ello haga clic y arrastre el componente de superior y el negativo en el riel inferior. El espacio entre los cables de la salida de la batería de la barra de herramientas a la derecha en batería no encaja con la separación de los carriles el área de trabajo, figura 17. Coloque los cables de alimentación, como se de alimentación superiores protoboard. Para solumuestra en la figura 18, con el positivo en la barra cionar este problema, coloque el cable rojo a través

Figura 14 - Comenzando la colocación de un cable de conexión.

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Programas CAD - CAM

Figura 15- Fijación del cable de conexión, note los dos extremos.

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Fritzing: edición y construcción de pcB

Figura 16 - Añadiendo otro cable de conexión. Figura 17 - Ubicación de la fuente de alimentación en la biblioteca de componentes.

¡Felicitaciones! Acaba de diseñar un circuito entero y todo lo hizo “arrastrando y soltando unos pocos componentes”, lo que realmente hace el proceso más fácil, para poder ver las imágenes de la vida real de su circuito. La única desventaja es que no tiene emulador, pero si puede servir para demostraciones. Figura 18 - ¡Listo! el circuito está armado.

EsqUEMA de un agujero en la fila superior. Para cambiar el color de los cables haga clic derecho y seleccione color. Ahora, haga clic y arrastre un cable desde el cable negativo de la batería a la fila inferior. Su conexión de la batería debe ser similar a la que hemos visto en la figura 18.

Figura 19 - Ahora debemos seleccionar la vista como “circuito”.

Mientras arrastrábamos componentes en el protoboard y añadíamos cables, Fritzing estaba ocupado haciendo un esquema exacto de su circuito. Para ver el circuito eléctrico seleccione el botón esquemático en la parte superior derecha de la pantalla, figura 19.

Figura 20 - Al tener nuestro proyecto como esquema eléctrico aparece desordenado.

Programas CAD - CAM

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Artículo de tapa Aparecerá el circuito de la figura 20, que es correcto, técnicamente hablando. Fritzing se asegura de que todas las conexiones son correctas, pero la estética sigue estando fuera del alcance de una aplicación de escritorio. Note que los componentes han sido distribuidos bien separados. Algunos pueden, incluso, estar fuera de la pantalla. Puede desplazarse utilizando la barra de desplazamiento en la parte inferior derecha del área de trabajo. Una vez que encuentre todos sus componentes, hay que arrastrarlos y hacer zoom para tener una visión favorFigura 21 - Trabajando con el zoom y con la posición se able del circuito, de modo que se logra ubicar el circuito en el centro del área de trabajo. observe un escritorio como el de la figura 21. Note que las conexiones están cruzadas entre si. Queremos orientar los componentes de manera que las líneas entre ellos sean tan cortas y rectas como sea posible. Para ello, haga clic con el botón derecho y utilice la opción “rotar” o haga “ctrl+r” para rotar sus componentes de manera que quede lo más correcto posible, por ejemplo, como se muesrra en la figura 22. Una vez que las líneas son rectas y claras, acomode el esquema tanto como sea posible para que quede de forma similar a la mostrada en la figura Figura 22 - debe rotar los componentes para que el Ahora 23. circuito quede visualmente estético. haga clic en el dIsEño dE LA PLACA dE CIrCUITo IMPrEso (PCb) botón AutoRoute, ubicado en el centro inferior Ya estamos en condiciones de diseñar una del espacio de trabajo (figura 24) y tendrá “tableta electrónica real” o placa de circuito esquema perfecto, como impreso. Haga clic en la pestaña de PCB en la Figura 24 - botón de se muestra en la figura parte superior derecha de la barra de herramientas autorruteo (vea nuevamente la figura 19). Al igual que sucedia 25.

Figura 23 - Imagen luego de acomodar los componentes y siendo las líneas rectas.

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Programas CAD - CAM

Figura 25 - Imagen luego de acomodar los componentes y siendo las líneas rectas.

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Fritzing: edición y construcción de pcB

Figura 26 - Comenzando a trabajar en el diseño del circuito impreso

Figura 27 - Ubicando los componentes en el centro del área de trabajo.

Figura 28 - Colocación de los componentes dentro de la placa de circuito impreso.

Figura 29 - Conviene reducir l tamaño de la placa para que ocupe menos espacio

con la vista “esquemático”, la opción de “vista PCB” tiene nuestros componentes dispersos y desacomodados como muestra la figura 26. Haga “zoom in” o “zoom out”, utilizando el scroll del ratón, sobre la pantalla y asegúrese de que pueda ver todos sus componentes, de modo similar a como muestra la figura 27.

Figura 30 - El circuito ya se encuentra listo para generar las pistas de cobre.

Arrastre los componentes, tal como lo hicimos cuando estábamos acomodando el circuito eléctrico en la vista como esquema. Debe arrastrar todos los componentes de modo que queden ubicados dentro de la placa verde, figura 28. Como el propósito de una placa de circuito impreso es hacer que ocupe el menor espacio posible, vamos a reducir el tamaño del tablero verde hacia abajo hasta que haya espacio suficiente para los componentes. Para reducir el tamaño del tablero, simplemente haga clic en cualquier esquina y arrastre hacia el centro del tablero. En la figura 29 podemos ver cómo se ha reducido el tamaño de nuestro PCB. Al igual que con el esquema, hay que mover y rotar los componentes (ctrl+r) de manera que las líneas entre ellos sean rectas y claras como se muestra en la figura 30. Estas líneas no son todavía las trazas de cobre en el diseño de la placa final, pero nos indican qué piezas necesitan ser conectadas. Para generar las pistas, tenemos que hacer lo siguiente: haga clic en cualquier parte de la tarjeta

Programas CAD - CAM

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Artículo de tapa

Figura 32 - Luego de presionar el botón Autorute se generan las pistas de cobre.

verde y de clic a la parte inferior de la barra de herramientas donde encontramos las opciones de personalización. Ir a "capas", desplácese hacia abajo y seleccione “one layer” (single-sided), figura 31. Las tabletas de circuitos hechos en fábricas grandes pueden tener un montón de capas de pistas intercaladas en el tablero. Pero debido a que nuestro circuito es simple y por una sola cara, tendremos nuestra placa PCB común y muy bajo precio, dependiendo de cuál sea nuestro proyecto diseñaremos nuestras pistas de PCB de cobre en una sola capa. Después de seleccionar un tablero de una sola cara, haga clic en el botón AutoRoute en la parte inferior central de la zona de trabajo (vea nuevamente la figura 24). El programa trabajará un momento y luego tendremos nuestras pistas de cobre que por arte de magia han reemplazado a las líneas finas, tal como se puede apreciar en la figura

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Programas CAD - CAM

32. En este momento, técnicamente tienen un disFigura 31 - Panel de coneño de circuito trol para la generación de en pleno funlas pistas. cionamiento y está en condiciones de “fabricar” su placa físicamente. Pero antes de perder una placa o tablero virgen (revestido de cobre), tome unos minutos para asegurarse de que su tarjeta funcionará sin problemas. Como puede deducir, el tema no termina aquí pero creemos que ya tiene los concimientos suficientes para comenzar con sus propias prácticas. En futuros artículos continuaremos explicando el uso de este programa, especificamente para aplicaciones con placas Arduino. ¡Hasta el mes próximo! J

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Descarga de CD

Redes de Computadora

Cableadas e Inalámbricas

Editorial Quark SRL, Saber Internacional S.A. de C.V., el Club SE y la Revista Saber Electrónica presentan este nuevo producto multimedia. Como lector de Saber Electrónica puede descargar este CD desde nuestra página web, grabar la imagen en un disco virgen y realizar el curso que se propone. Para realizar la descarga tiene que tener esta revista al alcance de su mano, dado que se le harán preguntas sobre su contenido. Para realizar la descarga, vaya al sitio: www.webelectronica.com.ar, haga clic en el ícono password e ingrese la clave “CD-1283”. Deberá ingresar su dirección de correo electrónico y, si ya está registrado, de inmediato podrá realizar la descarga siguiendo las instrucciones que se indiquen. Si no está registrado, se le enviará a su casilla de correo la dirección de descarga (registrarse en webelectronica es gratuito y todos los socios poseen beneficios).

MÓDULO 1: TODO SOBRE REDES DE PC Capítulo 1 - Conceptos sobre Redes Capítulo 2 - Sistemas Operativos Capítulo 3 - Crear una red local en Windows Capítulo 4 - Hardware de Redes Capítulo 5 - Internet

MÓDULO 2: INTRODUCCIÓN AL CABLEADO DE REDES Capítulo 1 - Qué es una red Capítulo 2 - Cómo crear una red Capítulo 3 - Cableado de Red

MÓDULO 7: INTERNET RED DE REDES Capítulo 1 - Un mundo sin Fronteras Capítulo 2 - Conexión por Internet Capítulo 3 - La Electrónica en Internet Capítulo 4 - Diccionario de Internet

MÓDULO 8: LA ELECTRÓNICA DE LAS COMPUTADORAS Capítulo 1 -Arquitectura de una PC Capítulo 2 - Actualizaciones Básicas Capítulo 3 - La Tarjeta Madre Capítulo 4 - La Fuente de Alimentación

MÓDULO 3: CABLEADO Y CONEXIONES DE RED

Capítulo 5 - La Memoria RAM

Capítulo 1 – Cableado: Introducción al cableado de redes Capítulo 2 – Cable Coaxial Capítulo 3 - Par trenzado Capítulo 4 - Fibra Óptica

Capítulo 7 - Los Microprocesadores

Capítulo 6 - La Tarjeta de Video Capítulo 8 - La Memoria BIOS y Chipset

MÓDULO 4: CONFIGURACIÓN UNA RED MÓDULO 9: REDES DE PC INALÁMBRICA MODERNAS Teoría, práctica y videos de configuración

MÓDULO 5: ARMADO DE REDES DE PC

Redes WAN, LAN, Topologías, El Protocolo TC / IP, Configuración fácil y avanzada de un Router WIFI, Cómo crear y configurar una red en Windows, Cableados de red

Presentación en diapositivas sobre curso de redes

MÓDULO 6: PROBADOR DE CONTINUIDAD DE CABLEADOS

MÓDULO 10: CURSO DE REPARACIÓN DE PC

Detalles de armado y funcionamiento de una herramienta Se incluyen los links para la descarga de CDs multimedia interimprescindible para el técnico activos del curso.

16 Saber Electrónica Nº 319

Tec Sup E4 L6 Digitales.qxd:LECC 1 .qxd 21/01/14 09:59 Page 17

CURSO

DE

TÉCNICO SUPERIOR

EN

ELECTRÓNICA

Teoría

ETAPA 4 - Lección 6 CARRERA: TÉCNICO SUPERIOR EN ELECTRÓNICA

Los Amplificadores de Audio

DIGITALES Los amplificadores de audio digitales, también conocidos como amplificadores de conmutación o amplificadores Clase D son amplificadores electrónicos que, en contraste con la resistencia activa utilizada en los modos lineales de los amplificadores clase AB, usan el modo conmutado de los transistores para regular la entrega de potencia. Este amplificador se caracteriza por una gran eficiencia (pequeñas pérdidas de energía) lo que trae consigo menos disipadores de calor, reduciendo el peso del equipo. Además, si se requiere una conversión de voltaje, la alta frecuencia de conmutación permite que los transformadores de audio estorbosos sean reemplazados por pequeños inductores. En esta última lección estudiaremos a estos dispositivos electrónicos. INTRODUCCIÓN En la etapa anterior (Técnicas Digitales) hemos explicado cómo se puede realizar un amplificador digital por PWM pero no indicamos cómo se genera, en la práctica, una PWM partiendo de una señal analógica. En esta lección vamos a sugerir algunos simples circuitos prácticos que el lector podrá simular o construir realmente para entender el funcionamiento de los amplificadores de conmutación La solución de cómo digitalizar un amplificador utilizando señales PWM es una solución a medias, pero es lo que se está empleando en la actualidad y debemos conocer el método antes de explicar algo más completo. ¿Por qué digo una solución a medias? Porque la sección digitalizada es mínima. El preamplificador sigue siendo tan analógico como siempre y algo más complejo de realizar porque como explicamos en la entrega anterior, el filtro de la etapa PWM genera un retardo de fase que debe ser compensado en la señal realimentada desde la salida, porque en caso contrario podemos diseñar un bonito oscilador en lugar de un amplificador. Por supuesto que la clásica etapa de salida en clase AB desaparece y con ellas se van las pérdidas por efecto Joule (disipación en las resistencias internas de los transistores de potencia) pero aparecen las pérdidas en el inductor del filtro y debemos entonces construir un componente enorme y pesado para manejar potencias considerables. ¿Qué tipo de construcción física tiene un filtro PWM? ¿Tendrá muchas vueltas de alambre fino o pocas vueltas de alambre grueso? ¿Usará hierro laminado? En principio podemos decirle que su resistencia interna debe ser mucho menor que la resistencia del parlante así que va tener pocas vueltas de alambre grueso. Seguramente usará un núcleo cerrado tipo “E” “I” o dos “C” o toroidal, pero no va a ser un núcleo de hierro laminado porque ese inductor estará sometido a la señal PWM que como sabemos es de una frecuencia de 50KHz aproximadamente y con forma rectan-

Ud. está leyendo la sexta lección de la cuarta etapa del Curso de Electrónica Multimedia, Interactivo, de enseñanza a distancia y por medio de Internet que presentamos en Saber Electrónica Nº 295. El Curso se compone de 6 ETAPAS y cada una de ellas posee 6 lecciones con teoría, prácticas, taller y Test de Evaluación. La estructura del curso es simple de modo que cualquier persona con estudios primarios completos pueda estudiar una lección por mes si le dedica 8 horas semanales para su total comprensión. Al cabo de 3 años de estudios constantes podrá tener los conocimientos que lo acrediten como Técnico Superior en Electrónica. Cada lección se compone de una guía de estudio y un CD multimedia interactivo. El alumno tiene la posibilidad de adquirir un CD Multimedia por cada lección, lo que lo habilita a realizar consultas por Internet sobre las dudas que se le vayan presentando. Tanto en Argentina como en México y en varios países de América Latina al momento de estar circulando esta edición se pondrán en venta los CDs del “Curso Multimedia de Electrónica en CD”, el volumen 1 de la primera etapa corresponde al estudio de la lección Nº 1 de este curso (aclaramos que en Saber Electrónica Nº 295 publicamos la guía impresa de la lección 1), el volumen 6 de dicho Curso en CD corresponde al estudio de la lección Nº 6. Para adquirir el CD correspondiente a cada lección debe enviar un mail a: [email protected]. El CD correspondiente a la lección 1 de la primera etapa es GRATIS, y en la edición Nº 295 dimos las instrucciones de descarga. Si no poee la revista, solicite dichas instrucciones de descarga gratuita a: [email protected] A partir de la lección Nº 2 de la primera etapa, cuya guía de estudio fue publicada en Saber Electrónica Nº 296, el CD (de cada lección) tiene un costo de $25 (en Argentina) y puede solicitarlo enviando un mail a [email protected]

Técnico en Sistemas de Audio

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Tec Sup E4 L6 Digitales.qxd:LECC 1 .qxd 21/01/14 09:59 Page 18

CURSO

Lección 6, Etapa 4

DE

TÉCNICO SUPERIOR

EN

ELECTRÓNICA

gular. Será un transformador más parecido a un transformador de pulsos de TV pero de mayor tamaño, aunque todo depende de la potencia que se le está aplicando al parlante. Si Ud. está pensando que además van a aparecer las distorsiones debidas a la curva de histéresis del hierro, lo vamos a tranquilizar, porque no tiene mayor importancia la linealidad del inductor de filtro.

MODULACION ANALOGICA Y MODULACION DIGITAL Uno de los mayores atractivos del amplificador en clase D es que su funcionamiento puede considerarse (con ciertas reservas) como digital, ya que la amplificación de la señal de audio se lleva a cabo mediante el muestreo de la señal analógica, obteniendo una codificación por ancho de pulso (también llamada cuantización de 1 bit como para complicar un poco más la cosa). En general, esta codificación PWM se lleva a cabo de forma analógica mediante la comparación de la señal de entrada con una señal triangular de frecuencia mucho mayor que la frecuencia máxima de la señal de audio, de manera que puede evitarse el fenómeno de “aliasing” (batido de las altas frecuencias de la señal de audio con la fundamental de la PWM). Dado que los sistemas actuales de soporte y reproducción de audio están basados en procesos digitales (CD, DVD etc.), es preciso convertir primero los datos digitales del disco, al mundo analógico para poder llevar a cabo la amplificación clase “D”. El empleo de convertidores D/A añade distorsión a la señal de audio, por lo que un preamplificador y una etapa de potencia cuidadosamente diseñada pueden resultar inútiles frente a un conversor D/A de mala calidad. La ventaja del amplificador en clase D es que la señal digital de entrada puede ser amplificada sin la necesidad de convertidores, mediante el empleo de distintas técnicas de conversión PCM a PWM.

Figura 1

En esta conversión es muy frecuente el empleo de técnicas de “noise shaping” para reducir el ruido debido a la cuantización de la señal, lo que mejora la distorsión armónica total de manera significativa. Esta técnica se basa en una ecuación determinística que emplea un cuantizador fino embebido en un lazo de realimentación, para conseguir alterar la distribución del ruido de cuantización inherente a la señal digital, con el fin de obtener una menor distorsión de cuantificación. Mediante el empleo de un DSP es posible integrar en un solo dispositivo el proceso digital habitual (filtros, retardos, crossovers, etc) y la amplificación sin la necesidad de emplear convertidores D/A, es decir pasando directamente de PCM a PWM. Ver la figura 1. Como se puede observar en los equipos clásicos de CD (el AIWA330 es el más conocido) la señal original grabada en el disco con el código de CD se decodifica y se transforma en la clásica señal estereofónica digital o señal PCM que se puede obtener en el conector óptico, utilizado para conectar un amplificador estereofónico con entrada digital del tipo de los utilizados por los equipos de minidisc de Sony.

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FILTRO PWM REAL En la entrega anterior le indicamos las fórmulas para calcular el filtro PWM. A continuación vamos a resolver un caso práctico de un amplificador de audio (para un parlante de 8 Ohm), de banda completa utilizando dichas fórmulas:

L1 = (1,41 . 8) / (6,28 . 20.000) = 89,8µHy C1 = 1 / (8,85 . 20.000 . 8) = .7 10-6 = .7µF Estos valores se pueden llevar a un simulador Electronics Workbench Multisim para verificar el funcionamiento con un generador de onda rectangular de 100kHz. Ver figura 2. Se puede observar que la primer armónica de la portadora tiene una amplitud de pico 500mV aproximadamente cuando la portadora tiene 10V de pico, es decir un 2,5% que es un valor aceptablemente bajo para el parlante.

EL MODULADOR PWM CON FILTRO REAL Comenzaremos a estudiar circuitos para que los pueda armar y probar. Le recordamos que son todos circuitos experimentales creados por el autor, por lo que su comentario puede contribuir al mejoramiento de los mismos. Ud. puede observar simplemente este capítulo, pero la idea del autor al realizarlo es que arme las simulaciones y las pruebe. Si Ud. es alumno de un industrial de electrónica, insista a sus profesores para que juntos realicen las simulaciones. Lo que Ud. puede aprender realizando las simulaciones es infinitamente mayor a lo que puede aprender leyendo el ar tículo simplemente.

Figura 2

La figura 2 que utilizamos para probar el filtro nos puede resultar muy didáctica para entender el funcionamiento del amplificador PWM. La señal del generador es una señal rectangular de amplitud constante.

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¿Cómo puede ser entonces que opere como fuente de información de audio en un sistema real? Porque cambia el tiempo de actividad de acuerdo al sonido. Imaginemos que Ud. quiere escuchar una señal muy sencillita. Un tono de audio de 1kHz de baja amplitud. El modulador genera una portadora de por ejemplo 100kHz y comienza a cambiarle el tiempo de actividad de modo que varíe por ejemplo de 40% a 60% en 1ms (que es el período de una señal de 1kHz) pasando por todos los valores intermedios, incluyendo el 50% del tiempo de actividad, que es cuando la sinusoide de 1kHz pasa por cero. Para entender perfectamente el concepto, vamos a simular el circuito del modulador al que vamos a cargar con un filtro sencillo tipo RC para conectar multímetro digital que mida la salida filtrada. Ver la figura 3. Comencemos explicando que un comparador es un CI analógico que detecta cuando la entrada (+) es más alta que la entrada (-) generando un estado alto en su salida que es del tipo a colector abierto (la resistencia de carga debe ser externa, en nuestro caso es R1 conectada a +18V). Ahora observe que la pata (+) está conectada a un generador de diente de sierra de 100kHz con un período de actividad del 50% y la pata (-) está conectada al cursor de un potenciómetro cuyos extremos están conectados a +1V y -1V; el cursor tendrá, por lo tanto, un potencial nulo cuando está en la mitad de su recorrido, que es el caso mostrado. Como el diente de sierra es de CA, la mitad del tiempo la tensión de la entrada (+) está por arriba de cero y la otra mitad está por abajo. En el osciloscopio se observa la señal de salida, que es una cuadrada con picos de +18V y -17V ya que el transistor interno al saturarse queda a 1V.

Figura 3

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Figura 4

¿Cuál es el valor medio de esta señal? Prácticamente cero, si no fuera por el problema de la tensión de saturación. Observe el multímetro y la forma de señal en la entrada B del osciloscopio. El oscilograma indica un pequeño ripple debido a que no quisimos poner un valor muy grande de C para agilizar la simulación. ¿Para qué sirve el potenciómetro? Para recortar el diente de sierra de la pata positiva en diferentes lugares y así generar una PWM con un valor medio distinto de cero. En la figura 4 se puede observar las dos señales de entrada y el resultado sobre la salida. Nota: en el osciloscopio de cuatro canales se desplazaron los ceros de los canales A y B a la primer línea de la cuadrícula, empezando desde arriba, y los canales C y D a una línea por debajo del centro. Observe que la tensión continua del potenciómetro colocado al 75% corta al diente de sierra en forma asimétrica y genera, por lo tanto, una señal de salida rectangular con un semiperíodo positivo corto y un semiperíodo negativo largo. El valor medio sobre C1 queda prácticamente a un valor de -7,5V medidos en el osciloscopio, o exactamente -7,67V indicados por el multímetro. A continuación mostramos el caso inverso, o sea moviendo el potenciómetro al 25% de su valor máximo, obteniendo las señales de la figura 5. En este caso se puede observar que el recorte del diente de sierra ocurre por debajo del centro, de modo que la señal de salida es rectangular pero con un semiperíodo positivo largo y un semiperíodo negativo corto. Esto implica un valor medio positivo de 7,15V. ¿Qué utilidad práctica tiene este circuito? Prácticamente ninguna, pero tiene un gran valor didáctico porque a continuación vamos a reemplazar el potenciómetro por una señal senoidal de 1kHz y a observar las salidas. Ver la figura 6.

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Lección 6, Etapa 4 Figura 5

Figura 6

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Figura 7

Prácticamente no se puede observar diferencia alguna en una figura estática pero en la simulación se puede observar que el punto de corte del diente de sierra sube y baja a un ritmo de 1kHz y que el período de actividad de la salida del comparador cambia de un mínimo a un máximo. Si modificamos la base de tiempo del osciloscopio para que se pueda observar la señal de 1kHz se obtiene lo indicado en la figura 7. Aquí se puede observar que el valor medio de la salida varía con la misma forma de señal que la entrada por la pata negativa, salvo un pequeño resto de portadora de 100kHz que no molesta por ser inaudible. ¿Qué conclusiones podemos sacar de todo esto? Que una señal senoidal se puede descomponer en una PWM y luego volver a reconstruirla sin producirle distorsión. Y esto significa que puedo realizar una amplificación de potencia tomando la señal del modulador y colocándola en una llave a mosfet de alto rendimiento que teóricamente debería trabajar totalmente fría si no tuviera pérdidas de conmutación. Posteriormente se debe pasar esta señal por un filtro y aplicarla al parlante. Fácilmente se podría utilizar un MOSFET de canal N de 32A como el IRF540 y aplicarlo a una fuente de +250V y un MOSFET como el IRF9540 y aplicarlo a una fuente de -250V. Con un parlante de 8 Ohm obtendríamos una potencia de (250.0,703)2/8 = 3800W (reales, no PMPO). Por supuesto, en la realidad el problema no es tan sencillo porque un filtro para una corriente de 30A no es moco de pavo y los MOSFET en realidad se calientan cuando conducen porque pueden tener una resistencia interna de 0,2 Ohm y cuando circulan 40A por 0,2 Ohm se disipan 80W (40 en cada MOSFET) y no es fácil evacuarles el calor generado. De cualquier modo, cuando se trata de hacer amplificadores de más de 200W es conveniente recurrir a los amplificadores digitales porque además son mucho mas fá-

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ciles de proteger. Lo mismo cuando se requiere un elevado rendimiento aunque no se necesite una gran potencia, como por ejemplo en los equipos para publicidad móvil en auto o en avión.

LLAVES PWM CON TRANSISTORES Si le cargáramos nuestro filtro real al LM139E no tendríamos ningún resultado, porque su resistencia de salida es la que nosotros colocamos entre la salida y fuente, que es de unos 220 Ohm como mínimo y no admite la carga de un filtro de 8 Ohm. La salida del comparador debe ser reforzada y el refuerzo depende de la potencia del equipo que Ud. desea diseñar. Si se trata de media potencia, se pueden utilizar simples transistores Darlingtons complementarios que es lo que vamos a indicar a continuación en la figura 8. Si se trata de alta potencia, estos transistores se transforman en excitadores de un par de MOSFETS es decir que el circuito realmente no cambia mucho, sólo se le agregan etapas. Si Ud. observa atentamente la figura no va a tener inconveniente en reconocer algunas secciones clásicas y otras nuevas pero que ya presentamos en este artículo. A la izquierda está el modulador PWM y a la derecha el filtro para carga de 8 Ohm. En el centro tenemos una clásica etapa de salida de simetría complementaria con transistores Darlington complementarios compensados en temperatura por una serie de diodos 1N4148. Q3 funciona cuando la tensión de salida del comparador es superior a cero. Q4 cuando es inferior. Como ambos tienen una disposición en colector común, la resistencia de salida es muy baja e igual a la resistencia de carga del comparador (R3) dividido por el beta del transistor, que por ser un Darlington puede estimarse como 500 de valor promedio. Esto significa que la resistencia de salida del par es de aproximadamente 1000/500 = 2 Ohm. Los diodos se colocan para compensar las barreras internas de los Darlingtons. Como cada uno posee dos barreras en serie se deben colocar 4 diodos. Si las bases simplemente se unieran, el circuito funcionaría pero con una importante distorsión cuando la salida atraviesa el cero o cambia el sentido de la circulación de corriente.

Figura 8

En efecto, hasta que la salida del comparador no llegue a 1,2V el transistor Q3 no conduciría. Y lo mismo ocurre cuando la tensión baja hasta -1,2V

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Figura 9

momento en que conduce Q4. Entre -1,2 y +1,2 no conduciría ninguno de los dos transistores y la salida tendría una discontinuidad. Colocando los diodos el problema se soluciona. Imagínese que la salida del comparador está en -2V y por lo tanto está conduciendo Q4. Si esta tensión comienza a acercarse a la de masa en determinado momento la base de Q4 estará a -1,2V, pero debido a los diodos la base de Q3 estará por conducir porque ya tiene 1,2V. Es decir que apenas corta Q4 comienza a conducir Q3 y no hay discontinuidad en el funcionamiento. ¿Cuál es la potencia máxima que puede entregar nuestro circuito? Teóricamente la tensión de pico del audio de salida sobre el parlante puede ser igual a la tensión de salida de la llave electrónica. En nuestro caso la salida puede ser entonces de 18V de pico o de 32V pap. En este caso la tensión eficaz de salida será de 18V/1,41 = 12,76V y la potencia se determina con la fórmula V2/R en donde R es la resistencia del parlante. Reemplazando obtenemos (12,76)2 / 8 = 20W.

AMPLIFICADOR DE POTENCIA CON MOSFET Para completar esta tema, queda por mostrar un amplificador PWM práctico para potencias superiores a 100W. Cuando se trata de conmutar altas corrientes y elevadas tensiones, los MOSFETS son inigualables en cuanto a rendimiento. Sólo hay que tener en cuenta que excitarlos no es tan fácil como parece. Existe la tendencia a pensar que una compuerta aislada que no consume corriente resistiva se puede excitar a alta impedancia. Y realmente no es así. Cuando se trabaja con MOSFETS de gran potencia, la capacidad de la compuerta tiene una importancia fundamental sobre el diseño del excitador, que siempre es una etapa de baja impedancia de salida para que el capacitor de compuerta se cargue y se descargue rápidamente. En la figura 9 se puede observar un amplificador PWM diseñado por el autor y uti-

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lizado hasta una salida de 30V pico sobre 8 Ohm. El cálculo de la potencia será entonces (30.0,707)2 / 8 = 107W, es decir aproximadamente 100W. El circuito es muy claro. Observe que el mismo está dividido en dos sectores. Un sector de salida y un pre. No dibujamos el modulador porque para probar el amplificador es preferible dejarlo de lado y agregarlo posteriormente. Observe que se utilizaron dos MOSFETS complementarios, uno tipo P de enriquecimiento y uno tipo N de enriquecimiento. Elegimos transistores de 32 Amperes, aunque este proyecto no lo requiere ya que la corriente pico es de 30V/8 Ohm = 3,75A. Del mismo modo, los transistores soportan una tensión de fuente de 100V y los usamos en 30. Esto parece un desperdicio, pero en el fondo no es así. Un MOSFET de 32A tiene una resistencia de saturación de 200 mOhm lo cual implica un rendimiento muy alto y una baja temperatura de trabajo cuando se lo trabaja a sólo 3,75A. El exceso de tensión contribuye a lograr un proyecto casi indestructible, inclusive si se pone el parlante en corto porque entonces la corriente por los MOSFETS queda limitada por el inductor. Más adelante se analizarán las condiciones de seguridad con todo detalle. Es impor tante observar que Q1 y Q2 se compor tan como un push pull. En realidad, el nombre más conocido es el de semipuente porque la rama de salida se parece a medio puente H de los utilizados en electrónica industrial para alimentar motores de CC. Por el tipo de transistor utilizado, Q2 conducirá cuando la compuer ta se encuentre unos 4V por debajo del terminal de fuente y Q1 cuando la compuer ta se encuentre unos 4V por encima del terminal de fuente. Esto significa que las compuer tas se deben alimentar con una diferencia en su valor de polarización, es decir que la compuer ta de Q2 debe tener sumada una continua y la compuer ta de Q1 debe tenerla restada. Estas tensiones se pueden conseguir con diodos zener pero el funcionamiento de este amplificador en CA es ideal para lograr que las tensiones se produzcan cargando capacitores de paso (en este caso C2 y C3) mediante los diodos limitadores D1 y D2. D1 no permite que la tensión de compuerta de Q2 supere los 30,6V y D2 no permite que la compuerta de Q1 tenga un valor inferior a -30,6V. Su uso carga los capa-

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citores C3 y C2 exactamente con el valor necesario para que el circuito quede bien polarizado y los transistores conmuten rápidamente aumentando su rendimiento. R5 y R7 operan como una carga mínima de Q3 y Q4 que ayudan a mejorar el arranque del circuito sin afectar mayormente su rendimiento (si Ud. no los coloca, el simulador arranca dando un mensaje de falla). El par complementarios Q3 y Q4 se encargan de excitar a las compuertas a muy baja impedancia y dando un camino de circulación de las corrientes en las dos direcciones posibles (carga y descarga de los capacitores internos de compuerta). Observe que la tensión de alimentación de estos transistores es menor que la tensión de las fuentes de salida, lo cual permite, posteriormente, alimentar al modulador con una tensión alejada de su valor máximo de +-18V. Si el lector lo desea, puede alimentar el preamplificador con un valor menor, como por ejemplo +-10V, que es un valor que aún supera ampliamente el valor necesario de excitación de los MOSFETS. Es decir que el circuito tiene, como característica importante, separar las fuentes de las etapas de salida y la preamplificadora. Con esto se consigue diseñar un amplificador muy flexible simplemente cambiando las fuentes V1 y V2. El autor tiene experiencia en el diseño de amplificadores de 400W simplemente utilizando fuentes de +80V. También se puede cambiar el valor del parlante por 4 Ohm si se cambia el diseño del filtro y trabajar con tensiones menores de fuente. Lo más importante es que Ud. maneje el tema con gran conocimiento de lo que está fabricando. De hecho, el tema del audio de gran potencia es muy especial porque forma un nicho de producción que no está ocupado por los productos importados, ya que los amplificadores para boliches suelen estar incluidos en el bafle y por supuesto no admiten el valor de un flete desde el exterior.

PRUEBA DE LA ETAPA DE POTENCIA Y EXCITADORA ¿Para trabajar en un tema como el indicado es prácticamente imprescindible poseer un generador de funciones? No, pero se necesita una fuente de señal de onda rectangular con tiempo de actividad y frecuencia variable que imite la salida por colector abierto de los comparadores de tensión. Por el momento vamos a trabajar con un generador de funciones, pero más adelante le vamos a explicar cómo se construye un generador de reemplazo con un PIC y muy pocos componentes externos. Con un multímetro y un generador de funciones se puede hacer realmente mucho. Inclusive una medición de linealidad del sistema. Pero expliquemos qué significa “linealidad” en un equipo digital. En un equipo analógico significa que la tensión de salida sea perfectamente proporcional a la tensión de entrada, antes de utilizar la realimentación negativa que todo amplificador necesita. Esto, por lo general, es imposible de realizar en la práctica, porque los amplificadores de audio analógicos realimentan tanto la señal de alterna como la de continua por la misma red y si se desconecta al realimentación de alterna el amplificador no funciona porque queda mal polarizado. Los amplificadores PWM permiten un análisis muy completo sin aplicar realimentación. Inclusive la realimentación es mucho más moderada porque no tienen grandes distorsiones implícitas. ¿Medir distorsión con un multímetro? Sí, esto es posible. La idea es colocar un multímetro sobre la carga (que por su-

Teoría SOBRE LA CUARTA ETAPA:

TÉCNICO EN SISTEMAS DE AUDIO Una vez concluída la cuarta etapa de esta Carrera y alcanzados los objetivos, el alumno obtiene el Título de “Técnico en Sistemas de Audio”. Tratamos en este módulo de estudio (cuarta etapa de la Carrera) todo lo referente al audio, desde el principio, para que cualquier persona que tenga, o no, conocimientos de electrónica pueda entenderlo. Estudia, en la primera lección, qué es el sonido, cómo se desplazan las ondas sonoras, período, frecuencia, para luego seguir, es la lección Nº 2, con los modelos clásicos de amplificadores, las configuraciones circuitales básicas en donde, a través de algunas fórmulas no muy complicadas, aprenderá a calcular diferentes tipos de amplificadores según la uti-lidad para la cual usted lo necesite. Según las distintas configuraciones, existen varias formas de polarizar un transistor con sus ventajas y desventajas, aprenderá también a calcular capacitores de paso y verá los diferentes tipos de acoplamientos entre etapas. En la lección Nº 4 damos una explicación de qué son los preamplificadores y sus circuitos derivados, como ser controles de tono, qué es realimentación negativa, realimentación multietapa, el sistema Baxendall, filtros, controles de volumen y balance, entradas, ecualización. La quinta lección está dedicada a las etapas de salida, en sus diferentes configuraciones. Para finalizar, en la lección Nº 6, que es la que está leyendo, estudia a los amplificadores digitales y los equipos de última generación. Cada lección incluye prácticas y talleres con distintos montajes relacionados con el audio y que creemos le serán de utilidad, ya sea para el aprendizaje o para el desarrollo de su actividad profesio-nal: en esta lección encontrará una fuente de alimentación, un seguidor de señales, vúmetros y amplificadores.

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Figura 11

puesto no puede ser la bocina o parlante sino una carga resistiva), luego colocar la señal de entrada con la frecuencia de la portadora PWM elegida y un período de actividad del 50%. El multímetro deberá indicar un valor prácticamente nulo. Ver la figura 10. Observe que el multímetro indica -88 mV que puede considerarse como un valor nulo. Ahora se debe probar con un valor de tiempo de actividad de 1% y volver a leer el multímetro. Luego se lo lleva a 99% y se vuelve a medir la tensión de salida, tal como se observa en la figura 11. Ya se puede observar que el pre y la salida son perfectamente lineales porque los valores de +29.252 y -29,686 son prácticamente equidistantes de 0. Si lo desea, puede realizar mediciones intermedias y trazar una gráfica. ¿Como es posible que componentes altamente alineales como los transistores bipolares y los MOSFET generen una linealidad tan perfecta? Porque se los utiliza al corte o a la saturación, nunca a un valor intermedio. Eso significa digitalizar un circuito. J

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Montaje Destacado

Amplificador de 200W En la década del 70 del siglo pasado se hicieron famosos los módulos amplificadores híbridos de Sanyo por poder manejar potencias muy elevadas en un pequeño espacio espacio y con la necesidad de muy pocos componentes externos. Es por eso que hoy en día siguen siendo muy populares entre los “audiófilos” que desean contar con etapas de potencia fáciles de manejar. El siguiente montaje es una aplicación del módulo STK 208.

S

i bien esta lección es sobre amplificadores de audio digitales, por motivos de espacio no podemos editar un circuito de este tipo en estas páginas (aunque se encuentra en la parte práctica del CD que contiene esta lección y que Ud. Puede descargar desde nuestra web). Es por eso que le proponemos el armado de un amplificador “convencional”, basado en un módulo STK de la firma Sanyo. En la figura 1 se puede observar el circuito sugerido. La bobina (en paralelo con la resistencia de 4.7 ohm en la salida del sistema) debe ser de 3µH. Puede lograrse enrollando tres capas de alambre esmaltado de 1.5mm de sección sobre esa resistencia. El modulo STK, internamente contiene cuatro transistores bipolares necesarios para desarrollar los 205 watts sobre cargas de 4 ohm o 150W sobre 8 ohm.

Figura 1

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Tabla 1

En la tabla 1 puede ver las condiciones de trabajo establecidas por el fabricante. Como se observa en dicha tabla, hay dos versiones de este módulo difiriendo entre ellos sólo por la distorsión armónica y el precio.

Figura 2

Hemos evaluado el funcionamiento sobre cargas de 4 ohm y no notamos problema alguno. La distorsión crece notablemente pero dentro de parámetros aceptables para el mas exigente de los oídos, principalmente se nota cuando truena una nota de baja frecuencia proveniente de la percusión. Para obtener 205W de potencia basta alimentar el sistema con 55V y cargarlo con un parlante de 4 ohm (o dos de 8 ohm en paralelo simétrico). Con respecto a la fuente, Sanyo recomienda utilizar una fuente convencional con un transformador eléctrico, un puente de diodos de onda completa y dos capacitores (uno para V+ / Masa y el otro para Masa / V-) de 10000µF cada uno. Además, aconseja colocar una resistencia de 500 ohm entre V+ y masa y otra del mismo valor entre masa y V-. En la figura 2 se puede apreciar una sugerencia para la placa de circuito impreso en tamaño real. El circuito integrado debe ir montado sobre un disipador de calor de grandes dimensiones con el objeto de poder refrigerarlo cuando está manejando la máxima potencia; en general se usan disipadores con aletas con superficies de refrigeración superiores a los 400 cm2 con un ancho del perfil de aluminio superior a los 5 mm. Como preamplificador puede usarse cualquier circuito convencional, incluso cualquiera de los se encuentran en la sección “Taller” de la segunda lección de esta etapa de estudio. Tenga en cuenta que ambas etapas deben tener los respecitvos desacoples para un funcionamiento correcto. J

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Taller

Montaje

Amplificador de 260W con Transistores Para los que querían más potencia de audio y no quieren un montaje con circuitos integrados, presentamos este circuito capaz de entregar hasta 260W RMS sobre una carga de 8 ohm.

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uchos fanáticos, sobre todo lo más viejitos, sostienen que no hay amplificadores de audio como los antiguos a válvula y, aunque las pruebas de laboratorio pueden indicar lo contrario, quienes han experimentado con estos equipos pueden dar cuenta que algo de razón hay. De la misma manera, están los que prefieren a los transistores de potencia en lugar de los circuitos integrados de potencia de audio y es por ello que sugerimos el siguiente circuito. El circuito se muestra en la figura 3 y utiliza transistores complementarios para lograr así la potencia deseada. Se alimenta con una fuente de 45V+45V y consume 5 amperes. Todos los transistores, exceptuando los BC556C deben ser montados sobre el disipador térmico, el cual debe ser uno de los laterales del gabinete. Los diodos marcados como A, B y C son 1N4001 y deben ser montados también sobre el disipador de calor pero con grasa térmica. La entrada debe ser línea de 1Vpp estándar. La fuente de alimentación no tiene que ser estabilizada pero si bien filtrada. Recomendamos seguir el esquema de la figura 4. En este caso el transformador tiene un secundario con toma central de 32V-0-32V (ó 64V con toma central). Para una configuración mono debe tener una corriente de 5A, para estéreo 10A.

Figura 3

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Los diodos deben ser de al menos 100V por 6A para mono y 100V 12A para estéreo. Los capacitores deben ser de 4700µF x 63V cada uno. No debe usar tensiones mayores puesto que eso afectaría la curva de trabajo del capacitor (no filtraría en forma óptima).

Figura 4

El montaje se puede realizar en una placa de circuito impreso que puede encontrar en la sección práctica del CD que acompaña a esta lección.

Montaje

Amplificador Seguidor de 25W Presentamos un Amplificador Seguidor de 25W con un simple integrado TDA2040 y muy pocos componentes que nos permitirá escuchar un sonido de alta calidad y potencia. Un simple circuito integrado y muy pocos componentes pasivos periféricos, nos permiten disfrutar de nuestra música favorita a una excelente potencia para la mayoría de los usos domésticos. Presentamos este amplificador de muy buena calidad y a un bajísimo precio de armado que, además, se puede utilizar como seguidor de señales (analizador dinámico) para la búsqueda de fallas en etapas electrónicas. Esta hecho en base al circuito integrado TDA2040. Este CI es muy comúnmente usado en equipos domésticos, debido a su excelente calidad de audio lograda, facilidad en la construcción del circuito y pocos componentes electrónicos asociados. Como puede observar en el esquema de la figura 5, no hay nada especial en este circuito, el desacople de continua a la entrada, por medio del capacitor electrolítico no polarizado, la realimentación, la carga RC y, por supuesto, el parlante.

Figura 5

Este circuito debe ser alimentado por una fuente de continua partida de 20+20V con una corriente de 1A por canal. La tensión positiva ingresa por el pin 5 mientras que la negativa lo hace por el 3. Entre cada vía de alimentación y masa se deberá colocar un capacitor electrolítico de 220µF junto con otro en paralelo, cerámico, de 100nF. De esta forma se efectúa un correcto desacople y filtrado de la fuente. Recuerde equipar al chip con un adecuado disipador de calor. Se deduce que su uso es variado y universal. Se puede emplear para amplificar la señal de un micrófono, la de una guitarra eléctrica. Usando dos circuitos (para estéreo) se puede amplificar la señal de audio de una PC, notebook, netbook, ipod, mp3, radio o radiograbador, bandeja giradiscos, bandeja reproductora de CD, salida de audio de un TV, etc. J

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Desarrollo de Microcontroladores

Qué es

ARDuINO

KIt De tRAbAjO y eNtORNO De DesARROllO Arduino es una herramienta para hacer que las computadoras puedan “sentir y controlar el mundo físico” en base a órdenes muy fáciles de establecer. Es una plataforma de desarrollo de computación física (physical computing) de código abierto, basada en una placa sencilla con un microcontrolador y un entorno de desarrollo (software Arduino) para crear programas que serán grabados en el microcontrolador de la placa. Puede usar Arduino para crear objetos interactivos, leyendo datos de una gran variedad de interruptores y sensores y controlar multitud de tipos de luces, motores y otros actuadores físicos. Los proyectos de Arduino pueden ser autónomos o comunicarse con un programa (software) que se ejecute en una computadora personal y hasta en un smarphone. La placa puede montarla Ud. mismo o comprarla ya lista para usar y el software de desarrollo es abierto y lo puede descargar gratis desde Internet. En esta entrega explica qué es Arduino, cuáles son los primeros pasos que el lector debe dar para trabajar con esta plataforma, cómo es el kit básico de desarrollo y explicaremos cómo se emplea el software Arduino, cuya página oficial es http://www.arduino.cc/es y entendiendo que los textos están licenciados bajo “Creative Commons Attribution-ShareAlike 3.0 License” y que el código fuente de los ejemplos en la guía están liberados como dominio público. Coordinación: Federico Prado - [email protected]

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A rDuino IntroduCCIón Arduino es una placa con un microcontrolador de la marca Atmel y con toda la circuitería de soporte, que incluye, reguladores de tensión, un puerto USB (En los últimos modelos, aunque el original utilizaba un puerto serie) conectado a un módulo adaptador USB-Serie que permite programar el microcontrolador desde cualquier PC de manera cómoda y también hacer pruebas de comunicación con el propio chip. Un arduino dispone de 14 pines que pueden configurarse como entrada o salida y a los que puede conectarse cualquier dispositivo que sea capaz de transmitir o recibir señales digitales de 0V y 5V. También dispone de entradas y salidas analógicas. Mediante las entradas analógicas podemos obtener datos de sensores en forma de variaciones continuas de un voltaje. Las salidas analógicas suelen utilizarse para enviar señales de control en forma de señales PWM. El lenguaje de programación de Arduino es una implementación de Wiring, una plataforma de computación física parecida, que a su vez se basa en Processing, un entorno de programación multimedia. ¿Por qué Arduino? Hay muchos microcontroladores y plataformas con microcontroladores disponibles para la computación física: Parallax Basic Stamp, BX-24 de Netmedia, Phidgets, Handyboard del MIT, Picaxe, etc. Todos éstos ofrecen funcionalidades similares. Organizan el complicado trabajo de programar un microcontrolador en paquetes fáciles de usar. Arduino, además de simplificar el proceso de trabajar con microcontroladores, posee algunas ventajas respecto a otros sistemas a profesores, estudiantes y amateurs: Asequible - Las placas Arduino son más asequibles comparadas con otras plataformas de microcontroladores. La versión más cara de un módulo de Arduino puede ser montada a mano, e incluso ya montada cuesta bastante menos de 90 dólares americanos

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Multi-Plataforma - El software de Arduino funciona en los sistemas operativos Windows, Macintosh OSX y Linux. La mayoría de los entornos para microcontroladores están limitados a Windows. Entorno de programación simple y directo - El entorno de programación de Arduino es fácil de usar para principiantes y lo suficientemente flexible para los usuarios avanzados. Pensando en los profesores, Arduino está basado en el entorno de programación de Procesing con lo que el estudiante que aprenda a programar en este entorno se sentirá familiarizado con el entorno de desarrollo Arduino. Software ampliable y de código abierto- El software Arduino esta publicado bajo una licencia libre y preparado para ser ampliado por programadores experimentados. El lenguaje puede ampliarse a través de librerías de C++, y si se está interesado en profundizar en los detalles técnicos, se puede dar el salto a la programación en el lenguaje AVR C en el que está basado. De igual modo se puede añadir directamente código en AVR C en sus programas si así lo desea. Hardware ampliable y de Código abierto Arduino está basado en los microcontroladores ATMEGA168, ATMEGA328 y ATMEGA1280. Los circuitos de los módulos están publicados bajo licencia Creative Commons, por lo que diseñadores de circuitos con experiencia pueden hacer su propia versión del módulo, ampliándolo u optimizándolo. Incluso usuarios relativamente inexpertos pueden construir la versión para placa de desarrollo para entender cómo funciona y ahorrar algo de dinero.

¿CóMo uSo ArduIno? Los textos de la guía "Como empezar con Arduino", que se encuentra en la página http://www.arduino.cc/es/ están licenciados bajo Creative Commons Attribution-ShareAlike 3.0 License. El código fuente de los ejemplos en la guía están liberados como dominio público, tal como ya hemos dicho y como repetiremos varias veces” para que el lector comprenda que todo lo que haga con Arduino puede implicar una rápida salida laboral sin tener que pagar licencias o derechos.

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Este documento explica cómo conectar una placa Arduino a la computadora y volcar el código de un primer programa. Lo que necesita, entonces, es lo siguiente:

Figura 1 - Arduino Uno

1. Consiga una placa Arduino y un cable USB. 2. Descargue el IDE (software) de Arduino. 3. Conecte la placa a la PC. 4. Instale los drivers del conversor USB a RS232 que posee la placa. 5. Ejecute la Aplicación Arduino (el IDE que descargó). 6. Abra el ejemplo Blink que posee la aplicación. 7. Seleccione su placa. 8. Selecciona el puerto serie apropiado. 9. Suba el sketch (el programa ejemplo) a la placa.

ConSIgA un ArduIno y un CAblE uSb

Figura 2 - Cable USB La idea es que aprenda, se capacite, practique y tenga un buen desempeño.

CoMEnzAndo Con ArduIno En WIndoWS Para esta primera experiencia vamos a suponer que Ud. ya tiene una placa ARDUINO lista para usar; más adelante daremos las diferentes configuraciones circuitales y los pasos a seguir para un montaje seguro. Por razones de espacio no podremos publicar toda esta información y es por ello que ya tenemos desarrollados 6 libros sobre Arudino el primero de los cuales está próximo a publicarse. Ud. puede descargar los 3 primeros libros de ARDUINO, que entre otras cosas poseen distintas versiones de Placas Arduino para armar, desde nuestra web: www.webelectronica.com.ar Debe hacer clic en el ícono password e ingresando la clave: arduino.

En este tutorial asumimos que estás usando un placa Arduino Duemilanove, Nano o Diecimila. Si tiene cualquier otra placa necesita leer la página correspondiente a la placa que use en esta guía de iniciación. En la figura 1 puede apreciar un detalle de la placa Arduino Uno. También necesitará un cable estándar USB (conexión A a conexión B), como los que se usan para conectar, por ejemplo, una impresora USB. (En el caso de la placa Arduino Nano necesitará un cable de conexión A a conexión mini-B). En la figura 2 puede ver el cable que necesita para conectar la placa a la computadora.

dESCArgA El IdE dE ArduIno Descargue la última versión de la página de descargas: http://arduino.cc/en/Main/Software Podrá seleccionar el software adecuado de acuerdo con el sistema operativo que esté empleando, en este caso nosotros descargamos el IDE de Arduino para Windows. Cuando la descarga finalice, descomprima el fichero. Asegúrese de mantener la estructura de directorios. Haga doble clic en la carpeta “arduino-00XX” para abrirla, debería ver una serie de ficheros y carpetas ahí dentro, figura 3.

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A rDuino En el CD que se sugiere descargar, se encuentran los programas para Windows, Macintosh y Linux. Más arriba se indica cómo descargarlo desde la web

ConECtE lA PlACA Conecte la placa Arduino a su computadora usando el cable USB, figura 4. el LED verde indicador de la alimentación (nombrado como PWR en la placa) debería Figura 3 - Ícono que debe ejecutar para que se abra el entorno de quedar encendido a partir desarrollo Arduino. de ese momento. Si está usando una placa Arduino Diecimila, necesitará asegurarse de que la placa está configurada para alimentarse mediante la conexión USB. La fuente de alimentación se selecciona con un puente ("jumper"), una pequeña pieza de plástico que encaja en dos de los tres pins situados entre las conectores USB y de alimentación de la placa. Compruebe que el puente esté conectando los dos pins más cercanos al puerto USB de la placa. En las placas Arduino Duemilanove y Arduino Figura 4 - Conectando la placa Arduino a la computadora Nano la fuente de alimentación adecuada se selecciona de forma automáti- deberían descargarse e instalarse automáticaca y no requiere tener que realizar ninguna com- mente. En Windows XP, se abrirá el diálogo de instaprobación en este sentido. lación de Nuevo Harware: Cuando le pregunte: ¿Puede Windows conectarse a Windows Update para buscar el software? InStAlE loS drIvErS seleccione No, no esta vez. Haga clic en siguienCuando conecta la placa, Windows debería te. Seleccione “Instalar desde una lista o localiinicializar la instalación de los drivers (siempre y cuando no haya utilizado su PC con una placa zación específica” (Avanzado) y haga clic en Arduino anteriormente o con algún dispositivo siguiente. Asegúrese que “Buscar los mejores drique requiera la instalación de un puerto COM vir- vers en estas localizaciones” esté seleccionado; deseleccione “Buscar en medios removibles”; tual a partir de un puerto USB). En Windows Vista y Windows 7, los drivers seleccione “Incluye esta localización en la bús-

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Figura 5 - Ubicación de los drivers para la instalación de la placa Arduino. queda” y navegue al directorio “drivers/FTDI USB Drivers” dentro de la carpeta de Arduino que ha descomprimido previamente. Nota: La versión más reciente de los drivers se puede encontrar en la página web del fabricante delchip FTDI. Haga clic en “Siguiente” El asistente de instalación buscará los drivers y le anunciará que encontró un "USB Serial Converter" (se traduce por Conversor USBSerie). Haga click en Finalizar El asistente de instalación de hardware volverá a iniciarse. Repita los mismos pasos que antes

y seleccione la misma carpeta de instalación de los drivers. Esta vez el sistema encontrará un "USB Serial Port" (o Puerto USB-Serie). Puede comprobar que los drivers se han instalado correctamente abriendo la carpeta del Administrador del Dispositivo, en el grupo Dispositivos del panel de control del sistema. Busque "USB Serial Port" (o Puerto USB-Serie) en la sección de puertos; esa es su placa Arduino. Si no pudiera realizar la instalación de los drivers con éxito, puede hacer lo siguiente:

InStAlACIón MAnuAl dEl drIvEr Vamos a administrar dispositivos: “Inicio” → clic derecho en equipo → administrar → administrar dispositivos

Figura 6 - Instalación manual de los drivers de la placa Arduino

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A rDuino Buscamos en “otros dispositivos” los elementos desconocidos y con clic derecho seleccionamos “actualizar controlador”, figura 5. Ahora seleccionamos “buscar software de controlador en el equipo” y buscamos la ubicación de carpeta Drivers, tal como ya explicamos, figura 6.

Figura 7 - Ejecucción del software Arduino.

EjECutE lA APlICACIón ArduIno Ya estamos en condiciones de comenzar a trabajar. Haga doble clic en la aplicación Arduino, figura 7. Se desplegará la pantalla de inicio del programa, tal como se muestra en la figura 8.

AbrA El EjEMPlo blInk Abra el programa de ejemplo para hacer parpadear un LED ("LED blink") que esté conectado en la pata 13 del microcontrolador de la placa Arduino: File → Examples → Digital → Blink

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Figura 8 - Escritorio de trabajo del entorno de desarrollo (IDE) de Arduino.

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En su computadora aparecerá una imagen como la mostrada en la figura 9.

SElECCIonE Su PlACA Necesitará seleccionar el tipo de placa de su Arduino en el menú: Tools → Board

Figura 10 - Selección de la placa Arduino en el IDE.

En la figura 10 puede ver la imagen que se despliega, en la que debe realizar la selección. Para las nuevas placas Arduino con el chip ATmega 328 (compruebe el texto escrito en el chip de la placa), seleccione la opción “Arduino Duemilanove or Nano w/ ATmega328” del menú desplegable. Anteriormente las placas Arduino incluían un chip ATmega 168; para estos casos seleccione la opción “Arduino Diecimila, Duemilanove, or Nano w/ ATmega168”.

SElECCIonE El PuErto SErIE Seleccione el dispositivo serie de la placa Arduino en el menú: Tools → Serial Port (Herramientas | Puertos Serie).

Figura 11 - Selección del puerto en el que está conectada la placa.

En la figura 11 puede ver la imagen que se despliega, en la que debe realizar la selección. Lo más probable es que sea COM3 o mayor (COM1 y COM2 se

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Figura 12 - Carga del programa escrito en el IDE al microcontrolador de la placa reservan, por regla general para puertos serie de hardware). Para asegurarse cuál es, puede desconectar la placa y volver a mirar el menú; el puerto de la placa habrá desaparecido de la lista. Reconecte la placa y seleccione el puerto apropiado que se indica en el Administrador de Dispositivos.

SubA El SkEtCH A lA PlACA Cuando abrió el archivo de ejemplo, lo que aparece en la pantalla es el programa que al ser cargado en el microcontrolador de su placa Arduino, hará parpadear un LED. Para “subir el sketch” (programa escrito en el IDE de Arduino) ahora simplemente pulse sobre el botón "Upload" en el Menú del Entorno Arduino, figura 12. Espere unos pocos segundos (debería ver parpadear los Led RX y TX de la placa). Si el volcado del código es exitoso verá aparecer el mensaje "Done uploading" en la barra de estado. Nota: Si tiene una placa Arduino Mini, NG, u otras placas, necesitará presionar el botón de reseteo de la placa inmediatamente antes de presionar el botón "Upload" del Entorno de Programación Arduino. Unos pocos segundos después de finalizar el volcado del programa debería ver cómo el Led de la placa conectado al pin 13 (L) comienza a parpadear con un color naranja. Si ocurre esto ¡en hora buena!

* La sección “reference” para conocer el lenguaje de programación Arduino.

CArACtEríStICAS téCnICAS dE un ArduIno uno Arduino UNO es la versión más conocida de la placa de entrenamiento, existen dos variantes, la Arduino UNO convencional, figura 13 y la Arduino UNO SMD, figura 14. La única diferencia entre ambas es el tipo de microcontrolador que montan. La primera es un microcontrolador Atmega en formato DIP y la segunda dispone de un microcontrolador en formato SMD. Para entendernos, el formato DIP es mucho más grande que el formato SMD, que se suelda a la superficie de la placa. En este tutorial haremos uso de la primera versión porque nos permite programar el chip sobre la propia placa y después poder quitarlo para integrarlo en otro proyecto. Si su intención es usar directamente la propia placa en sus prototipos, cualquiera de las dos versiones es similar.

rESuMEn dE CArACtEríStICAS téCnICAS Como mencionamos, el Arduino 1 usa un microcontrolador ATMEL Atmega328, de 28 terminales que opera con una tensión de 5V. En la

Ya tiene su Arduino listo y funcionando!!! Si tiene problemas, por favor, consulte las sugerencias ante problemas que se encuentran en el texto completo del primer libro que puede descargar desde nuestra web de la forma indicada anteriormente. A partir de ahora también podrá consultar: * Los ejemplos sobre el funcionamiento de distintos sensores y dispositivos.

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Figura 13 - Arduino Uno Atmega328.

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Cada uno de los pines digitales dispone de una resistencia de pull-up interna de entre 20kΩ y 50kΩ que está desconectada, salvo que nosotros indiquemos lo contrario. Arduino también dispone de 6 pines de entrada analógicos que trasladan las señales a un conversor analógico/digital de 10 bits.

PInES ESPECIAlES dE EntrAdA y SAlIdA: * rX y tX: Se usan para transmisiones serie de señales TTL. Figura 14 - Arduino Uno SMD. tabla 1 puede ver un resumen de las principales características de esta placa entrenadora.

* Interrupciones externas: Los pines 2 y 3 están configurados para generar una interrupción en el Atmega328. Las interrupciones pueden dispararse cuando se encuentra un valor bajo en estas entradas y con flancos de subida o bajada de la entrada.

EntrAdAS y SAlIdAS Cada uno de los 14 pines digitales del Atmega328 se puede usar como entrada o como salida. Funcionan a 5V y cada pin puede suministrar hasta 40mA. La intensidad máxima de entrada también es de 40mA.

* PWM: Arduino dispone de 6 salidas destinadas a la generación de señales PWM de hasta 8 bits. * SPI: Los pines 10, 11, 12 y 13 pueden utilizarse para llevar a cabo comunicaciones SPI, que permiten trasladar información full dúplex en un entorno Maestro/Esclavo. * I2C: Permite establecer comunicaciones a través de un bus I2C. El bus I2C es un producto de Phillips para interconexión de sistemas embebidos. Actualmente se puede encontrar una gran diversidad de dispositivos que utilizan esta interfaz, desde pantallas LCD, memorias EEPROM, sensores, etc.

¿CóMo AlIMEntAr un ArduIno?

Tabla 1 - Características del Atmega328.

Puede alimentarse directamente a través del propio cable USB o mediante una fuente de alimentación externa, como puede ser un pequeño transformador o, por ejemplo, una batería de 9V. Los límites están entre los 6V y los 12V. Como única restricción hay que saber que si la placa se alimenta con menos de 7V, la salida del regulador de tensión a 5V puede dar menos que esta tensión y si sobrepasamos los 12V, probablemente dañaremos la placa. La alimentación puede conectarse mediante un conector de 2,1mm con el positivo en el cen-

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Figura 15 - los distintos tipos de placas Arduino.

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el voltaje presente en el jack directamente desde Vin. En el caso de que el Arduino esté siendo alimentado mediante el cable USB, ese voltaje no podrá ser monitoreado desde aquí. En la figura 15 se puede apreciar la familia de Arduino, con las variantes propuestas y que se ofrecen comercialmente. Como dijimos, la más popular es Arduino Uno, que en sus tres tipos se puede ver en la figura 16.

El IdE ArduIno

Figura 16 Variantes de Arduino Uno. tro o directamente a los pines Vin y GND marcados sobre la placa. Hay que tener en cuenta que podemos medir

Cuando trabajamos con Arduino, lo que hacemos realmente es mezclar un circuito con una idea que plasmamos en un programa. Este programa lo grabamos en un chip que es el micro-

Figura 17 - Forma de trabajar con Arduino.

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A rDuino controlador que está sobre la placa de Arduino. Una idea de esta forma de trabajar la puede ver en la figura 17. Las siglas IDE significan: “Integrated Development Environment”, lo que traducido a nuestro idioma significa Entorno de Desarrollo Integrado. En el caso de Arduino se trata de una plataforma en la que podremos editar los programas que vamos a cargar en la placa y una serie de botones que nos permitirán llevar a cabo operaciones como la verificación de que nuestro programa es correcto o programar el microcontrolador, figura 18. La ventana o escritorio del programa se divide en cuatro grandes áreas: * La barra de menú, figura 19. * La barra de botones, figura 20. * El editor o escritorio, figura 21. * La barra de mensajes, figura 22. Figura 18 - Programa escrito en el escritorio de Arduino. Programación de un Arduino. Vamos a comenzar a programar en Arduino. Arduino utiliza una mezcla curiosa de lenguajes de programación. Está implementado en Java, pero para programar los chips utiliza C++. Nosotros no pretendemos conseguir que en un taller de un par de horas la gente se convierta por arte de magia en grandes programadores, pero sí que sean capaces de hacer sus primeros pinitos mediante proyectos sencillos y que esto pueda favorecer que les pique el gusanillo. Un programa diseñado para ejecutarse sobre un Arduino se conoce como sketch, que podríamos traducir como “boceto” o “borrador”. Un sketch siempre tiene la misma estructura y tiene un formato como el de la figura 23.

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Figura 19 - Barra de menú.

Figura 20 - La barra de botones

Figura 21 - El escritorio.

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continuación comenzaría a repetirse indefinidamente el contenido de la función loop. Por lo tanto, lo que escucharía sería: Bip Bop Bop Bop Bop Figura 22 - La barra de mensajes. Hasta que a alguien se le ocurriera desconectar el cable o la pila del Arduino.

Figura 23 - Sketch o programa escrito en el escritorio.

Control de entradas y salidas digitales. Vea en la figura 25 un esquemático que representa a la placa Arduino Uno. Arduino dispone de 14 pines de entradas y salidas digitales. Pueden configurarse como pines de entrada o de salida. Veamos un

ejemplo.

PráCtICA 1: EnCEndIdo dE un lEd Un diodo LED es un dispositivo electrónico que es capaz de producir luz, requiere que se preste atención a la polaridad, es decir, debe tenerse en cuenta que una pata debe estar conectada a un punto del circuito con una tensión más positiva que la otra. El truco es recordar:

Figura 24 - Ejemplo de escritura de un programa Lo que se escriba entre las llaves que acompañan al nombre setup, se ejecuta una única vez siempre que se encienda o resetee la placa. Lo que se escriba dentro de las llaves que acompañan al nombre loop se ejecutará constantemente hasta que se apague o resetee la máquina. Para entendernos, en la figura 24 tenemos un pequeño ejemplo gráfico. Si tuviéramos un Arduino capaz de entender este programa, al encenderlo, es decir, al conectarle el cable USB o una pila de 9V. Primero se ejecutaría el contenido de la función setup y a

* Un LED dispone de dos patillas, una más larga y otra más corta. * La pata más larga debe estar conectada a la parte más positiva del circuito. * El voltaje entre las patas del LED debe estar dentro de los límites que indica el fabricante. Los LEDs suelen encenderse en torno a los 2V. Para limitar la tensión en los extremos de un LED debemos colocar una resistencia. Si no lo hacemos podríamos llegar a quemarlos. En síntesis, pretendemos que un LED se encienda y parpadee. Para nuestro propósito va utilizar una salida cualquiera del Arduino, en principio, la patita 12. A esta patita vamos a conectar un LED. Para que encienda con normalidad y no dañarlo, vamos a colocarle, en serie, una resistencia, yo he representado una de 2,2kΩ, figura 26.

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A rDuino Hay que recordar que la pata más larga del LED debe conectarse a una parte “más positiva” del circuito, mientras que la pata más corta la conectaremos a tierra utilizando uno de los pines etiquetados como GND (Ground) de la placa Arduino.

El Programa: Recuerde, lo que se escribe entre las Figura 25 - Entradas y salidas de la placa Arduino. llaves de la función setup se ejecuta una única vez en el arranque de la placa. Lo que coloquemos entre las llaves de la función loop se ejecutará una vez tras otra hasta que apaguemos el Arduino. Se estará preguntando ¿qué cosas pongo ahí? … pues… veamos: pinMode (número de pin, entrada o salida). PinMode es una función, es un trozo de código que alguien programó para que no tuviéramos que hacerlo nosotros, así que después de mostrarle el respeto y agradecimiento adecuado vamos a ver para qué sirve. Esta función configura uno de los pines digitales como entrada o salida. Si recuerda, tenemos catorce pines digitales, el primero es el 0 y el último es el 13. Además existen dos posibles configuraciones para cada pin, puede estar configurado como entrada INPUT o como salida OUTPUT. Así que para configurar la pata “pin 12” como salida tendremos que escribir: pinMode(12, OUTPUT); Si lo quisiéramos configurar como entrada el pin 11 tendríamos que escribir:

Figura 26 - Conexión de un LED en la placa Arduino Uno. Arduino recuerde que debe estar desconectado del resto del circuito. 4) No debe confundir pin con pata del integrado. Pin es la posición que ocupa el bit a designar dentro del puerto de entradas y salidas y ese pin tiene conexión eléctrica con una patita del integrado (microcontrolador) que puede tener otro número y que el fabricante brinda en el manual del dispositivo.

pinMode(11, INPUT); Antes de proseguir, debemos recordar lo siguiente: 1) ¡Cuidado! el pin que quiero configurar y la configuración que quiero que se le aplique están separados por una coma “,” ¡No se olvides de ella! 2)¡El punto y coma del final “;” también es importante. 3) Más importante aún, cuando programe un

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Continuemos con la explicación de las sentencias que necesitamos para la programación de nuestro proyecto: digitalWrite(número de pin, estado alto o estado bajo) A estas alturas, ya tiene que haberse percatado de que esto tiene que ver con señales digitales. Como sabe, las señales digitales binarias representan dos estados: un estado bajo, también conocido como 0, apagado u OFF y un esta-

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KiT do alto también conocido como 1, encendido u ON. También sabrá que el estado alto o HIGH se representa con 5V (aunque las placas que se alimentan a 3.3V devolverán esto como valor alto) y que el estado bajo o LOW se representa con 0V. DigitalWrite necesita dos parámetros para su programación o definición, el primero, una vez más, es el número de pin digital al que haremos referencia y el siguiente es el estado que queremos mantener en ese pin, por lo tanto. Si quiero enviar un valor alto en el pin 12 tendré que escribir: digitalWrite(12, HIGH); Si quiero tener 0V en el pin 10 escribiré: digitalWrite(10, LOW); Otra instrucción que necesitamos es: delay(milisegundos) Delay es una función más sencillita que el resto, hace que toda la ejecución de Arduino pare durante los milisegundos que le indiquemos como argumento. Por lo tanto, si quiero esperar medio segundo escribiré:

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Por ahora, con esto es suficiente ¿ahora qué hacemos? Es bien sencillo. Escribimos las instrucciones mencionadas en el escritorio del software Arduino una debajo de la otra. Hecho esto, por un lado pulsaremos sobre el botón que tiene el símbolo de play, minicadena o reproductor multimedia de la barra de botones. Al hacer clic sobre ese botón el sketch escrito se compilará (se transformará a un lenguaje que “entiende” el microcontrolador). Si hubiera cualquier error, nos aparecerá un texto en rojo en la parte baja de la ventana, en la sección de mensajes. Si todo ha ido bien, podemos “subir” el programa a la placa. Lo que haremos es enviar, a través del cable USB, el programa traducido a la placa y lo grabará en el chip del microcontrolador. Este proceso es realmente simple, sólo hay que hacer clic en el botón de programación. Sobre la placa hay dos pequeños LEDS, etiquetados con los nombres, TX y RX que deberían comenzar a parpadear, indicando que el programa está siendo transferido. Luego, el Led que conectamos a la placa debe comenzar a parpadear.

ACtIvIdAdES: delay(500); Si quiero esperar diez segundos escribiré: delay(10000);

1. Haga el mismo montaje anterior pero utilizando el pin 7 para conectar el diodo LED. 2. Con el montaje anterior haga que el diodo esté encendido 1 segundo y apagado 2 segundos. 3. Intente ahora hacer que dos LEDs se apaguen y parpadeen de manera secuencial, al estilo del conocido “auto fantástico”.

PráCtICA 2: EnCEndIdo dEl lEd l IntEgrAdo En lA PlACA

Figura 27 - Programa para manejar el LED integrado en la placa.

Si se fija, en la placa, justo enfrente del pin digital número 13, hay un pequeño LED que tiene serigrafiada la letra “L” justo al lado. Es un diodo que está conectado directamente al pin 13 y que no necesita de ningún componente adicional para su manejo, ya que la resistencia limitadora está en la placa. Podemos utilizarlo en nuestros montajes para mostrarnos si la placa está teniendo actividad o no.

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Figura 28 - Principales componentes de la placa Arduino Uno. La manera de programarlo es exactamente la misma que en los casos anteriores. Vamos a conseguir que parpadee el LED L integrado en la placa. Para desarrollar esta idea sólo hace falta la placa de Arduino y un cable USB. En la figura 27 puede ver cuál es el programa que deberá escribir. Realice la práctica y vea los resultados. Para finalizar, en la figura 27 se muestra la ubicación del LED integrado, pero también se pueden observar los principales componentes a saber: 1- Jack USB jack 2- Jack de alimentación, 3- Microprocesador 4- Conversor RS232 a USB 5- Cristal de 16MHz 6- Pulsador de reset 7- Led de alimentación 8- Leds de TX/RX 9- Led integrado (pin 13)

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10- Pines de alimentación 11- Entradas analógicas 12- Pines de TX y RX TX 13- Entradas / Salidas digitales 14- Pines de Tierra y Referencia 15-ICSP para Atmega328 16- ICSP para interfases USB Como puede apreciar, el tema se va tornando apasionante ya que trabajar con Arduino no reviste mayores dificultades. Pero esto es el comienzo, de más está decir que continuaremos desarrollando prácticas para que Ud. se capacite con esta plataforma. Recuerde que Ud. puede descargar los 3 primeros libros de ARDUINO, que entre otras cosas poseen distintas versiones de Placas Arduino para armar, desde nuestra web: www.webelectronica.com.ar Debe hacer clic en el ícono password e ingresando la clave: arduino. J

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AyudA

Al

P rinciPiAnte

Para los que están comenzando con microcontroladores, proponemos el armado de un circuito sencillo y muy eficaz. Uno de los sistemas de luces más requeridos es, sin dudas, aquél que puede emplearse como sistema de seguridad o baliza, ya sea cuando un vehículo está en emergencia o cuando una persona se decide a correr. En esta nota les mostramos cómo trabajar con PICAXE casi “desde cero”, de modo que no tenga inconvenientes en el armado del prototipo. El proyecto fue tomado del tomo 7 de la Colección Club Saber Electrónica. Por: Luis Horacio Rodríguez e-mail: [email protected]

Luces de ALertA con

L

PIcAXe

a figura del “copete” muestra un juego de luces triangular de seguridad que puede acoplarse a un cinturón o a un bolso. La misma puede ser utilizada por personas que estén caminando o montando bicicleta en carreteras oscuras para advertir a los conductores sobre su presencia. La luz de seguridad funciona mediante el encendi-

Figura 1

do y apagado de LEDs de alta intensidad de luz. El microcontrolador es el “cerebro” de la luz de seguridad. Diseñar y construir una luz de seguridad para peatones ó ciclistas resulta muy fácil si se siguen los pasos que damos a continuación. La luz de seguridad debe programarse para encender y apagar LEDs de alta intensidad. Las especificaciones del diseño son las siguientes: 1. El diseño utilizará un microcontrolador PICAXE-08 como su cerebro controlador. 2. El diseño incluirá 3 LEDs de alta intensidad. 3. El diseño será capaz de opcionalmente reaccionar a cambios en los niveles de luz.

Trabajando con PICAXE

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Ayuda al Principiante El diagrama en bloques para su luz de seguridad puede ser como el que vemos en la figura 1. El asunto más importante que debe pensar al diseñar su luz de seguridad, es el tipo de estuche que va a utilizar para la misma.

de encendido/apagado, caja para dos pilas AAA, y también necesitará un conector picaxe para descarga y algunas resistencias.

UtILIzAndo LEdS ¿Va a usar el estuche triangular del fabricante o va a hacer su propio estuche? Otros puntos importantes a considerar antes de encarar el diseño del sistema de luces de seguridad son los siguientes: 1. ¿Qué color, forma y tamaño de LEDs va a utilizar? 2. ¿Qué tipo de batería es la más adecuada? 3. ¿Cómo va a encender y apagar su luz de seguridad? 4. ¿Necesita su luz de seguridad ser resistente al agua, de manera que pueda utilizarla bajo la lluvia? En la figura 2 podemos observar los componentes principales que podría necesitar para su luz de seguridad. Precisará un microcontrolador PICAXE-08, diodo emisor de luz (LED), fotorresistencia, interruptor Figura 2

Tal como hemos visto en este mismo texto, los LEDs sólo necesitan una pequeña cantidad de corriente para operar, esto los hace mucho más eficientes que las lamparitas (bombillas) eléctricas (esto significa, por ejemplo, que si se tuviera una alimentación por baterías un LED alumbraría por mucho más tiempo que una bombilla eléctrica). Si se pasa demasiada corriente por un LED el mismo se puede dañar, es por esto que los LEDs normalmente se utilizan junto con una resistencia en serie, para protegerlos de corrientes excesivas. El valor de la resistencia requerida depende del voltaje de la batería utilizada. Para una batería de 4.5V se puede utilizar una resistencia de 330Ω y para una batería de 3V lo apropiado es una resistencia de 120Ω. Debido a que el LED sólo requiere una pequeña cantidad de corriente para operar, el mismo se puede conectar directamente entre el pin de salida del microcontrolador y 0V (sin olvidar incluir la resistencia en serie para protección). Puede probar el LED muy fácil mediante el siguiente programa:

Este programa debe encender y apagar el LED (conectado al pin de salida 0) cada segundo. Si no sabe cómo se debe conectar el Led, a dónde conectarlo y qué pasos debe seguir, le aconsejamos que comience a leer este capítulo desde el inicio. Si ha seguido todos los pasos correctos y el LED no funciona verifique:

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Microcontroladores

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luces de Seguridad con PicAXe 1. que el LED esté conectado en sentido correcto. 2. que se esté utilizando la resistencia correcta. 3. que se esté utilizando el número de pin correcto dentro del programa. 4. que todas las juntas estén bien soldadas. Algunas veces es útil poder encender y apagar más de un LED al mismo tiempo. Utilizando múltiples comandos high y low, esto tomaría mucho tiempo. El comando “let pins =” permite hacer esto en una manera mucho más práctica.. Después del símbolo de igual (=) se incluye un número. A cada pin de salida se le asigna un valor, y el número utilizado en el programa corresponde a la suma de estos valores. Vea la siguiente tabla: Pin Valor

2 4

1 2

0 1

Por lo tanto, el siguiente programa enciende todas las salidas, luego las apaga todas, y luego enciende una a la vez en secuencia: start: low 0 low 1 low 2 main: let pins = 7 pause 100 let pins = 0 pause 100 let pins = 1 Figura 3

` apagar todas las salidas

` encender todas las salidas (4+2+1) ` pausa por 0.1 segundos ` apagar todas las salidas ` pausa por 0.1 segundos ` encender pin 0, todos las demás apagados

pause 100 let pins = 2 pause 100 let pins = 4 pause 100 let pins = 0 goto main

` pausa por 0.1 segundos ` encender pin 1, todos las demás apagados ` pausa por 0.1 segundos ` encender pin 2, todos las demás apagados ` pausa por 0.1 segundos ` apagar todas las salidas ` regresar a inicio (start)

¡IMPoRtAntE! El comando let pins sólo funciona luego de que los pines han sido configurados como salidas. Para hacer esto usted debe utilizar el comando low en cada pin al inicio del programa.

EL CIRCUIto dEL JUEgo dE LUCES dE SEgURIdAd El proyecto de luz de seguridad utiliza un microcontrolador PICAXE-08 con tres salidas LED. Este proyecto también utiliza un interruptor para encender y apagar el circuito y puede opcionalmente utilizar una fotorresistencia de manera que la luz de seguridad sepa cuando está claro y cuando oscurece. El diagrama de circuito para el proyecto de luz de seguridad, es el que vemos en la figura 3. La lista de materiales para construir este circuito es la siguiente: Soldando Componentes Sobre el PCB: El PCB que provee la empresa Revolution Education está fabricado especialmente con una película resistente a la soldadura para hacer el proceso de soldadura más sencillo. Esta película es la cubierta verde que cubre las pistas de manera que la soldadura no se pegue a las mismas. Para una construcción correcta el PCB se debe ensamblar y soldar muy cuidadosamente. Al soldar asegúrese que la punta del soldador esté caliente y limpia. Para verificar si está lo suficientemente caliente, trate de derretir un trozo de soldadura sobre la punta. La soldadura debe derretirse casi instantáneamente. Luego limpie la soldadura pasando la punta del soldador por una esponja húmeda. Recuerde que la soldadura sólo se pega a superficies

Trabajando con PICAXE

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Ayuda al Principiante LIStA dE MAtERIALES R1, R2, R3: resistencias de 120Ω, (marrón rojo marrón dorado) R4: resistencia de 1kΩ, (marrón negro rojo dorado) R5: resistencia de 22kΩ, (rojo rojo naranja dorado) R6: resistencia de 10kΩ, (marrón negro naranja dorado) LED1, 2, 3: LEDs de alta intensidad de 5 mm SW1: interruptor deslizante de encendido/apagado IC1: conector de 8 pines para circuito integrado PX: microcontrolador PICAXE-08 CT1: conector de descarga PICAXE de 3.5 mm BT1: caja de pilas eléctricas de 3 V (2 x AAA) PCB: tablero de circuito impreso Cables sencillos para conectar los LEDs y la caja de pilas oPCIonAL: LDR: fotorresistencia miniatura Estuche 1 estuche triangular con clip de cinturón 2 tornillos de rosca cortante No. 4 de 6 mm 1 tornillo de rosca cortante No. 4 de 16 mm calientes. Por lo tanto nunca derrita la soldadura sobre la punta y luego trate de tirar la misma sobre la unión a soldar – esto no funcionará ya que la unión estará fría y la soldadura no se pegará. Para soldar correctamente debe sostener en una mano el soldador y en la otra la soldadura. Por lo tanto, asegúrese que el tablero esté fijo a la mesa de manera que no se mueva (utilice una prensa ó pida alguien que lo sujete). Después de terminar una unión asegúrese que la misma no esté haciendo “puente” con otras juntas. Sin embargo, tome en cuenta que algunas juntas Figura 4 soldadas (por ejemplo a ambos lados del conector de descarga PICAXE) tienen dos alambres muy cerca el uno del otro que se encuentran conectados mediante una pista (línea) sobre el PCB. En estos casos no importa que la soldadura las una. En el proyecto de la luz de seguridad todos los

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Microcontroladores

componentes electrónicos se sueldan al tablero o placa de circuito impreso, excepto el LED2 y el LED3 si usted está utilizando el estuche triangular al conectar con cables estos dos LEDs. El LED1 se suelda arriba del PCB mediante cables largos. Luego se dobla hacia atrás por el borde del PCB de manera que apunte hacia abajo en vez de hacia arriba. Vea en la figura 4 el diseño de la placa de circuito impreso de este proyecto. La fotorresistencia opcional, si se utiliza, se suelda en el tablero del lado de las pistas. Una vez que haya montado todos los componentes, puede verificar el funcionamiento de las distintas partes, para ello, haga lo siguiente: Paso 1 – Verifique las uniones soldadas. Verifique que todas las uniones estén conectadas tanto al terminal como al cable, y que el cable esté sujeto firmemente. También verifique que la soldadura no haga accidentalmente puentes entre terminales adyacentes. Esto es mucho más probable en los LEDs y en la fotorresistencia. En el conector estéreo los terminales cuadrados a cada lado pueden unirse sin ninguna consecuencia ya que de todas formas están unidos por una pista en el tablero. Sin embargo, éstos no deben unirse al agujero redondo central. Paso 2 – Verifique los componentes. 1) Verifique que el cable negro de la batería esté en el agujero marcado 0V y que el cable rojo esté en el agujero marcado V+. 2) Verifique que el chip PICAXE-08 esté insertado correctamente en el conector, con la muesca (que muestra el pin1) apuntando hacia el conector estéreo. 3) Verifique el lado plano del LED esté conectado al agujero correcto del PCB. 4) Verifique que el conector esté soldado correcta-

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mente, incluyendo el terminal cuadrado central el cual a menudo, es olvidado por equivocación. Paso 3 – Conecte la batería. Verifique que las 2 pilas AAA estén colocadas correctamente dentro de la caja de baterías. Encienda el interruptor y ponga su dedo sobre el microcontrolador PICAXE. Si comienza a calentarse apague el interruptor inmediatamente ya que esto indica que hay un problema lo más seguro es que el chip o los cables de la batería estén conectados en sentido inverso. Paso 4 – descargue un programa para probar el LEd 0 Conecte el cable a su ordenador y al conector PICAXE en el PCB. Asegúrese que el enchufe del cable quede completamente dentro del conector del PCB. Si Ud. “no sabe de lo que estamos hablando” entonces debe comenzar a leer este tema desde el comienzo de este capítulo ya que hemos explicado una serie de conceptos importantes tales como “qué es un PICAXE, cómo se lo usa, cómo se lo programa, qué utilitarios se emplean para su programación, cómo se lo conecta a una computadora, etc.” Escriba y descargue el siguiente programa:

Si el programa no se descarga verifique que la resistencia de 22kΩ, la de 10kΩ y el conector IC estén soldados correctamente. Utilice un voltímetro para verificar si hay 3V entre las patas superiores (1 y 8) del microcontrolador. Verifique que el cable esté firmemente conectado al conector y que dentro del software se haya elegido el puerto serie correcto. Paso 5 – Pruebe el LEd 1 Repita el programa del paso 4, pero utilice high 1 y low 1 en vez de high 0 y low 0. Esto verificará el funcionamiento del LED 1 cuando monte el circuito en la placa de la figuira 27. Paso 6 – Pruebe el LEd 2 Repita el programa del paso 4, pero utilice high 4 y low 4 en vez de high 0 y low 0. Esto verificará el funcionamiento del LED 2. Paso 7 – Pruebe la fotorresistencia (opcional) Escriba y descargue el siguiente programa: main: if pin3 = 1 then LEdon low 0 goto main LEdon: high 0 goto main EL LED deberá encenderse cuando usted cubre y descubre la fotorresistencia con su mano (de manera que incidan sobre la fotorresistencia distintos niveles de luz). Si esto no ocurre, verifique que la fotorresistencia y la resistencia de 1k estén soldadas correctamente.

El LED debe titilar a medida que se descarga el programa. Al terminar la descarga el LED deberá encenderse y apagarse cada segundo. Si el LED no hace esto, verifique que esté conectado correctamente y que las resistencias de 120Ω estén la posición correcta en el PCB. nota: Esta experiencia la hemos repetido varias veces a lo largo de este texto, pero tenga en cuenta que “cada vez ha sido en una forma ligeramente diferente” para que comprenda plenamente la forma de trabajar con el sistema PICAXE.

¡Si ha ejecutado todas estas pruebas correctamente lo felicitamos, ya que ha construido y ensamblado correctamente su luz de seguridad! ¡Ahora es el momento de desarrollar y probar sus propios programas! Ahora que ha ensamblado y probado su luz de seguridad, es el momento de desarrollar su propio programa. Este programa crea diferentes patrones de encendido de los LEDs de la luz de seguridad. Analizaremos dos ejemplos de programas. Estos están diseñados para darle un punto de partida para la creación de su programa. Usted puede modificarlos o comenzar a hacer un programa completamente nuevo si así lo prefiere.

Trabajando con PICAXE

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Ayuda al Principiante ¡Sea creativo, intente crear tantos patrones de encendido de luces como pueda! Programa 1 Este programa tiene un bucle principal el cual enciende y apaga los LEDs de una manera relativamente lenta. Si la fotorresistencia está a oscuras, los LEDs se encenderán y apagarán muchísimo más rápido. _______________________________________ ` Programa 1 ` ***** bucle lento ***** slow: high 0 ` encender LEDs high 1 high 2 pause 500 ` esperar 0.5 segundos ` si el valor de luz es bajo (low) entonces ir a fast if pin3 = 0 then fast low 0 low 1 low 2 pause 500

` apagar LEDs

` esperar 0.5 segundos ` si el valor de luz es bajo (low) entonces ir a fast if pin3 = 0 then fast goto slow ` ***** bucle rápido ***** fast: high 0 ` encender LEDs high 1 high 2 pause 100 ` esperar 0.1 segundos ` si el valor de luz es alto (high) entonces ir a slow if pin3 = 1 then slow low 0 low 1 low 2 pause 100

` apagar LEDs

` esperar 0.1 segundos

` si el valor de luz es alto (high) entonces ir a slow if pin3 = 1 then slow goto fast _______________________________________ Programa 2 Este programa es mucho más avanzado. Utiliza múltiples veces bucles for...next para crear una variedad de patrones de encendido distintos.

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` Programa 2 start: ` convertir en salidas a los pines 0, 1 y 2 low 0 low 1 low 2 main: ` todos encendidos - todos apagados 20 veces for b1 = 1 to 20 let pins = 7 pause 100 let pins = 0 pause 100 next b1 ` encendido en círculos 20 veces for b1 = 1 to 20 let pins = 1 pause 100 let pins = 2 pause 100 let pins = 4 pause 100 next b1 ` destellando en círculos 20 veces for b1 = 1 to 20 let pins = 1 pause 100 let pins = 0 pause 100 let pins = 2 pause 100 let pins = 0 pause 100 let pins = 4 pause 100 let pins = 0 pause 100 let pins = 2 pause 100 let pins = 0 pause 100 next b1 ` regresar al inicio goto main _______________________________________ Hemos dado dos de los muchos ejemplos que pueden utilizarse para la programación de un juego de luces de seguridad. Si desea conocer más sobre los microcontroladores PICAXE, puede bajar notas completas y los programas sin costo, para ello debe dirigirse a nuestra web: www,webelectronica.com.ar, hacer click en el ícono password e ingresar la clave picaxe. J

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M o n ta j e este circuito, con ligeras modificaciones para ser usado en una guitarra eléctrica, fue publicado en saber electrónica nº 222. se trata de un efecto interesante de sonido para instrumentos musicales: un circuito que produce un tono una octava por encima del tocado y lo mezcla al original para su posterior amplificación y reproducción. Los resultados sólo pueden ser apreciados por quien experimente este montaje.. Por: Luis Horacio rodríguez e-mail: [email protected]

ElEvador dE octava Para Guitarra Eléctrica

IntroduccIón En verdad, la elevación de una octava de una señal generada por un instrumento musical, ya sea por medio de amplificadores operacionales acoplados al puente de diodos o incluso de forma pasiva, con simples puentes de diodos, ya ha sido explorada en muchas publicaciones. El circuito que presentamos no pretende ser muy diferente de los más sencillos que se pueden hacer para este efecto de sonido, teniendo solamente como detalle más elaborado el hecho que suma la señal generada con la señal original, en un mezclado que mejora la reproducción final. Así, si el lector no conoce los efectos de elevación de octava no cuesta mucho experimentar con esta versión con amplificador operacional. Para los que no lo saben, el elevador de octava consiste en un circuito que duplica la frecuencia de la nota que se está ejecutando, llevándola hasta la

octava inmediatamente superior de la escala musical. El resultado es un sonido más agudo que el original si el sonido duplicado es reproducido solo. Si lo sumamos al original, tendremos una especie de acompañamiento de un segundo instrumento, tocando la misma nota pero en octava diferente. Nuestro circuito es intercalado entre el instrumento musical y el amplificador y puede ser alimentado con tensiones de 9 a 12V de una fuente simétrica. Esto significa que tanto podemos usar una fuente a partir de la red local como 2 baterías de 9V pequeñas, ya que el consumo de corriente es muy bajo.

característIcas * Tensión de alimentación: 9 a 12V (simétrica). * Consumo: 5mA (típ). * Impedancia de entrada: 1M(típ). * Ganancia: ajustable entre 10 y 200.

Proyectos Electrónicos

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Montajes cómo FuncIona El TL072 (Texas) es un doble amplificador operacional con transistores de efecto de campo, que se caracteriza por el funcionamiento con tensiones muy bajas y elevadísima impedancia de entrada. El primer amplificador es usado como un preexcitador, con la ganancia ajustable en P1 que controla la realimentación del integrado. La impedancia es dada, básicamente, por R3 y la respuesta de frecuencia puede ser sensiblemente modificada por la alteración de C1. La salida de señal de este amplificador es dividida en dos ramas. La primera, que pasa por C5 es llevada directamente a la salida, donde se hace su mezclado con la señal cuya octava será elevada. La segunda rama es llevada a la entrada del segundo amplificador, pero pasando por un par de diodos que funciona como un duplicador de frecuencia para entonces aplicar la señal en las entradas inversora y no inversora. La ganancia de esta etapa es determinada por R6 y la salida es llevada al mezclador que consta de R8, R10, C6 y del control P2. Al respecto, cabe aclarar que con R8 de 47kΩ y C6 de 100nF se tiene un efecto ótimo para guitarras eléctricas mientras que para otros instrumentos musicales R8 debe ser de 12kΩ y C6 de 470nF. La fuente de alimentación debe ser simétrica, pudiendo ser usada la que muestra la figura 1.

montaje En la figura 2 tenemos el diagrama completo del elevador de octava. Figura 2

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Proyectos Electrónicos

Figura 1

En la figura 3 tenemos nuestra sugerencia de placa de circuito impreso. Los resistores son todos de 1/8W ó 1/4W con 5 a 20% de tolerancia. Los capacitores pueden ser tanto cerámicos como de poliéster, y P1 y P2 son potenciómetros comunes o trimpots, en caso de que el lector quiera un montaje más económico sin precisar muchos controles. Los diodos son de silicio de uso general como el 1N4148 ó 1N914. Los enchufes de entrada y salida deben estar de acuerdo con los enchufes hembra y cables del instrumento y amplificador. El conjunto debe ser montado en caja preferente-

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Sirena con Circuito Integrado CMoS LIsta de materIaLes

Figura 3

CI-1 - TL072 ó equivalente - amplificador operacional con FET P1 - 2M2 - trimpot o potenciómetro P2 - 10k - trimpot o potenciómetro J1 y J2 - enchufes de entrada y salida (ver texto) R1, R9, R10, y R11 - 12kΩ R2 - 100kΩ R3 - 1MΩ R4 - 220kΩ R5 - 82kΩ R6 - 180kΩ R7 - 270kΩ R8 – 47kΩ C1 - 470nF - capacitor cerámico ó de poliéster C2 y C4 - 220nF - capacitor cerámico ó de poliéster C3 - 10pF - capacitor cerámico C5, C6 - 100nF - capacitor cerámico o de poliéster Varios: Placa de circuito impreso, cables blindados, caja para montaje, fuente de alimentación, botones para los potenciómetros (si se los usa), cables, estaño, etc.

mente metálica, para evitar la captación de zumbidos. El cable de entrada de señal debe ser blindado, así como el de salida.

Prueba y uso

salida de amplificadores y otros circuitos de potencia (figura 4). El aparato es intercalado entre la fuente de señal y el amplificador final, siendo realizados el ajuste de ganancia y mezclado en P1 y P2, de modo de obtener la mejor excitación. Comprobado el funcionamiento, sólo resta usarlo. Si ocurrieran ronquidos o realimentaciones, verifique los blindajes de los cables y la propia puesta a tierra de la caja. J

Figura 4

Observamos que este circuito trabaja con señales de baja intensidad como los obtenidos de la salida de transductores de instrumentos musicales, tales como: guitarras, bajos, etc. No debemos conectar al circuito en la

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M o n ta j e Los amplificadores de frecuencia intermedia son siempre los circuitos de alta ganancia del receptor, siendo responsables de la ganancia y selectividad final del equipo. Su ajuste determina, en muchos casos, la efectividad a la hora de tener que presentar una señal captada por la antena en el amplificador de audio, por lo cual se debe contar con las herramientas e instrumentos apropiados. En este artículo presentamos el circuito de un generador de radiofrecuencia que puede ser calibrado para diferentes valores mediante el cambio de un cristal. Por: Ing. Horacio Daniel Vallejo e-mail: [email protected]

Generador de rF para

pruebas y ajustes

P

a­ra­ emi­sio­nes­ co­mer­cia­les,­ los­ re­cep­to­res de­AM­en­Ar­gen­ti­na­ope­ran­con­una­fre­cuen­cia­de­465kHz­(en­la­ma­yo­ría­de­los­paí­ses del­mun­do­es­de­455kHz);­pa­ra­FM­se­ha­ele­gi­do­una FI­de­10,7MHz­y­pa­ra­te­le­vi­sión­se­ope­ra­con­una­FI de­vi­deo­de­45,75MHz.­Al­gu­nos­re­cep­to­res­de­FM­pa­ra­ co­mu­ni­ca­cio­nes­ po­seen­ FI­ del­ or­den­ de­ los 20MHz;­en­AM­de­al­tas­fre­cuen­cias­se­es­ti­la­2MHz­y pa­ra­ mi­croon­das­ nor­mal­men­te­ se­ uti­li­za­ una­ FI­ de 30MHz. La­se­lec­ción­de­una­FI­de­ma­sia­do­al­ta­obli­ga­rá­a uti­li­zar­cir­cui­tos­re­so­nan­tes­no­tan­se­lec­ti­vos­con­una cur­va­ de­ res­pues­ta­ de­ma­sia­do­ an­cha,­ ra­zón­ por­ la cual­ no­ po­drá­ re­cha­zar­ ade­cua­da­men­te­ los­ ca­na­les

ad­ya­cen­tes­ al­ que­ se­ es­tá­ sin­to­ni­zan­do.­ Re­cuer­de que­ la­ se­lec­ti­vi­dad­ es­tá­ da­da­ por­ el­ fac­tor­ de­ mé­ri­to del­cir­cui­to,­el­cual­dis­mi­nui­rá­con­la­fre­cuen­cia­a­cau­sa­del­au­men­to­de­las­pér­di­das­del­mis­mo­(fi­gu­ra­1). Ade­más,­pa­ra­una­FI­de­al­to­va­lor­se­rá­ne­ce­sa­rio un­os­ci­la­dor­lo­cal­que­ope­re­a­fre­cuen­cias­más­al­tas, con­lo­cual­au­men­ta­rá­la­di­fi­cul­tad­de­ras­treo­de­se­ña­les­ya­que­dis­mi­nui­rá­la­re­la­ción­de­ca­pa­ci­da­des­ne­ce­sa­rias­pa­ra­cu­brir­to­da­la­ban­da. Ejemplo 1: en­on­das­me­dias­de­AM­se­de­sea­sa­ber­la­re­la­ción­de­ca­pa­ci­da­des­que­de­be­te­ner­un­ca­pa­ci­tor­va­ria­ble­pa­ra­el­os­ci­la­dor­lo­cal­del­re­cep­tor­si la­ FI­ va­le:­ a)­ 465kHz;­ b)­ 2000kHz.­ Sa­be­mos­ que­ la ban­da­ de­ on­das­ me­dias­ va­ des­de 550kHz­a­1600kHz,­con­lo­cual­el­os­ci­la­dor­ lo­cal­ va­ria­rá­ pa­ra­ una­ FI­ de 465kHz­des­de: (550 + 465)kHz a (1600 + 465)kHz fmin = 1015kHz a fmáx = 2065kHz

Figura 1

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Proyectos Electrónicos

La­ re­la­ción­ en­tre­ fre­cuen­cia­ mí­ni­ma y­má­xi­ma­se­rá­en­ton­ces:

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Generador de RF para Pruebas y ajustes fmáx 2065kHz ––––––––––­=­–––––––––­≈­2 fmín 1015kHz Se­pue­de­de­du­cir­que: fmáx C2 ––––––––––­=­√­–––––– fmín C1 don­de: fmáx = fre­cuen­cia­má­xi­ma­que­de­be­ge­ne­rar­el­os­ci­la­dor­lo­cal. fmín = fre­cuen­cia­mí­ni­ma­que­de­be­ge­ne­rar­el­os­ci­la­dor­lo­cal. C2 = ca­pa­ci­dad­del­va­ria­ble­que­per­mi­te­ob­te­ner­la má­xi­ma­fre­cuen­cia­del­os­ci­la­dor­lo­cal. C1 = ca­pa­ci­dad­del­va­ria­ble­que­per­mi­te­ob­te­ner­la mí­ni­ma­fre­cuen­cia­del­os­ci­la­dor­lo­cal.­Des­pe­jan­do: C2 fmáx ––––––­=­(­––––­)2 = C1 fmín

su­di­se­ño.­­Los­re­cep­to­res­co­mer­cia­les­de­AM­de­ba­jo cos­to­ em­plean­ una­ úni­ca­ eta­pa­ am­pli­fi­ca­do­ra­ de­ fre­cuen­cia­ in­ter­me­dia­ con­ dos­ trans­for­ma­do­res­ sin­to­ni­za­dos;­los­re­cep­to­res­de­FM­em­plean­de­2­a­4­eta­pas;­pa­ra­te­le­vi­sión­se­usan­tres­o­cua­tro­eta­pas­y­los­re­cep­to­res­de­co­mu­ni­ca­cio­nes­uti­li­zan­2­ó­3­eta­pas.­En­re­cep­to­res,­la­prin­ci­pal­di­fe­ren­cia­en­tre­las­eta­pas­am­pli­fi­ca­do­ras­de­RF­y­FI­es­que­la­pri­me­ra­es­de­sin­to­nía­va­ria­ble y­la­eta­pa­de­FI­se­en­cuen­tra­sin­to­ni­za­da­a­una­so­la­fre­cuen­cia. Pa­ra­lo­grar­la­sin­to­nía­fi­ja­sue­len­em­plear­se­tan­ques LC­sin­to­ni­za­dos,­com­bi­na­cio­nes­con­trans­for­ma­do­res­y aco­pla­mien­tos­ in­duc­ti­vos,­ fil­tros­ ce­rá­mi­cos­ o­ fil­tros­ a cris­tal. En­ge­ne­ral,­es­tos­cir­cui­tos­exi­gen­di­se­ños­cui­da­do­sos,­ya­que­son­eta­pas­de­ele­va­da­ga­nan­cia­y­cual­quier error­en­el­cál­cu­lo­de­los­com­po­nen­tes­po­dría­ha­cer­au­toos­ci­lar­al­am­pli­fi­ca­dor.­­Es­por­es­ta­ra­zón­que­de­be­te­-

Figura 2

En­nues­tro­ca­so: C2­/­C1­=­4 Con­ lo­ cual,­ si­ la­ mí­ni­ma ca­pa­ci­dad­ del­ va­ria­ble­ fue­ra de­ 20pF,­ la­ má­xi­ma­ ca­pa­ci­dad­ de­be­ría­ ser­ 80pF­ (20­ x 4).­Pa­ra­el­se­gun­do­ca­so­del ejem­plo­ y­ apli­can­do­ igual­ ra­zo­na­mien­to­se­ten­drá: C2­/­C1­=­2 En­es­te­ca­so,­si­la­ca­pa­ci­dad­mí­ni­ma­va­le­20pF­la­má­xi­ma­ se­rá­ en­ton­ces­ de­ 40pF (20­x­2).­No­te,­en­ton­ces,­que aho­ra­de­be­po­der­sin­to­ni­zar­la mis­ma­ can­ti­dad­ de­ emi­so­ras con­ la­ mi­tad­ de­ va­ria­ción­ de ca­pa­ci­dad,­con­lo­cual­se­de­mues­tra­ que­ a­ me­di­da­ que au­men­ta­ el­ va­lor­ de­ FI­ se com­pli­ca­el­ras­treo. Por­el­con­tra­rio,­una­FI­de­ma­sia­do­ ba­ja­ em­peo­ra­rá­ el re­cha­zo­de­la­fre­cuen­cia­ima­gen. El­nú­me­ro­de­FI­ne­ce­sa­rios de­pen­de­ del­ ser­vi­cio­ que­ de­be dar­el­re­cep­tor­y,­por­lo­tan­to,­de

Figura 3

Proyectos Electrónicos

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Montajes LISTA DE MATERIALES IC1,­IC2­-­74LS00­-­Circuitos­integrados­TTL X1­-­Cristal­de­465kHz,­455kHz­o­de­la­frecuencia­a­emplear­(ver­texto). R1­-­1k2 R2­-­1k2 R3­-­330_ R4­-­1k_ VR1­-­5k_ C1­-­220nF­-­Cerámico C2­-­10µF­-­Electrolítico­x­25V C3­-­470nF­-­Cerámico. D1­-­Led­de­5­mm­color­rojo. D2­-­1N4001­-­Diodo­rectificador

Figura 4

ner­se­cui­da­do­en­la­re­pa­ra­ción­de­las­eta­pas­de­FI,­es­pe­cial­men­te­cuan­do­se­de­ben­reem­pla­zar­com­po­nen­tes. Se­ha­di­cho­que­si­se­eli­ge­una­FI­de­ba­jo­va­lor­se ten­drá­ más­ di­fi­cul­ta­des­ en­ el­ re­cha­zo­ de­ la­ fre­cuen­cia ima­gen;­ade­más,­la­ban­da­de­res­pues­ta­de­los­cir­cui­tos sin­to­ni­za­dos­se­vuel­ve­de­ma­sia­do­es­tre­cha­con­lo­cual se­co­rre­el­ries­go­de­per­der­in­for­ma­ción­(si­se­au­men­ta el­an­cho­de­ban­da­de­res­pues­ta­dis­mi­nui­rá­la­ga­nan­cia). Una­so­lu­ción­de­com­pro­mi­so­pa­ra­la­elec­ción­de­la fre­cuen­cia­in­ter­me­dia­en­re­cep­to­res­de­AM­con­sis­te­en to­mar­un­va­lor­un­po­co­me­nor­que­la­fre­cuen­cia­más­ba­ja­de­la­ban­da­que­ma­ne­ja­el­re­cep­tor.­Por­ejem­plo,­en re­cep­to­res­de­AM­de­on­das­me­dias,­la­fre­cuen­cia­más ba­ja­de­la­ban­da­es­550kHz­y­se­adop­ta­co­mo­FI­un­va­lor­de­465kHz. Pue­den­cons­truir­se­am­pli­fi­ca­do­res­de­fre­cuen­cia­in­ter­me­dia­con­tran­sis­to­res­bi­po­la­res,­tran­sis­to­res­de­efec­-

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Proyectos Electrónicos

VARIoS Placa­de­circuito­impreso,­bornes­y­puntas­de salida­(IC3),­perilla­para­el­potenciómetro, cables,­estaño,­etc. to­de­cam­po­o­cir­cui­tos­in­te­gra­dos.­En­ge­ne­ral,­en­la­me­di­da­que­se­co­men­zó­a­uti­li­zar­el­tran­sis­tor­en­eta­pas­de FI­se­re­qui­rie­ron­ma­yor­can­ti­dad­de­eta­pas­am­pli­fi­ca­do­ras­ya­que­el­tu­bo­de­va­cío­ope­ra­ba­por­ten­sión­y­per­mi­tía­el­uso­de­tan­ques­de­al­tí­si­ma­im­pe­dan­cia­sin­per­ju­di­car­su­fun­cio­na­mien­to. Vea­mos,­en­ton­ces,­una­eta­pa­de­fre­cuen­cia­in­ter­me­dia­com­pues­ta­por­dos­sec­cio­nes­am­pli­fi­ca­do­ras­(fi­gu­ra 2).­No­te­que­en­es­te­cir­cui­to­las­dos­sec­cio­nes­po­seen con­trol­au­to­má­ti­co­de­ga­nan­cia.­La­en­tra­da­del­AGC­es­tá­de­sa­co­pla­da­por­me­dio­de­los­fil­tros­R1-C2­y­R4-C7. La­po­la­ri­za­ción­de­ba­se­de­los­dos­tran­sis­to­res,­en­es­te ca­so,­se­ha­ce­a­tra­vés­de­la­se­ñal­de­AGC. R2­y­R5­son­re­sis­to­res­de­es­ta­bi­li­za­ción­de­emi­sor­de los­tran­sis­to­res­que­son­de­sa­co­pla­dos­pa­ra­la­se­ñal­de RF­a­tra­vés­de­C3­y­C7­res­pec­ti­va­men­te. La­ se­ñal­ de­ neu­tra­li­za­ción­ sa­le­ del­ se­cun­da­rio­ del tan­que­de­ca­da­sec­ción­y­re­gre­sa­a­la­ba­se­de­los­tran­sis­to­res­a­tra­vés­de­C4­y­C9. Una­ vez­ que­ de­ta­lla­mos­ el­ fun­cio­na­mien­to­ de­ una eta­pa­de­FI­clá­si­ca­(en­la­ac­tua­li­dad­son­in­te­gra­das­en chips,­pe­ro­en­mu­chos­ca­sos­si­guen­sien­do­eta­pas­dis­cre­tas­que­pre­ci­san­ser­ca­li­bra­das).­Pa­ra­ca­li­brar­las,­ne­ce­si­ta­mos­un­ge­ne­ra­dor­co­mo­el­de­la­fi­gu­ra­3­que­en­tre­gue­una­se­ñal­de­465kHz,­de­mo­do­tal­que­al­apli­car­di­cha­se­ñal­a­la­en­tra­da­de­la­eta­pa­y­co­lo­can­do­un­os­ci­los­co­pio­o­un­mul­tí­me­tro­en­AC­a­la­sa­li­da­del­cir­cui­to,­se de­be­ca­li­brar­ca­da­bo­bi­na­pa­ra­ob­te­ner­la­má­xi­ma­in­di­ca­ción­en­el­ins­tru­men­to. Pa­ra­ter­mi­nar,­en­la­fi­gu­ra­4­se­pue­de­apre­ciar­el­cir­cui­to­im­pre­so­de­nues­tro­ge­ne­ra­dor.­J

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E L M undo

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con L EnguajE c” Lección 10

M icrocontroLadorEs : “P rograMación

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

Programación de Funciones en Lenguaje mikroc FuncionEs Una función es una subrutina que contiene una lista de sentencias a realizar. La idea principal es dividir un programa en varias partes utilizando estas funciones para resolver el problema inicial con más facilidad. Además, las funciones nos permiten utilizar las destrezas y el conocimiento de otros programadores. Una función se ejecuta cada vez que se llame dentro de otra función. En C, un programa contiene como mínimo una función, la función main(), aunque el número de funciones es normalmente mayor. Al utilizar funciones el código se hace más corto ya que es posible llamar una función tantas veces como se necesite. En C, el código normalmente consiste en muchas funciones. No obstante, en caso de que su programa sea muy corto y simple, puede escribir todas las sentencias dentro de la función principal. Función Principal La función principal main() es una función particular puesto que es la que se ejecuta al iniciar el programa. Además, el programa termina una vez completada la ejecución de esta función. El compilador reconoce automáticamente esta función y no es posible llamarla por otra función. La sintaxis de esta función es la siguiente: Microcontroladores

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Microcontroladores void main (void) { /* el primer ‘void’ significa que main no devuelve ningún valor. El segundo ‘void’ significa que no recibe ningún valor. Note que el compilador también admite la siguiente sintaxis: ‘main()’ o ‘void main()’ o ‘main(void)’ */ .. /* —- Introduzca su programa aquí —- */ . }; Esto significa que f es una función que recibe un número real x como parámetro y devuelve 2*xy. La misma función en C se parece a lo siguiente: float f (float x, float y) { float r; r = 2*x - y; return r; }

// variables flotantes x y y se pueden utilizar en f // declarar r para almacenar el resultado // almacenar el resultado del cálculo en r // devolver el valor de r

Cada función debe ser declarada apropiadamente para poder interpretarla correctamente durante el proceso de compilación. La declaración contiene los siguientes elementos: * Tipo de resultado (valor devuelto): tipo de dato del valor devuelto * Nombre de función: es un identificador que hace posible llamar a una función. * Declaración de parámetros: se parece a la declaración de variable regular (por ejemplo: float x). Cada parámetro consiste en una variable, constante, puntero o matriz, precedidos por la etiqueta de tipo de dato. Se utilizan para pasar la información a la función al llamarla. Los parámetros diferentes están delimitados por comas. * Cuerpo de función: bloque de sentencias dentro de llaves. Una función se parece a lo siguiente: tipo_de_resultado nombre_de_función (tipo argumento1, tipo argumento2,...) { Sentencia; Sentencia; ... return ... } Note que una función no necesita parámetros (función main() por ejemplo), pero debe estar entre paréntesis. En caso contrario, el compilador malinterpretaría la función. Para hacerlo más claro, puede sustituir el espacio en blanco encerrado entre paréntesis por la palabra clave void: main (void).

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Valor Devuelto Una función puede devolver un valor (esto no es obligatorio) por medio de la palabra clave return. Al llegar a return, la función evalúa un valor (puede ser una expresión) y lo devuelve a la línea de programa desde la que fue llamada. return r; return (2*x - y);

// Devolver el valor contenido en r // Devolver el valor de la expresión 2*x-y

Una función no puede devolver más de un valor, pero puede devolver un puntero o una estructura. Tenga cuidado al utilizar matrices y punteros. El siguiente ejemplo es un error típico: int *reverse(int *tab) { int r[DIM]; int i; for(i=0;i= 0) return (2*x - y); else return (-2*x + y); } Si la función no devuelve ningún valor, la palabra void debe ser utilizada como un tipo de resultado en la declaración. En este caso, la sentencia return no debe ser seguida por ninguna expresión. Puede ser omitida como en el siguiente ejemplo: void wait_1 (unsigned int a) {

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Microcontroladores cnt ++; Delay_ms(a) ; }

// Incremento de una variable global cnt // Ejecución de la función Delay_ms // Note que Delay_ms no devuelve nada

Declarar Prototipos de Funciones Para utilizar una función, el compilador debe ser consciente de su presencia en el programa. En la programación en C, los programadores normalmente primero escriben la función main() y luego las funciones adicionales. Para avisar al compilador de la presencia de las funciones adicionales, se requiere declarar los prototipos de funciones en el principio de programa antes de la función main(). Un prototipo de función está compuesto por: tipo de resultado nombre de función tipos de parámetros un punto y coma (;) El prototipo de la función main no necesita ser declarado. float f (float, float); /* no es obligatorio escribir los nombres de los parámetros. Este prototipo informa al compilador: en el programa se utilizará la función f, que utiliza dos parámetros de tipo float y devuelve el resultado del tipo float. */ Llamar a una Función Mientras una función es definida y su prototipo declarado, se puede utilizar en cualquier parte de programa. Sin embargo, como la función main es ‘raiz’ del programa, no puede ser llamada de ninguna parte de programa. Para ejecutar una función, es necesario escribir su nombre y los parámetros asociados. Vea los siguientes ejemplos: float resultado,a,b; int time = 100; a = 10.54; b = 5.2; resultado = f(a,b); pausa_1(tiempo); funciónX();

// resultado,a,b,time deben coincidir con los tipos // definidos // en la declaración de las funciones f y wait_1

// Ejecutar la función f por medio de los parámetros a y b // El valor devuelto se le asigna a la variable resultado // Ejecutar la función pausa_1 por medio de la variable tiempo // Ejecutar la función funciónX (sin parámetros)

Cuando se llama una función, el programa salta a la función llamada, la ejecuta, después vuelve a la línea desde la que fue llamada. Al llamar una función, se le pasan los parámetros. En C existen dos formas diferentes para pasar parámetros a una función, pero este tema lo analizaremos en la próxima lección en la que también analizaremos cuáles son las directivas del microprocesador en función de sus características. ¡Hasta el mes próximo! J

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electrónica del automóvil

Los sensores Del SiStema electrónico De control Del motor: A diferencia de los sensores convencionales, los utilizados en el sector del automóvil están diseñados para responder a las duras exigencias que se dan en el funcionamiento de los vehículos a motor, teniendo en cuenta una serie de factores como ser la alta fiabilidad, bajos costos de fabricación, duras condiciones de funcionamiento, alta precisión, etc. Los sensores de posición sirven para detectar recorridos y posiciones angulares. Son los sensores mas utilizados en los vehículos motorizados. Desde hace tiempo se investiga para sustituir los sensores con contacto (cursor) por otros "sin contacto", que no estén sometidos a desgastes y, por lo tanto, ofrezcan una duración mas larga y una mayor fiabilidad, pero esto es en teoría, en la realidad todavía se siguen usando sensores de cursor por motivos económicos y porque estos cumplen aun bien su tarea en diferentes puntos del automóvil. Este informe es la primera parte sobre el funcionamiento y la medición de sensores, tema que continuaremos en la próxima edición. Coordinación: Ing. Horacio Daniel Vallejo - [email protected]

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IntroDuCCIón En muchas aplicaciones, el ECM necesita saber la posición de los componentes mecánicos (figura 1). El sensor de posición del acelerador (TPS) indica la posición de la válvula de mariposa. El sensor de posición del pedal del acelerador (APP) indica la posición del pedal del acelerador. El sensor de posición de la válvula de recirculación de gases de escape (EGR ) indica la posición de la válvula EGR. El medidor de flujo de aire también utiliza este principio. Eléctricamente, estos sensores funcionan todos de la misma manera. Por ejemplo, un brazo de limpiaparabrisas en el interior del sensor está conectado mecánicamente a una parte móvil, tal como una válvula de paletas. Como las partes se mueven, el brazo del limpiaparabrisas también se mueve. El brazo de limpiaparabrisas está también en contacto con una resistencia. A medida que el brazo del limpiaparabrisas se mueve sobre la resistencia, la señal de salida cambia de voltaje. El máximo valor de tensión será el de alimentación y el mínimo valor el de tierra. La señal del sensor será entonces equivalente a la posición del brazo del limpiaparabrisas. Leyendo el voltaje de este sensor, el ECM es capaz de determinar la posición de un componente. Para medir recorridos o posiciones angulares podemos utilizar sensores que utilicen sistemas basados en diferentes principios de medición como son: • Sensores de potenciómetro. • Sensores inductivos. • Sensores magnetostáticos (efecto Hall). Figura 1 - Sensor de Posición . A medida que el brazo del limpiaparabrisas se mueve cambia la salida de voltaje de la señal. De este voltaje, el ECM es capaz de determinar la posición del elemento.

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Tabla 1

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Figura 2 – Circuito sensor de posición del acelerador.

• Sensores de propagación de ondas (ultrasónicos y electromagnéticos).

El ECM utiliza la información de la posición de la válvula del acelerador para:

En la tabla 1 se enumeran los puntos del automóvil en los que se utilizan los sensores de posición, así como las magnitudes aproximadas de medición.

• Establecer el modo de funcionamiento del motor: ralentí, aceleración parcial, máxima aceleración . • Saber cuándo apagar los controles de CA y de emisión en situación de acelerador totalmente abierto (WOT). • La corrección de la relación aire-combustible. • La corrección del aumento de la potencia. • El control de corte de combustible .

SenSor De PoSICIón Del ACelerADor (tPS) El TPS está montado en el cuerpo del acelerador y convierte el ángulo de la válvula de mariposa en una señal eléctrica. Cuando se presiona el pedal del acelerador, el voltaje de la señal aumenta, figura 2.

El TPS básico requiere tres cables. Se suministran 5V al TPS desde el terminal de VC del

Figura 3 - TPS Con Interruptor de Posición.

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m otor Figura 4 - TPS Con IDL.

módulo de control ECM. La señal de voltaje del TPS se suministra al terminal de VTA del ECM. Completa el circuito un cable de masa del TPS al terminal E2 del ECM. A ralentí (revoluciones normales del motor en estado de regulación), el voltaje es de aproximadamente 0,6V hasta 0,9 volt en el cable de señal. Con este voltaje, el ECM sabe que la placa del acelerador está cerrada. Con la mariposa totalmente abierta, el voltaje de la señal es de aproximadamente 3.5V hasta 4.7 volt. Dentro del sensor de posición del acelerador (TPS) hay una resistencia y un brazo tipo limpiaparabrisas. El brazo está en contacto con la

resistencia. La tensión disponible en el punto de contacto con la resistencia es el voltaje de la señal y esto indica la posición de la válvula de mariposa. En ralentí, la resistencia entre la conexión a VCC y el terminal de VTA es alta, lo que significa que entre VTA y tierra la tensión disponible es de aproximadamente 0,6V hasta 0,9 volt. A medida que el brazo de contacto se mueve más cerca de la terminal de VCC (que es la tensión de 5 volt de alimentación), la resistencia disminuye y la señal de la tensión VTA se incrementa . Algunos TPS incorporan un interruptor de posición del acelerador que indica cuando está en reposo (también llamado conmutador de conFigura 5 - TPS en el sistema ETCS-i.

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Figura 6 – Señales en el TPS. VTA2 funciona de la misma, pero se inicia en una salida de voltaje más alto y la tasa de cambio de voltaje es diferente de VTA.

tacto de reposo), figura 3. Este interruptor se cierra cuando se cierra la válvula de mariposa. En este punto, el ECM mide 0 volt (0 volt en el terminal de IDL, figura 4). Cuando se abre el acelerador, el interruptor se abre y el ECM lee +B (Tensión Vcc en el circuito de IDL). Vea en la figura 5 cómo es mecánicamente un TPS con terminal IDL. El TPS en el sistema ETCS-i cuenta con dos brazos de contacto y dos resistencias en una sola carcasa, figura 5. La primera línea de señal es VTA y la segunda línea de la señal es VTA2. Tenga en cuenta que VTA2 alcanza su límite superior antes de VTA, tal como se desprende del análisis de la figura 6. VTA2 funciona de la misma, pero se inicia en una salida de voltaje más alto y la tasa de cambio de voltaje es diferente de VTA. Cuando se abre el acelerador las dos señales de tensión aumentan a un ritmo diferente. El ECM utiliza ambas señales para detectar el cambio en la posición de la válvula del acelerador. Al tener dos sensores, el ECM puede comparar los voltajes y detectar problemas .

SenSor De PoSICIón Del PeDAl Del ACelerADor (APP) El sensor de APP está montado en el cuerpo de la mariposa de los ETCS-i. El sensor de APP convierte el movimiento del pedal del acelerador y la posición en dos señales eléctricas. Eléctricamente, el APP es idéntico en cuanto a su operación al mencionado para el TPS .

SenSor De PoSICIón De lA VálVulA De eSCAPe De GASeS (eGr) El sensor de posición de la válvula de escape de gases (EGR) está montado en la válvula de EGR y detecta la altura de la válvula de EGR, figura 7. El ECM utiliza esta señal para controlar la altura de la válvula de EGR. El sensor de la válvula EGR convierte el movimiento (y la posición) de la válvula EGR en una señal eléctrica. La operación es idéntica a la de TPS excepto que el brazo de señal se mueve por la válvula de EGR.

DIAGnóStICo De loS SenSoreS De PoSICIón Las siguientes explicaciones son para ayudarle con los procedimientos de diagnóstico que suelen estar establecidos en el manual de reparación de un automóvil.

Probador de Diagnóstico La comparación de la posición del sensor con los datos obtenidos de las pruebas es una manera conveniente para saber si el sensor está dañado. Por ejemplo, cuando hacemos referencia al TPS, el mínimo valor se debe medir cuando la llave de arranque está en reposo y el máximo valor se debe obtener cuando la válvula de la mariposa está totalmente abierta. En las figuras 8 y 9 se pueden observar las diferentes pruebas que se deben realizar.

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Figura 7 - Sensor de posición de la válvula de escape de gases (EGR). Figura 8 - Comprobación del voltaje entre el terminal VC y masa de la carrocería. Debe desconectar el conector del sensor y medir la tensión en el terminal VC; debe medir alrededor de 5 volt. Esto confirma que el cable está bueno y el ECM suministra el voltaje correcto. Si no es así, el problema puede estar en el circuito o en el ECM.

Figura 9 - Comprobación del voltaje entre los terminales VC y E2 del conector del ECM. Esta prueba confirma que el ECM está poniendo a cabo la tensión de alimentación necesaria. Se podría hacer esta prueba si no mides 5 volt en la terminal de VC en el conector del TPS. Si usted mide 5V en el conector del ECM, el problema está en el circuito. Si usted no mide 5 volt, es probable que el ECM tenga fallas.

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Figura 10 – Medición de la resistencia del TPS. Con un multímetro digital en posición de óhmetro se puede medir la resistencia del sensor desde sus terminales.

Para comprobar el voltaje entre el terminal VC y masa de la carrocería debe desconectar el conector del sensor y medir la tensión en el terminal VC; debe medir alrededor de 5 volt. Esto confirma que el cable está bueno y el ECM suministra el voltaje correcto. Si no es así, el problema puede estar en el circuito o en el ECM. La medición de voltaje entre los terminales VC y E2 del conector del ECM confirma que el ECM está poniendo a cabo la tensión de alimentación necesaria. Se podría hacer esta prueba si no mides 5 volt en la terminal de VC en el conector del TPS. Si usted mide 5V en el conector del ECM, el problema está en el circuito. Si usted no mide 5 volt, es probable que el ECM tenga fallas.

Inspección del Sensor de Posición del Acelerador Para saber cómo se prueba el TPS, en algunos vehículos, en el manual de reparación, la información se encuentra en el módulo de Inspección Técnica de Vehículos en la Sección de SF. Por ejemplo, para medir la resistencia del sensor se utiliza un multímetro, siguiendo el procedimiento descripto en la figura 10. También se debe medir la resistencia total del sensor, lo que se puede hacer directamente desde el conector, tal como se muestra en la figura 11. Frente a un desperfecto, para determinar si el problema está en el sensor, en el circuito del

Figura 11 – Medición de la resistencia completa del sensor.

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Figura 12 – Para saber si hay un desperfecto en el ECM, se debe comprobar el voltaje entre los terminales VTA y E2 del conector del ECM. Esta prueba es para determinar si el problema está en el circuito o el ECM. Si las lecturas de voltaje se encuentran dentro de las especificaciones, el ECM puede ser el culpable (problemas intermitentes en el circuito o el sensor también puede ser el problema). Si las lecturas de voltaje no están dentro de las especificaciones, hay un circuito abierto o cortocircuito en el mazo de cables y/o en el conector entre el ECM y TPS, en la línea de VTA o E2. sensor o en el módulo de control, se debe realizar la prueba sugerida en la figura 12. Para saber si hay un desperfecto en el ECM, se debe comprobar el voltaje entre los terminales VTA y E2 del conector del ECM, tal como se grafica en la figura 12. Esta prueba es para determinar si el problema está en el circuito o el ECM. Si las lecturas de voltaje se encuentran dentro de las especificaciones, el ECM puede ser el culpable (problemas intermitentes en el circuito o el sensor también puede ser el problema). Si las lecturas de voltaje no están dentro de las especificaciones, hay un circuito abierto o cortocircuito en el mazo de cables y/o en el conector entre el ECM y TPS, en la línea de VTA o E2, falla que se detecta con este método.

SenSoreS De Flujo De MASA De AIre (MAF) Los sensores de flujo de masas de aire convierten la cantidad de aire que entra en el motor Figura 13 - Sensor de flujo de aire.

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en una señal de tensión que será evaluada por la computadora. El ECM necesita conocer el volumen de aire de admisión para calcular la carga que tiene el motor. Esto es necesario para determinar la cantidad de combustible a inyectar, cuando se debe encender la mezcla en el cilindro, y el momento de cambiar la transmisión. Para saber cómo funciona este sensor, puede referirse al diagrama de la figura 13. El sensor de flujo de aire se encuentra directamente en la corriente de aire de admisión, entre el filtro de aire y el cuerpo del acelerador donde se puede medir el aire entrante. Hay diferentes tipos de sensores de masa de aire. El medidor de flujo de aire de paletas y el de remolinos de Karman son dos estilos más antiguos de los sensores de flujo de aire y que pueden ser identificadas por su forma. El más reciente, y más común, es el sensor de flujo de masa de aire (MAF). En la próxima edición continuaremos con el tema. J

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Reparando Fallas en la Plaqueta del Inverter

Funcionamiento y RepaRación del

ciRcuito inveRteR En Saber Electrónica Nº 317 editamos un artículo en el que expliábamos cómo proceder a la búsqueda de falla de un TV que llegó al taller con el problema de que se apagaba unos 3 segundos después de haberse encendido y concluímos con que el responsable era el inverter. Obviamente comentamos los pasos a seguir en ese caso pero dijimos que en una futura edición diríamos cómo se prueba el circuito integrado del Inverter. En esta entrega cumplimos con lo prometido. EQUIPO: TV de LCD de distintas marcas FALLA: Pantalla negra, con encendido intermitente

Cómo se Prueba el CirCuito integrado inverter El inverter OZ964 es diferente a todos los circuitos que vimos hasta ahora en “La biblia del LCD y el Plasma” y en los diferentes artículos publicados en Saber Electrónica. El OZ964 genera 4 señales de salida para alimentar a los 4 gates del puente H todos con diferentes señales. Por lo tanto antes de analizar el CI debemos entender qué señales debe generar. En la figura 1 se puede observar cómo son esas señales. En amarillo se puede observar en realidad el tiempo durante el cual están excitados los gates

de los MOSFETs. En principio, los dos pares N P están excitados de forma complementaria : cuando enciende uno se apaga el otro y siempre con un periodo de actividad del 50% y un pequeño tiempo muerto entre ambas señales para evitar que un retardo haga conducir a uno mientras el otro aún no se cortó, lo que significa un cortocircuito momentáneo entre fuente y masa. Observe que los dos pares N P se excitan con la misma forma de señal sólo que con un desfasaje controlado que justamente es el que cambia la energía entregada al transformador (en realidad las señales no son iguales, porque siempre se abre una llave y un poco después se cierra la

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Fallas

y

s olucIones c omentadas

en

m onItoRes

y

t elevIsoRes

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Figura 1 - Señales aplicadas por el puente H. otra, para evitar que ambas conduzcan al mismo tiempo). En efecto la circulación de corriente por el CCFL tiene efecto sólo cuando están encendidos los transistores cruzados; por ejemplo, cuando se cierran al mismo tiempo T2 y T4 o T1 y T3. En el dibujo se observa claramente que eso sólo ocurre durante el ángulo de conducción que es menor a 180º (momento en que el – del CCFL se conecta a masa y el + a fuente) el ángulo complementario encuentra a T3 conduciendo pero a T1 cortado y no hay transferencia de energía. Tampoco hay un posible cortocircuito sobre fuente porque en ese momento conduce T2 que conecta el terminal - a fuente con lo que ambos cátodos del CCFL se encuentran unidos al mismo punto y no hay transferencia de energía. Si el lector realiza el mismo análisis para T2 y T4, observará un caso similar. Eso significa que el tubo se alimenta con una CA casi cuadrada con un periodo de actividad variable que podemos observar en la figura 2. Esta señal debidamente filtrada genera un senoidal deformada que varia de amplitud al cambiar el período. En realidad, esta señal se redondea por las capacidades del circuito para lograr una señal cuasi senoidal. Se observa que es una CA y por lo tanto se entiende que se pueda acoplar al transformador por medio de un capacitor para evitar el pasaje de CC y para sintonizar la carga y conseguir redondear la salida.

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Ahora debemos analizar cómo deben ser las señales aplicadas a los gates en lo que respecta a su amplitud y polaridad para que conduzcan los NMOS y los PMOS. Los NMOS se excitan normalmente con señales positivas de unos 4V aplicadas con referencia a masa. Los PMOS necesitan que las señales se apliquen con respecto a la fuente de potencia. Pero como el CI sólo se alimenta con 5V, es imposible que genere dicha tensión de excitación y se requiere un circuito externo acoplado capacitivamente para que la genere. Primero vamos a observar la especificación de los CIs semipuentes en la figura 3. De aquí podemos observar que se trata de dos MOSFET uno N y otro P de 40V 6A con una resistencia de saturación muy baja (40mΩ) y de muy baja carga ya que se cierran con 1,5V y tienen una capacidad de entrada de sólo 750pF. Si no puede conseguir los semipuentes en su país utilice, transistores separados montados sobre un pequeño disipador.

Figura 2 - Corriente por el tubo para un circuito con puente H completo.

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R ePaRando Fallas Ahora podemos observar cómo funciona el circuito de excitación de los PMOS realizando una simulación en Multisim. Ver la figura 4. Conocidas las señales de salida, ahora se debe colocar una punta del osciloscopio sobre una de ellas para tomarla como referencia de que el circuito de excitación funciona correctamente.

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En nuestro caso nos encontramos con una señal nula en todas las salidas de gate (salvo en el arranque) cuando deberían tener una señal permanente como la indicada en la figura 5. Si no hay señal permanente en las salidas del CI se debe emplear el siguiente método de trabajo.

Figura 3 - Especificación resumida del CI semipuente H P2804ND5G.

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Figura 4 - Circuito de excitación de los PMOS. Lo primero que se debe medir es como siempre la tensión de fuente de 5V que se debe encontrar entre 4,75 y 5,25V. Pero este circuito integrado cuenta con una fuente de referencia precisa que debe medirse también como si fuera una fuente más. Es la pata 7 que debe tener 3,35V. En nuestra falla las dos tensiones son correctas. El circuito de aplicación no hace uso de la pata (3) ENA que sirve para encender el CI. En él está conectada a los 5V CC para manejar el dispositivo automáticamente cuando se conecta la fuente de baja. Pero en el TV se utiliza y está conectada al micro a través de un adaptador de nivel de 3,3 a 5V. En realidad esos dos transistores son inútiles porque el OZ964 Figura 5 - Oscilogramas de salida normales. está preparado para activarse con más de 2,2V y a cortarse con menos de 1V. Verificada con un multímetro la tensión está en frecuencia de unos 60kHz. Y de hecho existía 5V lo cual es correcto. (es muy común encontrar- una forma de señal correcta como la indicada en se con errores de diseño de este tipo que no invo- la figura 6. La frecuencia de oscilación principal que se lucran una falla real sino solo un desperdicio de componentes, pero si esos componentes extra produce durante el arranque suave o el funcionamiento normal puede ajustarse desde el exterior fallan, el TV no funciona). Luego es importante verificar que funcione el modificando los valores de C5 y R9. Por lo geneoscilador principal conectando el osciloscopio o ral el CI se hace funcionar en 60kHz pero para la sonda de RF sobre la pata 18, en donde se que el método sea más general le damos la forencuentra el capacitor del oscilador principal. En mula que da la frecuencia. esa pata debe haber un diente de sierra con un f (kHz) = 65 . 104/ C5 (pF) . R9 (kOhm) valor mínimo de 1,1V y un máximo de 2,5V a una

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un atenuador resistivo desde los 5V que genere una tensión continua normal de 1V. En realidad, en este integrado el arranque suave siempre se realiza a ciegas ya que la pata 2 solo es un protector de alta tensión o mejor dicho de tubo apagado que en este TV está anulado. El tiempo que tardan en reaccionar las protecciones (shutdown) queda determinado por los mismos componentes que determinan el arranque suave del sistema y que se conectan a la pata 1 aunque la formula es levemente diferente. Arranque suave: T (s) = C6 x { 3 – (R5 x 0,0026)} / 2,6 (unos 2s con los valores del circuito de aplicación) Figura 6 - Señal del oscilador principal. Seguidamente hay que verificar las señales de control y protección tanto de corriente como de tensión. En principio, parecería que no tiene mayor sentido controlarlas porque seguramente no tendremos ninguna señal debido a que los CCFL están apagados. Pero no es así, porque podrían tener una señal incorrecta aun en esta condición. Además los tubos deben encender por aproximadamente un segundo antes que actúen las protecciones ya que el CI posee un circuito específico que las bloquea para que no responda a cortos intervalos de señales espurias. Eso es cierto y en este equipo se ven los tubos por diferentes perforaciones, pero hay equipos donde es imposible observar los tubos y esta condición inicial sólo se puede observar con el osciloscopio. La sonda de RF no es útil porque la señal puede tener una duración demasiado corta. Tanto la señal de corriente como la de tensión provienen de los 7 CCFL y no conocemos cómo se logra hacerlas confluir a las patas 9 y 2 respectivamente. Seguramente se recurrirá a sumadores de algún tipo. Normalmente en la pata 9 FB se trabaja directamente con la señal de corriente por los tubos prácticamente sin filtrar. Pero en este TV se trata prácticamente de una tensión continua de aproximadamente 1,2V. Con respecto a la realimentación de tensión observamos que no existe. El fabricante no controla sobretensiones y realiza el arranque suave a ciegas sin realimentación. A la pata 2 se le pone

Apagado (Shutdown): T (s) = C6 x { 3 – (R5 x 0,003)} / 30 (unos 170ms con los valores del circuito de aplicación) Nota 1: muchos reparadores pretenden aumentar el tiempo de protección para trabajar mas tranquilos pero no se dan cuenta que el tiempo de arranque suave cambia en la misma proporción. Por ejemplo aumentando el capacitor C6 10 veces, la protección se demora 1,7s pero los tubos tardarían 20 segundos en encender. En realidad, cuando tarda más de 1 ó 2 segundos el sistema se apaga automáticamente. Nota 2: cuando R5 es igual o mayor a 1MΩ el tiempo T es nulo, es decir que si se corta accidentalmente el resistor, el circuito puede quedar muy sensible a los ruidos y cortar aleatoriamente. Nota 3: el arranque suave comienza luego que el circuito encendió, es decir que llegó a la tensión de ignición. El tiempo que tarda en llegar a dicha tensión se ajusta con C9 que se carga con una fuente interna de corriente. En nuestro caso observamos que sobre la pata sensora de corriente hay una tensión nula, el sistema considera que hay por lo menos un tubo apagado y apaga a todos los otros. Obviamente el tema no termina aquí y es por ello que en futuros artículos seguiremos explicando cómo detectar y reparar fallas relacionadas con el “inverter”. J

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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.

Pregunta 1: Hace un tiempo hice esta pregunta y no tuve respuesta.

Hace un tiempo, en un evento, el Ing. Vallejo dijo que las fuentes conmutadas son malas y mi profesor dice que son las mejores que hay, por eso quiero saber si entendí mal o mi profesor está equivocado. norberto gutiérrez. respuesta: Bueno, el manual editado en este ejemplar quizá pueda responder mejor esta pregunta. Las fuentes conmutadas no son ni buenas ni malas... tienen ventajas y desventajas. Las principales ventajas son su tamaño y peso reducido comparada con una fuente convencional de igual potencia y el hecho de entregar una tensión casi constante por más que varíe la tensión de entrada en un rango amplio. La principal desventaja es que suele ser ruidosa y precisa de un ripple o rizo en su salida para poder operar, esto significa que no es posible obtener una tensión de salida continua constante (sin rizo). Si va a usar una fuente conmutada en instrumentación o en aplicaciones donde se requiere una tensión continua constante con muy

buena regulación, es preciso colocar en su salida un bloque apropiado y tomar todos los recaudos para evitar ruidos e interferencias que puede provocar el propio oscilador de la fuente. Pregunta 2: ¿Qué posibilidad hay de obtener un grabador de picaxe para pic de 8, 18 y 28 patas y cuánto cuesta ? He leído por ahí que un PICAXE cuesta unos $4 en las tiendas de electrónica ¿eso es cierto? gonzalo sebastián Cielos. respuesta: Los PICAXE no precisan grabador. Tampoco precisan ser sacados del circuito donde están para ser regrabados. Esa es una de las grandes ventajas. Con sólo tres cablecitos, conectados a un mini-plug estéreo y a su vez al puerto serie de la PC, se lo graba por medio de una aplicación gratuita llamada “Editor de Programación” que puede bajar de nuestra página. Un PICAXE08, que es el más barato, puede costar 4 dólares... no creo que se consiga a $4. J

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