Electronica y Servicio 10--Hornos de Microondas

ELECTRONICA y servicio

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CONTENIDO Fundador Profr. Francisco Orozco González

Ciencia y novedades tecnológicas................. 5

Dirección editorial Lic. Felipe Orozco Cuautle ([email protected]) Dirección comercial Profr. J. Luis Orozco Cuautle ([email protected])

Perfil tecnológico El surgimiento de la PC...............................10 Leopoldo Parra y Felipe Orozco

Administración Lic. Javier Orozco Cuautle ([email protected]) Staff de asesoría editorial Profr. Francisco Orozco Cuautle ([email protected]) Profr. Armando Mata Domínguez

Leyes, dispositivos y circuitos Circuitos de soldadura superficial (primera de dos partes)...............................19 Oscar Montoya Figueroa

Profr. J. Luis Orozco Cuautle Ing. Leopoldo Parra Reynada ([email protected]) Editor asociado Lic. Eduardo Mondragón Muñoz Juana Vega Parra Asesoría en técnicas digitales Julio Orozco Cuautle Colaboradores en este número Ing. Leopoldo Parra Reynada Ing. Oscar Montoya Figueroa Profr. Alvaro Vázquez Almazán Ing. Carlos García Quiroz

Qué es y cómo funciona Hornos de microondas................................27 Leopoldo Parra Reynada

Servicio técnico Consejos para el servicio a hornos de microondas............................................. 40 Leopoldo Parra Reynada

Diseño Gráfico y Pre-prensa digital D.C.G. Norma C. Sandoval Rivero

Servicio a reproductores de audiocasettes modernos (primera de dos partes).............47

([email protected]) D.G. Ana Gabriela Rodríguez López

Alvaro Vázquez Almazán

Gabriel Rivero Montes de Oca Publicidad y ventas Cristina Godefroy T. y Rafael Morales M. Suscripciones Ma. de los Angeles Orozco Cuautle Isabel Orozco Cuautle ([email protected]) Revista editada mensualmente por México Digital Comunicación, S.A. Certificado de Licitud de Título y de Contenido en trámite, Reserva al Título de Derechos de Autor en trámite. Oficinas: Norte 2 No.4, Col. Hogares Mexicanos, Ecatepec de Morelos, Estado de México, C.P. 55040. México. Tels 787-1779 y 770-4884, fax 770-0214. Distribución: Centro Japonés de Información Electrónica, S.A. y Distribuidora INTERMEX.

Dispositivos sensores en videograbadoras..........................................58 Carlos García Quiroz

Electrónica y computación Descripción del setup (primera de dos partes)...............................66 Leopoldo Parra Reynada

Proyectos y laboratorio

Impresión: Impresos Mogue. Vía Morelos 337, Sta. Clara Cerro Gordo, Ecatepec, Edo. Méx. Tel 569-3428 Precio ejemplar: $35.00 ($40.00 ejemplares atrasados) para toda la República Mexicana, por correo de se-

Construcción de un osciloscopio digital................................... 74

gunda clase (70.00 Dlls. para el extranjero). Todas las marcas y nombres registrados que se citan en los artículos, son propiedad de sus respectivas compañías.

Oscar Montoya Figueroa

Estrictamente prohibida la reproducción total o parcial por cualquier medio, sea mecánico o electrónico.

No.10, Diciembre de 1998


Boletín Técnico-Electrónico

Procedimiento para retirar dispositivos de montaje de superficie con cautín de gas 3

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CIENCIA Y NOVEDADES TECNOLOGICAS

¿El nuevo formato de almacenamiento de audio? Para quien lleve algún tiempo en el mundo de las computadoras, y específicamente en multimedia, el término MP3 no le será desconocido; sin embargo, para el aficionado o especialista en electrónica probablemente no le resulte familiar ese término. El concepto MP3 se aplica a un nuevo método de codificación de audio que, por medio de compresión digital, logra una calidad de sonido muy similar a la de un CD, pero con la ventaja de que el espacio requerido para el almacenamiento de la información musical se reduce en forma notable. Sólo como referencia, una melodía de aproximadamente cuatro minutos en un CD consume alrededor de 35 MB de espacio de almacenamiento, mientras que la misma selección comprimida por medio del protocolo MP3 consume alrededor de 3 MB. ¿Por qué se menciona todo esto? Porque los fabricantes de equipo electrónico han “redescubierto” al formato MP3 como recurso para la grabación de audio de alta calidad en espacios muy reducidos, y lo están tratando de aprovechar para crear una nueva familia de aparatos de dimensiones realmente diminutas, tales que los reproductores de CD portátiles o los llamados


Walkman para cintas de audio parecen pesados y estorbosos. Una de las compañías pioneras en este movimiento es Samsung Electronics, que ha presentado en Corea su nuevo dispositivo, al que ha llamado YEPP (figura 1). El YEPP es una pequeña caja del tamaño de una tarjeta de crédito, pero que en su interior posee una memoria tipo Flash de 24 MB, capaz de

Figura 1

almacenar alrededor de 40 minutos de música con calidad CD comprimida mediante el protocolo MP3. Por supuesto que la circuitería necesaria para hacer la grabación no está incluida en la unidad, pero sí en la base que sirve como soporte al YEPP y como codificador para grabación.

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El usuario puede entonces llevar en la bolsa de la camisa un conjunto de selecciones musicales, mismas que puede escuchar conectando las salidas de audio de su reproductor de CD en la base del YEPP; éste hace la conversión de señales y las codifica digitalmente en formato MP3 y luego la vacía en la memoria de la unidad de CD. El usuario ya sólo tiene que conectar unos audífonos en dicha unidad para disfrutar de la música de alta calidad. Y no tiene que preocuparse de estar cambiando discos o de no agitar en exceso a la unidad, pues al ser totalmente de estado sólido, las vibraciones o golpes no afectan en lo más mínimo el audio reproducido. Así como va esta tecnología, probablemente en un futuro no lejano, en vez de comprar un disco compacto o una cinta magnética, compremos un chip de memoria grabado únicamente con las melodías que son de nuestro interés.

LG Electronics a la vanguardia de las pantallas planas Desde hace algunos años las pantallas de cristal líquido tienen un lugar en la industria del video, e incluso en algunos segmentos han competido exitosamente con el tradicional tubo de imagen, como es el caso de las computadoras portátiles. Sin embargo, uno de los principales inconvenientes de estos dispositivos de despliegue de imágenes, ha sido la dificultad de producir pantallas de gran tamaño a un costo reducido (14 pulgadas diagonales es el tamaño promedio máximo), cuestión técnica que ya está en vías de ser superada. Recientemente, el grupo coreano LG Electronics (anteriormente llamada Lucky-GoldStar) presentó una nueva pantalla plana de más de 18 pulgadas diagonales, con la que se consigue un área de visualización mayor a la que obtenemos con un monitor que utiliza tubo de 19 pulgadas. Esta pantalla plana posee diversas ventajas que la hacen muy atractiva para ciertos segmentos del mercado: • Ocupa un área mínima en el escritorio (mide tan sólo 7 cm. de profundidad).

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• Consume muy poca energía (alrededor de 50 W, contra los más de 150 W de un monitor convencional). • Su peso es de alrededor de 10 Kg (menos de la mitad de uno tradicional). • Ofrece una resolución máxima de 1280 x 1024, superior a la UVGA común en monitores. Sin duda, son prestaciones difícilmente cuestionables; sólo esperemos que su precio en el mercado nos permita adquirir una.

Un osciloscopio en su bolsillo: el ScopeMeter de Fluke Fluke, la compañía más reconocida en el ámbito mundial por los excelentes multímetros que produce, ha diseñado el ScopeMeter, un aparato del tamaño de un libro mediano y con una pantalla de cristal líquido de alta resolución, mediante el que es posible consultar desde una simple medición de resistencia hasta la forma de onda de una señal de video (figura 2).

Figura 2

El ScopeMeter puede sustituir con razonable precisión a un osciloscopio de hasta 100 MHz de ancho de banda; posee cursores que pueden indicar la amplitud y frecuencia de una señal;


posee filtros internos para presentar una señal de video perfectamente estable aun en condiciones difíciles (no importa si la señal es NTSC, PAL o SECAM); incluye memoria digital que permite almacenar el contenido de una pantalla para su posterior análisis; puede conectarse a la PC para intercambio y almacenamiento de datos; etc. Otro dato sorprendente es que sólo pesa alrededor de 1.8 Kg. Y además Fluke ha producido múltiples accesorios que se añaden al ScopeMeter, y que le permiten adaptarse a un amplio rango de mediciones, desde temperatura hasta altos voltajes. Si usted necesita tener a la mano el instrumental básico mientras trabaja fuera de su taller, el ScopeMeter de Fluke es una selección ideal.

modelo tridimensional, por ejemplo de un automóvil, el artista puede hacer que éste baile y se contorsione como si fuera de goma (figura 3).

Un sueño tridimensional: el programa 3D Studio Max de Kinetix

Se han añadido también diversos filtros de luz, que pueden dar la impresión de niebla y de iluminación indirecta; incluso, es posible simular los defectos de las cámaras fotográficas y de video, como el flare. Si a todo ello sumamos la posibilidad de utilizar máquinas con multi-proceso simétrico, explotando todas las capacidades de los microprocesadores instalados en el sistema, podemos apreciar que, sin duda, el 3D Studio Max resulta una adquisición obligada para toda persona que se mueva en el mundo de la animación en tres dimensiones.

El programa de animación por computadora en tercera dimensión “3D Studio”, es todo un paradigma entre los artistas visuales. Esta aplicación lleva muchos años siendo una de las preferidas en la industria del video, debido a su flexibilidad, a la cantidad de herramientas con que cuenta y a la gran variedad de plug-ins que se le pueden adicionar para darle aún más poderío; sin embargo, recientemente el liderazgo de este programa se había visto amenazado por aplicaciones como Caligari, LigthWave y otros que a pesar de no ofrecer las ventajas del 3D Studio, son más económicos y tienen una interfaz que permite un uso más intuitivo. Precisamente como respuesta a los desafíos del mercado, Kinetix -una empresa filial de Autodesk, productora del famoso AutoCAD- lanzó una nueva versión de su programa estrella: el 3D Studio Max (versión 2.0 para PC). Este software incluye prácticamente todas las herramientas que todo creador de mundos tridimensionales pudiera necesitar; por ejemplo, puede crear figuras animadas a partir de “huesos” (bones), de modo que para imprimir movimiento a la figura basta con desplazar el “hueso” para que el contexto que la rodea se mueva en consonancia. Posee también múltiples herramientas de deformación de objetos, de modo que si se tiene un


Figura 3

El láser monoatómico A pesar de que el efecto láser fue descubierto hace casi 50 años, sólo recientemente (de unos 20 años a la fecha) se ha ampliado la gama de aplicaciones de este tipo de luz coherente y unidireccional. Sin duda, una de las más aplicaciones más conocidas del rayo láser, es en la lectura de los discos compactos de audio, aunque cada vez es más común utilizarlo como apuntador en conferencias y exposiciones, como auxiliar para la localización precisa de objetos en el espacio, como medidor de distancias, como mira de precisión en el moderno armamento de asalto, en la cirugía de los ojos, en aplicaciones dentales, etc. Y esto es sólo la punta del iceberg.

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Figura 4 Láser ordinario

Detector

Lente

Espejo Atomo de bario

Horno

Espejo

En el campo de la investigación, se está tratando de emplear la radiación láser para descubrir nuevos elementos en la estructura de la materia, y un paso adelante en esta serie de experimentos lo representa la fabricación de un láser monoatómico; es decir, un láser que sólo utiliza un átomo para generar impulsos de luz, mismos que al ser estudiados pueden revelar aspectos desconocidos en la estructura atómica y subatómica. Como seguramente es de su conocimiento, para producir un rayo láser es necesaria la excitación de los electrones por medios externos que rodean al núcleo de un átomo, para que al momento en que los electrones se liberen de dicha energía adicional se produzcan “paquetes” de luz denominados “fotones”. Pues bien, precisamente en dicho efecto se basa la operación del láser monoatómico. Puede ver en la figura 4 que en un extremo hay un horno que va expidiendo átomos de Bario de uno en uno, y que en su trayecto estos átomos atraviesan el haz de un láser conven-

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cional, con lo que se incrementa la energía de los electrones de dicho átomo. Como tal estado es inestable, los electrones tienen a regresar a sus órbitas originales, expidiendo en el proceso una serie de fotones, que son capturados por un par de espejos encontrados; la luz así producida comienza a rebotar de forma ininterrumpida entre dichos espejos. Este efecto se va acumulando lentamente según se van produciendo más átomos del horno, hasta que la luz es lo suficientemente potente como para romper la reflectividad del espejo y producir un haz de luz, mismo que es captado por un detector. La forma como se produce el haz, el tiempo que tarda en acumularse suficiente potencia para que éste se produzca y otros factores correlativos, aún son investigados por los científicos, quienes esperan que con este recurso se pueda sondear de forma más profunda el comportamiento interno de los átomos. ¿Y por qué no? Tal vez en el futuro esta tecnología encuentre una aplicación práctica.



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EL SURGIMIENTO DE LA PC Leopoldo Parra Reynada y Felipe Orozco Cuautle

En este artículo, haremos un breve recordatorio de la trayectoria que ha seguido la plataforma de computadoras personales del estándar mundialmente conocido como PC, desde su presentación al público a principios de los años 80 hasta las generaciones actuales, cuyas prestaciones son sorprendentes. Esta lectura, es una referencia obligada para toda persona que desee introducirse al apasionante mundo de la reparación de computadoras personales.

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Antecedentes de las computadoras personales En 1940, Howard Aiken, un matemático de la Universidad de Harvard, diseñó una máquina que fue considerada la primera computadora digital, porque trabajaba con estados lógicos y presentaba un principio de programación; esto es, la máquina podía adaptarse a distintas condiciones operativas por medio de instrucciones externas suministradas por el usuario. Sin embargo, se trataba de un rudimentario modelo construido con partes mecánicas en el que la secuencia de instrucciones para la resolución de problemas, debía ser alimentada a cada paso mediante un rollo de papel perforado. No obstante, en 1945, el mismo Aiken construyó una computadora de programa almacena-


do basándose en los conceptos de John Von Neumann, uno de los matemáticos más notables del siglo. En este nuevo modelo las instrucciones eran almacenadas en una memoria interna, liberando así a la computadora de las limitaciones de velocidad y permitiéndole resolver problemas sin tener que reiniciar la operación de la máquina. Y aunque en apariencia este planteamiento era sencillo, en la práctica dio origen a toda una revolución en los procesos cibernéticos, pues sentó las bases teóricas para la construcción de máquinas de propósito general. El rápido avance de la tecnología permitió que en la Universidad de Pennsylvania se construyera la primera computadora electrónica en 1946. Esta máquina -que utilizaba 18,000 válvulas de vacío-, recibió el nombre de ENIAC, por las siglas de Electronic Numerical Integrator And Computer (figura 1). Figura 1 En esta imagen se muestra a la ENIAC, primera calculadora electrónica del mundo. Sus dimensiones en metros eran de 30 x 3 x 1 de largo, alto y fondo, respectivamente. Pesaba unas 30 toneladas e incluía alrededor de 18 mil válvulas de vacío.

La ENIAC ocupaba una habitación entera, necesitaba un sofisticado sistema de refrigeración y sólo podía ser manejada por especialistas profesionales. Además, requería un servicio constante, pues aproximadamente cada hora alguna de las válvulas se fundía, lo que implica-


Fotografía de la primera computadora transistorizada con programa residente, la MIT Lincoln Laboratory TX-0.

Figura 2

ba un proceso de localización y corrección del problema; sin embargo, era capaz de efectuar varios cientos de operaciones por minuto, lo que representaba una velocidad extraordinaria para la época. El uso del transistor en los años 50 no sólo permitió compactar los diseños de las computadoras -que por entonces empezaron a ser vendidas entre las grandes empresas-, también sirvió para incrementar su versatilidad lógica (figura 2). En los años 60, con el desarrollo de los circuitos integrados, continuó esta tendencia hacia la compactación y se incrementó la velocidad y capacidad informática de las computadoras a lo que se sumó un relativo abaratamiento. Además, esta nueva tecnología permitió incluir en una sola pastilla de silicio los componentes que constituyen el núcleo de una computadora: la unidad lógica-aritmética [ALU], los registros, los controles de direcciones, el timer, etc., secciones que originalmente se construían de manera independiente con dispositivos discretos, dando así origen al microprocesador, un revolucionario dispositivo que actualmente es la base de las computadoras personales (figura 3). En 1969 la compañía Intel produjo un chip de memoria de 128 bytes, el de mayor capacidad en su época. Como Intel tuvo éxito en el diseño y manufactura de este integrado, la compañía japonesa Busicom, fabricante de calculadoras, le solicitó producir doce diferentes chips lógicos para uno de sus diseños. Como respuesta, los

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El 4004 de Intel, primer microprocesador fabricado en el mundo.

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El Pentium MMX, uno de los más recientes microprocesadores de Intel.

Figura 3

ingenieros de Intel, más que producir los doce chips separados, decidieron incluir todas las funciones de éstos en una sola pastilla, dando origen de esta manera a un circuito multipropósito controlado por un programa que se podía aplicar a diversos modelos de calculadoras. Esta idea representó la integración de las secciones de proceso de datos de una computadora en un solo chip y constituyó el antecedente directo de los modernos microprocesadores. Justamente, el primer microprocesador, el 4004, fue introducido en 1971 y tenía un bus de datos de 4 bits (como dato anecdótico, este integrado era tan primitivo que su tapa superior era de madera). Posteriormente surgieron otros dispositivos como el 8008 y el 8080, ambos de 8 bits, lanzados exitosamente al mercado por Intel en 1972 y 1973 respectivamente.

Las computadoras personales en los 70 A pesar de los progresos tecnológicos que permitieron una mejor capacidad de cálculo, menores dimensiones, gran almacenamiento de datos, mayor facilidad de uso y otras ventajas más, las computadoras electrónicas permanecieron limitadas durante unos 40 años a las grandes corporaciones, universidades y dependencias del gobierno, debido a los elevados costos de los equipos y a que su operación requería de cierta especialidad. Con la invención del microprocesador, fue cuando surgieron las primeras computadoras de tipo personal dirigidas más bien a un público estudiantil y aficionado.

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Concretamente, gracias a la introducción del procesador 8080, un dispositivo diez veces más rápido que el 8008 y con capacidad de direccionar 64 KB de memoria, la empresa MITS introdujo en 1975 un kit que es en la actualidad considerado la primera computadora personal: el modelo Altair. Esta pequeña computadora incluía una arquitectura abierta (basada en ranuras o slots) que permitía conectar varios aditamentos y periféricos de otras marcas, lo que inspiró a otras compañías a escribir programas para el usuario (incluyendo el sistema operativo CP/M y la primera versión de Microsoft Basic), evitándole con ello la necesidad de dominar ciertos lenguajes de programación para escribir su propio software. También son célebres diversos modelos de los años 70, como la Timex-Sinclair, la Atari, algunos diseños de IBM (poco exitosos y muy caros) y las Apple I y Apple II, de Apple Computer, empresa fundada por Steve Wozniak y Steve Jobs en un garage, y que ha hecho historia junto con IBM, Microsoft, Intel, Lotus, Motorola, Zilog, Sun y muchas empresas más del mundo de la computación. A pesar de la variedad, hacia 1980 el universo de las microcomputadoras estaba dominado básicamente por dos tipos de sistemas: 1) El Apple II, con un gran número de usuarios y una importante base de software que crecía rápidamente (figura 4A). 2) Un sistema más sencillo que giraba en torno al original MITS Altair (4B), el cual se basaba en la filosofía de la compatibilidad, apoyán-


dose en slots de expansión y en el empleo del sistema operativo CP/M. No obstante, eran máquinas construidas por varias compañías y se vendían con diversos nombres aunque, en esencia, utilizaban el mismo software y el mismo hardware interconectable. Precisamente dichos conceptos -que por entonces no fueron apreciados con toda su potencialidad-, contribuyeron a sentar las bases para el surgimiento de la revolucionaria PC.

Mención aparte merece el sistema diseñado y construido por Commodore (4C). Durante muchos años, la famosa y popular Commodore 64 fue la computadora hogareña por excelencia, ya que su precio accesible y la amplia disponibilidad de programas con que contaba la hicieron el modelo más exitoso en la historia de la computación; incluso, a la fecha es poco probable que algún modelo específico de computadora llegue a la cifra de millones de unidades que alcanzaron las ventas de esta máquina.

B Modelos de computadoras de la firma inglesa Amstrad de finales de los años 70. Ambas se basaban en el entonces popular microprocesador Z-80 de Zilog y podían ejecutar programas de aplicaciones escritos para el también entonces popular sistema operativo CP/M de Digital Research.

A

En esta imagen se muestra el modelo Apple IIe, una variante mejorada del modelo Apple II. Esta computadora estaba basada en el microprocesador 6502A de MOS Technology.

C La Commodore 64 estuvo concebida para aplicaciones de juegos con capacidad de síntesis musical y colores. Al igual que muchos modelos de su época, podía adaptarse al televisor. Estaba basada en el microprocesador 6510 de Mos Technology y su sistema operativo era el Kernal, propio de Commodore.

Figura 4


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Infortunadamente para la compañía, el público se quedó con la falsa idea de que Commodore sólo producía "máquinas para jugar", lo que en cierto modo fue fatal para su plataforma Amiga de finales de los 80, a pesar de sus evidentes adelantos técnicos.

El surgimiento de la IBM PC Precisamente hacia fines de los 80, el mercado de computadoras personales de bajo costo comenzó a crecer rápidamente, por lo que IBM decidió competir de manera más agresiva en ese segmento de máquinas. Para ello, estableció en Florida una división especial independiente, que no estuviera sujeta a la estructura burocrática que representaba la propia organización. Fue así como surgió la IBM PC (IBM Personal Computer), en agosto de 1981. Gran parte del diseño de la PC estuvo influenciado por el DataMaster, un modelo anterior de IBM cuyo diseño se basaba en piezas sencillas con display y teclado integrados en la unidad. Pero además, la IBM PC tuvo una considerable influencia de los estudios de mercado, pues los diseñadores analizaron los estándares prevalecientes, aprendieron de los éxitos de aquellos sistemas e incorporaron en su diseño las características tecnológicamente más relevantes y de mayor difusión. Con esto, IBM pretendía aprovechar la dinámica del mercado y reunir en torno a su proyecto a fabricantes y tecnologías ya existentes para impulsar juntos una plataforma y establecer de manera definitiva un estándar. Para ello -entre otras medidas-, contrató de manera externa los lenguajes y sistemas operativos de Microsoft, por entonces una pequeña firma, y acordó incluir su sistema operativo DOS en los modelos PC. Originalmente, IBM estableció contacto con Digital Research, creadora del sistema operativo CP/M y del actual DR-DOS, pero ambas empresas no llegaron a ningún acuerdo pues, se dice, el gigante azul tenía fama de imponer sus condiciones y, por su parte, el propietario de Digital no apreció las potencialidades del nuevo sistema confiado en el gran éxito que habían

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tenido sus productos. Hechos elementales que dieron rumbo a la historia.

La plataforma PC La IBM PC original incluía un microprocesador Intel 8088 con 16KB de RAM (expandibles a 256KB) y una unidad de disco flexible de 5+ pulgadas de 160 KB de capacidad. Y aunque la unidad de sistema incluía los circuitos para el manejo del monitor y el teclado, estos dispositivos se vendían por separado. Su precio inicial era de alrededor de 3,000 dólares, cifra que en la actualidad puede parecer excesiva, pero no en aquella época al compararla con el costo de máquinas de desempeño similar. En realidad, el modelo IBM PC no duró mucho en el mercado, prácticamente sobrevivió al período de presentación de la plataforma, ya que en poco tiempo se le hicieron algunas mejoras, sobre todo en el manejo de memoria -la cantidad máxima permisible aumentó hasta 640KB-, en la sustitución de la unidad de floppy de 160 KB por una de 360 KB de capacidad y en la posibilidad de incluir un disco duro de 10 MB, capacidad inimaginable para los estándares de la época (figura 5). Como resultado de estas pequeñas variantes, el estándar tomó el nombre de IBM PC-XT (Personal Computer-Extended Technology); sin embargo, también cumplía con la principal virtud de la plataforma: su arquitectura abierta.

Uno de los primeros discos duros. Compare su tamaño con relación al disquete.

Figura 5


Físicamente, la arquitectura abierta ha dependido de un bus de expansión en la tarjeta madre al que se pueden conectar tarjetas y periféricos de distintos fabricantes, siempre y cuando respeten el estándar. Esto permitió que diversas compañías se dedicaran al ensamblado de sus propias máquinas aprovechando el mismo microprocesador, los mismos chips controladores, unidades de disco similares, etc. Y es así como surgen los llamados "clones" o "compatibles". Un clon es una computadora que en todos sus aspectos se comporta según el estándar establecido por la PC de IBM, pero sin la marca original y muchas veces con un precio muy moderado. Gracias a estas posibilidades, se abrió un panorama muy prometedor en la industria de la computación, a lo que contribuyó el desarrollo de la industria de software mediante programas como procesadores de texto, hojas de cálculo, bases de datos, dibujo, imprenta de escritorio, juegos y muchas más categorías. En la actualidad, cada vez es más difícil precisar el término "compatible" debido a que las diferencias que originalmente llegaron a existir han desaparecido conforme el desarrollo de las nuevas generaciones de computadoras PC las cuales, incluso, han enriquecido al propio estándar de IBM. Sin embargo, puede decirse que una computadora es compatible si es capaz de ejecutar los programas que se han diseñado para la IBM PC, si posee una estructura básica similar a la XT original y si los protocolos de comunicación interna cumplen con los requisitos del estándar. Cabe mencionar que la PC no es la única plataforma de computadoras personales, pero sí es la predominante por su amplia gama de aplicaciones, a diferencia de otros formatos como Macintosh, Sun, Amiga y Silicon Graphics, cuya orientación en la práctica es más especializada, sobre todo en lo referente al tratamiento de gráficos, al procesamiento masivo de información, la animación en tres dimensiones, etc. De hecho, las máquinas PC o compatibles abarcan aproximadamente el 85% del mercado mundial de computadoras. En resumen: se llama computadora PC o compatible a aquellas máquinas que están construi-


das siguiendo los lineamientos marcados por IBM -y algunas otras compañías que han contribuido a enriquecer el estándar-, y que son capaces de ejecutar todos los programas que se han producido para esta plataforma. Hay marcas muy reconocidas en el ámbito mundial que garantizan una total compatibilidad, entre ellas se encuentran la propia IBM, Compaq, Acer, Dell, Digital Equipment, HewlettPackard, etc.; no obstante, las máquinas ensambladas con componentes independientes en forma general también aseguran la compatibilidad.

Generaciones de computadoras PC Las computadoras PC han evolucionado al ritmo del desarrollo de los microprocesadores de Intel y de los clones derivados de las propias generaciones de estos circuitos (tabla 1). Como ya lo mencionamos, la primera PC incluía un circuito 8088, el cual era muy avanzado para su época al permitir el manejo de datos e instrucciones a 16 bits cuando lo común eran palabras de 8 bits y una administración de memoria muy superior a la de los microprocesadores de otras compañías. A pesar de ello, con el tiempo se mostraron diversas limitaciones para la expansión de la plataforma. En el aspecto del manejo de memoria, por ejemplo, el 8088 sólo soportaba un máximo de 1 MB de RAM y lo que en principio fue una magnitud extraordinaria, pronto fue insuficiente. Hay que mencionar que algunos fabricantes decidieron producir máquinas compatibles con la IBM PC, pero empleando el microprocesador 8086, el cual tenía ciertas ventajas sobre el 8088. Sin embargo, como el núcleo interno del dispositivo es el mismo, estas máquinas se ubicaron dentro de la categoría de las XT. Al poco tiempo que surgió la IBM PC-XT, Intel produjo un nuevo dispositivo, el 80186, cuyo objetivo de reemplazar al 8088 resultó un total fracaso. Si bien, el nuevo circuito poseía algunas características que lo hacían superior al 8088, entre ellas una mayor velocidad de proceso, funciones de control construidas dentro del chip (se dice que el 80186 fue el primer intento de producir una “computadora en un solo inte-

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grado”, pero resultaba un concepto demasiado revolucionario para la época) y algunas instrucciones adicionales que facilitaban ligeramente la tarea de programación, también es cierto que no solucionaba la principal limitante del 8088; a saber, el límite de 640 KB de RAM que podían ser utilizados por los programas. Por todo lo anterior, aunque sí se fabricaron algunas computadoras cuyo microprocesador central era el 80186, en realidad es un chip que no figura en la historia de la plataforma PC (en la actualidad ha habido un resurgimiento de este integrado, aunque su campo de aplicación se ha reducido a tarjetas controladoras de discos o de protoco-

los de comunicación, y para sistemas de control industrial). El siguiente microprocesador que se empleó en las PC fue el 80286, el cual eliminaba la barrera de 1 MB para llegar a la impresionante cantidad de 16 MB. Esta característica, sumada a una mayor velocidad, periféricos más efectivos y mayor capacidad de proceso, permitió que la plataforma PC se convirtiera realmente en una plataforma alternativa de los sistemas informáticos avanzados. En esta generación, la capacidad de las unidades de disquete aumentó de 360 KB a 1.2 MB, mientras la capacidad de almacenamiento del disco duro alcanzó los 40 MB de

EVOLUCION DE LOS MICROPROCESADORES UTILIZADOS EN LA PLATAFORMA PC

GENERACION

MICROPROCESADOR

LANZAMIENTO (circuito de Intel)

NUMERO DE TRANSISTORES (circuito de Intel)

VELOCIDAD DE RELOJ MAXIMA EN ESTA GENERACION

MEMORIA MAXIMA DIRECCIONABLE

BUS INTERNO DE DATOS

BUS EXTERNO DE DATOS

Primera

8086, 8088 de Intel y clones

1979

29 mil

8 MHz

1 MB

16 bits

8 bits

Segunda

80286 de Intel y clones

1982

134 mil

12 MHz

16 MB

16 bits

16 bits

32 bits

32 bits (versiones DX) 16 bits (versiones SX)

Tercera

Intel386 y clones

1985

275 mil

40 MHz

4 GB (versiones DX) 16MB (versiones SX)

Cuarta

Intel486 y clo-nes fabricados por Texas Instruments, AMD, Cyrix, UMC. Thomson e IBM

1989

1.2 millones

133 MHz

4 GB

32 bits

32 bits

Quinta

Penitum de Intel y clones fabricados por Cyrix (6x86) y AMD (K5)

1993

3.1 millones

200 MHz (Junio de 1996)

4 GB

32 bits

64 bits

Quinta (mejorada)

Pentium MMX de Intel

1997

4.5 millones

200 MHz (Enero de 1997)

4 GB

32 bits

64 bits

Sexta

Pentium Pro de Intel y clones fabricados por Cyrix (M2) y AMD (K6)

1995

5.5 millones

200 MHz (Noviembre de 1995)

4 GB

32 bits

64 bits

Tabla 1

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forma típica (si se tenía la disponibilidad de cantidades ilimitadas de dinero, se podía adquirir un disco de hasta 150 MB, el cual podía costar miles de dólares). La tercera generación de computadoras PC se basó en el microprocesador 80386, el primero de 32 bits y con la capacidad de un manejo de memoria para la ejecución de dos o más aplicaciones simultáneas y sin interferencia mutua, característica conocida como "memoria protegida". En esta generación de microprocesadores se apoyaron los ambientes gráficos para su expansión, como el mundialmente famoso Windows de Microsoft y el OS/2 de IBM. También la capacidad de almacenamiento de los discos duros aumentó hasta aproximadamente 120 MB de forma típica y las unidades de disquete de 5+ de pulgada fueron reemplazados por un nuevo medio de almacenamiento: el disquete de 3+ de pulgada y 1.44 MB de capacidad. Al mismo tiempo apareció el estándar VGA para el manejo de gráficos el cual se conserva hasta nuestros días aunque, obviamente, mejorado. La cuarta generación de máquinas PC utilizó el procesador 486, una variante del 386 con mayor velocidad y capacidad para manejo de datos y con un coprocesador matemático interconstruido (en las versiones DX), recurso que acelera notablemente determinadas aplicaciones (CAD, hoja de cálculo, etc.) que recurren a las operaciones de punto flotante. En esta generación de microprocesadores Intel, por primera vez, copia algunas características avanzadas de algunos micros de marcas competidoras como son las múltiples ramas de proceso, el caché interno, los circuitos de predicción de ejecución, etc., lo que pone a estos microprocesadores casi en el mismo nivel de una pequeña estación de trabajo de años anteriores, máquinas especializadas que costaban decenas de miles de dólares y cuya aplicación era muy limitada. La quinta generación de las PC estuvo basada en el Pentium y dispositivos similares de otras compañías (específicamente, el K5 de AMD y el 6X86 de Cyrix), los cuales ocuparían el lugar del 586 en la nomenclatura X86. Estos dispositivos mejoran notablemente la estructura de 32 bits


del 386 y 486, acelerando la velocidad de procesamiento de datos, lo que ha permitido acercar a la plataforma PC al desempeño de pequeños mainframes (computadoras muy desarrolladas para aplicaciones específicas). En esta generación también se superó con mucho la estructura inicial de la PC, pues se añadieron dispositivos que permitieron a la computadora ofrecer prestaciones adicionales. Concretamente, a la estructura básica de la PC (CPU + teclado + monitor + impresora) se le han agregado los siguientes elementos: un dispositivo apuntador (ratón o trackball), una palanca de juegos o joystick, una tarjeta de sonido para obtener audio con calidad de CD, un lector de CDROM y un fax-módem. También se mejoraron extraordinariamente las prestaciones gráficas del sistema, permitiendo desplegar resoluciones en pixeles por pulgada de 640 x 480, 800 x 600, 1024 x 768 e incluso superiores, con profundidades de color que varían entre los 256 colores hasta los 16.7 millones. Precisamente para favorecer el desarrollo de esta nueva generación de máquinas “multimedia”, se desarrolló una “generación intermedia”, consistente en dispositivos conocidos como MMX, los cuales poseían instrucciones especiales para el manejo de aplicaciones con uso intensivo de gráficos y animaciones. Entre estos microprocesadores encontramos al Pentium MMX de Intel, al K-6 de AMD, al 6X86MX de Cyrix e IBM y el C6 de Centaur Technologies, y es tan bueno el desempeño de estos dispositivos que incluso hasta la fecha se siguen vendiendo sistemas basados en algunos de estos integrados. La sexta generación de computadoras personales (en la cual estamos inmersos hasta la fecha) está basada en dispositivos como el Pentium II y el Celeron de Intel (estrictamente hablando, el primer microprocesador de sexta generación fue el Pentium Pro, pero este chip no tuvo el éxito esperado), el K6-2 de AMD y el M-II de Cyrix. Estos sistemas definitivamente han desplazado casi por completo a las tradicionales estaciones de trabajo basadas en microprocesadores tipo RISC, y han permitido que por primera vez los fabricantes de grandes mainframes tomen en

17

serio a la plataforma PC como un rival de consideración (incluso compañías que tradicionalmente trabajaban con microprocesadores propietarios, como Silicon Graphics, han anunciado que comenzarán a vender máquinas basadas en procesadores X86). Estas máquinas poseen una potencia de cálculo tan grande que se calcula que un usuario hogareño, que tenga en su escritorio una máquina de sexta generación y sus programas asociados tiene en sus manos más potencia de cálculo que la de todas las computadoras que controlaron las misiones Apolo a la luna a finales de los 60 y principios de los 70. Gracias a ello, la moderna PC ha dejado de ser exclusivamente una herramienta de apoyo a las tareas de escritorio, para convertirse en un verdadero centro de productividad, entretenimiento, educación y comunicaciones. Las modernas bases de datos, hojas de cálculo, imprenta de escritorio, creación y tratamiento de gráficos, la multimedia y el Internet son solamente unos cuantos ejemplos de las posibilidades que ofrece esta máquina. Como podrá suponer, el manejo de información tan variada (datos, audio, gráficos y video) ha demandado sistemas cada vez más poderosos, con capacidades optimizadas para la transferencia de información y con grandes cantidades de memoria como apoyo al proceso. Esto no fue contemplado en la PC original, incluso hasta hace poco tiempo esas posibilidades tenían un ancla en la estructura rígida de la plataforma X86 de Intel, la cual sólo podía manejar datos alfanuméricos en operaciones matemáticas de baja complejidad (al menos el procesador central) o de alta complejidad con apoyo de un coprocesador matemático. Sin embargo, la aparición de microprocesadores cada vez más sofisticados y el desarrollo de nuevos y complejos sistemas operativos para trabajo profesional (como ciertas versiones de UNIX, el OS/2 de IBM, el Windows NT de Microsoft, etc.) han convertido a la PC en una plataforma sólida para trabajos cada vez más complejos. Por todo lo anterior, parece ser que el futuro de este tipo de computadoras está ampliamente asegurado por muchos años.

18


CIRCUITOS DE SOLDADURA SUPERFICIAL Primera de dos partes Oscar Montoya Figueroa

De todos es conocido que la industria electrónica muestra una fuerte tendencia a reducir el tamaño de los aparatos. Principalmente, dicha tendencia descansa en la miniaturización de los dispositivos, así como en las avanzadas técnicas de interconexión en las placas de circuito impreso. Justamente, en el presente artículo hablaremos de la tecnología de montaje superficial, en la que se emplean componentes de muy reducidas dimensiones, mismos que se sueldan directamente en la placa. ELECTRONICA y servicio

Antecedentes de los circuitos impresos En los primeros aparatos o sistemas electrónicos, cuando la base de la electrónica eran las válvulas electrónicas, la interconexión de sus dispositivos se realizaba montándolos sobre zapatas; es decir, en las terminales metálicas individuales de éstas se soldaban las terminales de cada uno de los componentes. Y para interconectar las terminales de los dispositivos, se tenían que soldar cables conductores entre las terminales de las zapatas. Obviamente que esta técnica provocaba confusiones al momento de realizar las reparaciones, y además se requería de un cable muy extenso (figura 1).

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Bulbo

Montaje de componentes sobre una zapata

Figura 1

Estructura de un circuito impreso Un circuito impreso está formado por una tablilla de material rígido, sobre la cual se dibujan conductores o pistas; éstas permiten la interconexión de los dispositivos electrónicos mediante la soldadura en las terminales de montaje o pads.

Resistor

Tipos de circuito impreso Los circuitos impresos varían de acuerdo con la complejidad de los sistemas electrónicos en que son aplicados. Veamos de qué tipo pueden ser: Cable Zapata

Con el desarrollo del transistor, el tamaño de los componentes se redujo considerablemente; a partir de ese momento pasó poco tiempo para que la técnica de montaje en zapatas se hiciera obsoleta, debido a las numerosas conexiones que tenían que realizarse. Se pensó entonces que quizá convenía colocar cables conductores planos sobre una tablilla de material rígido, para que así el cableado ocupara menos espacio y no tuviese que ser tan largo. Estas fueron las primeras versiones de lo que ahora conocemos como “circuitos impresos”.

1) Los más sencillos son los de una cara, en cuyo caso –como el nombre lo indica- las pistas se dibujan sólo sobre uno de sus lados; en los pads se realizan perforaciones, y los componentes se insertan en la cara que queda libre (figura 2B) y se sueldan en la que tiene las pistas –esto es, en el “lado soldadura”- (figura 2C). 2) Cuando se aumenta la complejidad de los circuitos, la cantidad de dispositivos electrónicos insertados es mayor; y puesto que entonces aumenta también el número de conexiones por hacer, es necesario que se coloquen pistas conductoras en ambas caras de la tablilla (lo que amplía la cantidad de posibles conexiones). A los circuitos de este tipo se les llama true-hole.

Montaje de componentes sobre circuito impreso de una cara

A

B

C

Lado soldadura

Lado componente Componente Pistas Perforaciones

Soldadura Circuito impreso

PAD

Figura 2

20


Para que en un true-hole las pistas de una cara se conecten con las de la otra, es preciso agregar cobre dentro de las perforaciones. De ahí que sea muy común encontrar perforaciones sin terminales de componentes, porque las mismas sirven sólo de puente entre una cara y otra del impreso (figura 3). 3) Por último, con la finalidad de reducir el área en que se construyen los circuitos impresos, y debido a las numerosas conexiones que deben hacerse en los circuitos integrados de alta escala de integración (VLSI), se diseñaron los circuitos multicapa; internamente, éstos constan de varias hojas muy delgadas que contienen a las pistas y que son comprimidas en una sola tablilla rígida; las conexiones entre los componentes y las diversas capas de pistas se realizan mediante puntos multinivel (figura 4). 4) Gracias al desarrollo de la tecnología monolítica para la fabricación de circuitos integrados, en donde a partir de una curia de silicio y, por medio de técnicas como la fotolitografía, la difusión de impurezas y la tecnología planar, se desarrollaron componentes más pequeños; y es por ello que actualmente pueden procesarse al mismo tiempo miles de circuitos. Esto hace que el costo por dispositivo sea muy bajo (figura 5). 5) Con componentes más pequeños, las terminales de conexión utilizadas para circuitos de tipo true-hole se volvieron innecesarias; ahora se prefiere soldar los componentes en el

Montaje de componentes sobre circuito impreso de dos caras (true hole)

Componente

Perforación de conexión

Figura 3

ras de la tablilla, de forma que las terminales de ésta se unan directamente con los extremos de las pistas de conexión. A esta técnica de conexión de dispositivos electrónicos, se le conoce con el nombre de “tecnología de montaje superficial”. Los dispositivos discretos de montaje superficial (transistores, diodos y resistencias) se construyen con tecnología planar, la cual básicamente consiste en transferir la imagen de una mascari-

Figura 4 Circuito integrado multicapa (multilayer)

Tarjeta madre de PC


21

yor cantidad por centímetro cuadrado, que en ningún otro tipo de tecnología. Es importante señalar que la mayoría de los circuitos electrónicos de montaje superficial emplean también componentes de tipo discreto, como los que encontramos en los true-hole.

Encapsulados y matrículas

Figura 5

Para los circuitos de montaje superficial, en el mercado electrónico encontramos una amplia variedad de productos. A continuación haremos un recuento de éstos, con objeto de que el técnico de servicio sepa a cuál recurrir para hacer la sustitución de una pieza defectuosa.

Encapsulados para transistores múltiples lla a la oblea o sustrato de silicio; una resina sensible a la luz ultravioleta se emplea para crear las zonas de protección, mismas que a su vez forman las secciones de semiconductor de los dispositivos electrónicos. Después se sigue un proceso de difusión de impurezas, con el que se consigue depositar en las diferentes capas el material P y N. A continuación la oblea es horneada a unos 1,100º C, y se prueba cada uno de los circuitos. Por último, la oblea se recorta y se monta en un encapsulado específico para dispositivos de montaje de superficie.

La tendencia de la industria es producir circuitos impresos de tamaño pequeño y que utilicen dispositivos con múltiples funciones. En el caso de los componentes discretos, ha sido posible reducir el área que ocupan en las tablillas; se han encapsulado, a manera de circuitos integrados, varios de estos dispositivos. Esto, a su vez, ha permitido que se reduzcan los costos del ensamble de los circuitos.

Figura 6

Tecnología de montaje superficial Podemos afirmar que la tecnología de montaje superficial es aquella técnica que sirve para sujetar los componentes y los dispositivos sólo en la superficie del circuito impreso; no se utilizan terminales ni perforaciones en el proceso, sino que el componente se suelda directamente en los extremos de las pistas. Si observamos un circuito impreso de montaje de superficie, encontraremos perforaciones; mas éstas no son utilizadas para sujetar a los componentes, sino que sólo sirven como conexión entre las caras del circuito impreso. Asimismo, el tamaño tan reducido de los componentes y de los dispositivos ha hecho posible que tanto unos como otros quepan en una ma-

22

16 1 Encapsulado SOIC para montaje de superficie, modelo 751B


Matrícula

VCEO Volts

VCBO Volts

hFE Mínimo

MMPQ2222A

40

75

MMPQ2369

15

MMPQ2907A

@

Ic mA

fT MHz

@

Ic mA

40

500

200

20

40

20

100

450

10

50

60

50

500

200

50

MMPQ3467

40

40

20

500

125

50

MMPQ3725

40

60

25

500

250

50

MMPQ3799

60

60

300

0.5

60

1.0

MMPQ3904

40

60

75

10

250

10

MMPQ3906

40

40

75

10

250

10

Tabla 1

Muchos de los dispositivos más populares se pueden conseguir en encapsulados tipo DIP, para montaje de superficie (a los encapsulados de montaje de superficie se les designa mediante las siglas en inglés SOIC). Entre los elementos discretos empleados por este tipo de circuitos, se puede señalar a los transistores bipolares -para pequeña señal tipo NPN

y PNP- y a los transistores de efecto de campo (FET) de tipo canal N y canal P. En la tabla 1 especificamos los dispositivos de montaje de superficie en encapsulado múltiple, los cuales están disponibles en configuraciones NPN y PNP. Su encapsulado se muestra en la figura 6.

Encapsulado SOIC para montaje de superficie Modelo: 318-07 SOT-23 3

1- Base 2-Emisor 3-Colector

SOIC Modelo: 318D SC-59 3

Figura 7

1- Base 2-Emisor 3-Colector

1 2

1 2

SOIC Modelo: 318E SOT-223

4

1-Tierra (-) 2-Entrada 3-Salida

1 2

3

SOIC Modelo: 419 SOT-323 3 1 2


23

Transistores de montaje superficial Dispositivo

Marca

V(BR)CEO

Mínimo

hFE@Ic Má xi mo

mA

fT MHz Mínimo

300 220 450 250 400 600 220 450 800 300 300 300 220 450 800

1.0 2.0 2.0 100 100 100 2.0 2.0 2.0 150 10 150 2.0 2.0 2.0

150 100 100 200 200 200 100 100 100 200 200 250 100 100 100

300 250 475 300 250

1.0 2.0 2.0 150 100

150 100 100 200 200

Encapsulado 318-07, tipo NPN MMBT8099LT1 BC846ALT1 BC846BLT1 BC817-16LT1 BC817-25LT1 BC817-40LT1 BC847ALT1 BC847BLT1 BC847CLT1 MMBT2222ALT1 MMBT3904LT1 MMBT4401LT1 BC848ALT1 BC848BLT1 BC848CLT1

KB 1A 1B 6A 6B 6C 1E 1F 1G 1P 1AM 2X 1J 1K 1L

80 65 65 45 45 45 45 45 45 40 40 40 30 30 30

100 110 200 100 160 250 110 200 420 100 100 100 110 200 420

Encapsulado 318-07, tipo PNP MMBT8599LT1 BC856ALT1 BC856BLT1 MMBT2907ALT1 BC807-16LT1

2W 3A 3B 2F 5A

80 65 65 60 45

100 125 220 100 100

Tabla 2

También podemos encontrar por separado los transistores para montaje de superficie. En la figura 7 vemos los encapsulados en que se fabrican estos elementos. Todos los encapsulados para transistores son de plástico, pues éste es un material que proporciona un excelente rendimiento aun en altas temperaturas y ante ambientes de elevada humedad. Estos encapsulados ofrecen además una gran capacidad de disipación de potencia para aplicaciones de pequeña señal. Es importante mencionar que, a causa de sus reducidas dimensiones, en los circuitos de montaje superficial no puede grabarse la matrícula completa a la que corresponden; por eso se utiliza un método abreviado que permite identificarlos fácilmente, y a este código se le conoce como “marca”. Veamos ahora la tabla 2, en la que se describen los modelos más populares de transistores

24

de montaje superficial; ahí pueden consultarse sus características eléctricas, su tipo de encapsulado y su “marca” de reconocimiento.

Transistores de propósito general En la tabla 3 señalamos transistores de propósito general; vea que son diferentes sus encapsulados y sus características eléctricas. Se ha diseñado un conjunto de transistores, cada uno de los cuales incluye dos resistores de polarización y es de propósito general; también se indican los valores de los resistores, para aquellos casos en que no se obtenga el reemplazo directo. El arreglo puede construirse utilizando componentes discretos, ya que así se logra su reparación. El diagrama de polarización y la tabla de características de estos transistores se muestran en la tabla 4. Como transistores de propósito general, también pueden utilizarse dispositivos JFET de mon-


Transistores de proposito general Dispositivo

Marca

V(BR)CEO

Mínimo

hFE@Ic Má ximo

mA

fT MHz Mínimo

400 600 250 475 300 300 250 475 800

100 100 2.0 2.0 10 150 2.0 2.0 2.0

200 200 100 100 250 200 100 100 100

340 460 240 350

2.0 2.0 150 500

150 150 200 200

340 460 170 240

2.0 2.0 150 150

100 100 200 200

340

2.0

100

340

2.0

100

Encapsulado 318-07, tipo PNP 160 250 125 220 100 100 125 220 420

45 45 45 45 40 40 30 30 30

5B 5C 3E 3F 2A 2T 3J 3K 3L

BC807-25LT1 BC807-40LT1 BC857ALT1 BC857BLT1 MMBT3906LT1 MMBT4403LT1 BC858ALT1 BC858BLT1 BC858CLT1

Encapsulado 318D, tipo NPN 210 290 120 200

25 25 25 20

YR YC WR 1DR

MSD601-RT1 MSD601-ST1 MSD602-RT1 MSD1328-RT1

Encapsulado 318D, tipo PNP 210 290 85 120

25 25 25 25

AR AS CQ CR

MSB709-RT1 MSB709-ST1 MSB710-QT1 MSB710-RT1

Encapsulado 419-02, tipo NPN MSD1819A-RT1

ZR

50

210

Encapsulado 419-02, tipo PNP MSB1218A-RT1

AR

45

310

Tabla 3

Tabla 4

3

Salida

1

Tierra

R1 2 Entrada

R2

Transistores de proposito general con resistores de polarizacion Dispositivo NPN

Marca PNP

NPN

PNP

V(BR)CEO VOLTS Mínimo

hFE@Ic Mínimo

mA

Ic mA Má ximo

R1 Ohm

R2 Ohm

5.0 5.0 5.0 5.0

100 100 100 100

10K 22K 47K 10K

10K 22K 47K 47K

Encapsulado 318D MUN2211T1 MUN2212T1 MUN2213T1 MUN2214T1

MUN2111T1 MUN2112T1 MUN2113T1 MUN2114T1


8A 8B 8C 8D

6A 6B 6C 6D

50 50 50 50

35 60 80 80

25

Encapsulado 318-07

Encapsulado 318E

Tabla 5 4

3 1

1

2

2

3

A JFET PARA RADIOFRECUENCIA NF Dispositivo

Marca

dB Typ

Yfs@VDS f MHz

mmhos Min

V(BR)GSS

mmhos Max

Volts

20 18 18 7.5 6.0 8.0

10 10 10 15 15 15

Encapsulado 318-07, canal N MMBFJ309LT1 MMBFJ310LT1 MMBFU310LT1 MMBF4416LT1 MMBF5484LT1 MMBF5486LT1

6U 6T M6C M6A M6B 6H

1.5 1.5 1.5

450 450 450 100 100 100

2(3)

2.0 2.0

10 8.0 10 4.5 3.0 4.0

25 25 25 30 25 25

Terminal 1-Drenaje, 2-Fuente, 3-Compuerta

B JFET DE PROPOSITO GENERAL Yfs@VDS Dispositivo

Marca

V(BR)GSS

mmhos Min

IDSS

mmhos Max

Volts

mA Min

mA Max

Encapsulado 318-07, canal N MMBF5457LT1

6D

25

1.0

5.0

15

1.0

5.0

MMDF5459LT1

6L

25

2.0

6.0

15

4.0

16

15

1.0

5.0

Encapsulado 318-07, canal P MMBF5460LT1

M6E

40

1.0

4.0

Terminal 1-Drenaje, 2-Fuente, 3-Compuerta

taje de superficie. En la tabla 5A tenemos una lista de JFETs que se utilizan generalmente como amplificadores de señales de radiofrecuencia en las bandas de VHF y UHF; en la tabla 5B, un listado de transistores de propósito general que normalmente se utilizan como amplificadores de

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señal pequeña, amplificadores de corriente directa, amplificadores de audio, amplificadores de baja frecuencia, interruptores de bajo voltaje y osciladores. Finaliza en el próximo número


HORNOS DE MICROONDAS Leopoldo Parra Reynada

La tecnología electrónica está presente en el hogar, no sólo a través de los equipos de audio y video, sino en la línea de electrodomésticos; es el caso de los modernos refrigeradores y lavadoras, que incluyen circuitos de control que permiten un funcionamiento más eficiente o la inclusión de novedosas prestaciones. Y qué decir del horno de microondas, que no tiene muchos años de haber adquirido el grado de hermano menor de la estufa y ya rivaliza con ella en la cocción o calentamiento de los comestibles. Para saber cómo funciona este moderno aparato con aires del pasado, dedicaremos el presente artículo. ELECTRONICA y servicio

El calentamiento por microondas Para iniciar el tema conviene plantearse una pregunta: ¿cómo las microondas pueden constituirse en una fuente de calor, de potencia suficiente para generar temperaturas capaces de llevar el agua al punto de ebullición y de permitir la cocción de los alimentos, inclusive sin que el recipiente se caliente, salvo por la temperatura que el propio cuerpo le transmite? Para responder a esta pregunta, tenemos que revisar algunos conceptos sobre electricidad y magnetismo, así como la acción que ejercen estas fuerzas sobre las moléculas. En principio, hay que recordar que las moléculas de cualquier material que pueda ser calentado por microondas, siempre se encuentran polarizadas; es decir, en una de sus puntas se concentra una carga negativa y en otra una carga positiva. Por ejemplo, el agua está compues-

27

Figura 1 -

+

+

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+

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+

-

+

+

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-

+

+

+

A

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+

+

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-

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-

-

B

-

+ +

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+

-

+

-

-

+

-

+

-

+ -

-

+

+ +

+

+ -

-

+

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+

-

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-

+

+

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+

-

+

C

-

+

+

+

+

+

-

+

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+

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+

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-

+ +

ta de hidrógeno y oxígeno, y cada molécula de estos elementos contiene carga positiva y negativa en sus puntas. En condiciones normales, las moléculas del agua o de cualquier alimento siempre están polarizadas al azar, como se muestra en la figura 1A. Pero si son expuestas a la acción de un campo electromagnético, se alinearán como se muestra en la figura 1B (recuerde que signos iguales se repelen y signos contrarios se atraen). Y si la dirección del campo electrostático se invierte, la alineación de las moléculas también se invertirá conforme se muestra en la figura 1.C. Y aún más: si el campo electrostático cambia de polaridad rápidamente, el sucesivo reordenamiento que se induce en las moléculas, provocará una fricción entre ellas que se tra-

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ducirá en calor (como experimento, frote sus manos rápidamente y compruebe cómo se incrementa la temperatura de su piel). En un horno de microondas por lo general se manejan frecuencias de 2,450 MHz, lo cual significa que el campo electrostático generado se invierte y retorna a su posición original 2,450 millones de veces por segundo, suficientes para propósitos de cocimiento. Se ha elegido este número de oscilaciones porque es una de las frecuencias de resonancia de la molécula del agua, permitiendo así un rápido calentamiento.

Producción de una señal oscilante Conviene ahora plantearse otra pregunta: ¿cómo generar un campo eléctrico que cambie de polaridad a una frecuencia tan elevada? Para ofrecer una respuesta, recordemos el principio de operación de dos componentes electrónicos estáticos, la bobina y el condensador, así como la acción que se produce cuando se combina el efecto de ambos elementos. Por nuestros estudios básicos, sabemos que un voltaje alterno se puede generar mediante un “alternador“, cuya construcción es similar a la de un motor, con un estator fijo y un rotor giratorio (figura 2). En el primero podemos tener unos imanes permanentes y en el segundo unas bobinas; al momento en que el rotor comienza a girar, el campo magnético variable en su interior genera en la salida de la bobina una señal de AC, cuya frecuencia está dada por la velocidad de giro del rotor. Sin embargo, la frecuencia máxima que se puede obtener con este tipo de arreglos es muy baja (apenas de unos cuantos KHz, en el mejor de los casos), y por lo tanto inaplicable en los hornos de microondas, requiriéndose por consecuencia de otro proceso. La corriente alterna también puede ser generada por un “circuito resonante“, el cual se constituye por una bobina de alambre y un capacitor conectados en paralelo. Ambos dispositivos almacenan energía pero en diferentes formas, de tal manera que cuando se conectan entre sí, y a su vez se conecta el conjunto a una fuente de energía, se genera una corriente alterna. Veamos cómo ocurre este proceso.


Figura 2

0 Inicio Posición 1

0

Carga

Corriente

N S

90˚ Posición 2

0

90˚

Corriente

N S

Posición 3

S

0

90˚ 180˚

0

90˚ 180˚ 270˚

Corriente

180˚ N

270˚

Posición 4

Corriente

N S

360˚ Posición 5

S

Primeramente recordemos que cuando una bobina es alimentada con una corriente eléctrica, genera un campo magnético a su alrededor. Este campo, a su vez, tiene un polo norte y un polo sur opuestos naturalmente, exactamente igual a como sucede en un imán permanente. Si la dirección de la corriente es invertida, la


90˚ 180˚ 270˚ 360˚

Corriente

0 N

orientación del campo magnético también se invierte, y si la fuente de voltaje se corta súbitamente, el campo magnético en torno a la bobina se colapsa, es decir, se genera un voltaje en este elemento por un breve lapso, con lo que se mantiene fluyendo la corriente en la misma dirección. De esta manera, la energía almacenada

29

en el campo magnético retorna al circuito. Y precisamente, a esta capacidad de la bobina para almacenar energía se le llama “inductancia“ (figura 3). Recordemos también que un capacitor ordinario está conformado por dos placas metálicas colocadas de manera muy cercana, aunque separadas por un dieléctrico que puede ser el propio aire, papel, aceite, mica u otro material aislante. Si ambas placas se conectan en las terminales de una batería o fuente de energía, quedarán cargadas una positivamente y la otra de manera negativa. De acuerdo con estos efectos, si se conecta en paralelo una bobina con un capacitor se produce el siguiente fenómeno: la energía se almacena primeramente en el capacitor, no permitiendo el paso de la corriente sino hasta quedar completamente cargado, punto a partir del cual admite el flujo hacia la bobina, almacenándose la energía en el campo magnético que la rodea hasta que el otro elemento se descarga, instante en el que se produce el colapso en este elemento, fluyendo la corriente por un momento más para volverse a cargar el condensador, aunque con una polaridad negativa. Ya completamente cargado, el condensador vuelve a descargarse a través de la bobina, repitiendo el proceso anterior pero en sentido contrario hasta volver a las condiciones iniciales (figura 4). Y aunque un condensador y una bobina ideales podrían quedar oscilando indefinidamente, en realidad ambos dispositivos presentan una pequeña resistencia interna que va disminuyendo gradualmente la amplitud de las oscilaciones producidas, hasta detenerlas por completo. Precisamente, para que eso no suceda, debe proporcionarse al par bobina-condensador una alimentación de corriente que compense las pérdidas ocasionadas por las resistencias parásitas, logrando ahora sí una oscilación continua y uniforme. Advierta que el principio de funcionamiento de un par bobina-condensador es muy sencillo; de hecho, esta configuración se ha venido utilizando en forma intensiva desde hace más de un siglo, en algunas etapas involucradas en la generación y recepción de señales de radio. No

30

Figura 3 Polo norte

Campo magnético

Polo sur

obstante, en el caso específico de los hornos de microondas se requieren frecuencias muy elevadas (2,450 MHz, según mencionamos anteriormente), las cuales no pueden ser producidas por un simple circuito resonante como el anterior.

S

Figura 4

Flujo de electrones

N

+


Fotografía de magnetrón y figura con una porción en vista de corte, mostrando los componentes internos.

Figura 5

Imanes

Antena Anodo de aspa Anodo

Filamento

Bobina de CHOKE

En este caso, la inductancia de la bobina y la capacitancia del condensador deben combinarse en un solo elemento que produzca tanto el efecto inductivo de la bobina como el capacitivo del condensador; justamente, el dispositivo encargado de la generación de las frecuencias requeridas en un horno de microondas es el magnetrón.

El magnetrón El magnetrón es el componente fundamental de un horno de microondas. En la figura 5 se muestra una vista seccionada de este dispositivo, así como dos fotografías que ilustran su aspecto exterior y las partes en forma separada. Natu-

ralmente, la estructura de cada magnetrón varía según el modelo del aparato al que pertenece, aunque en su configuración básica se incluye siempre un ánodo, un filamento (con su respectivo cátodo) y una antena. Como se muestra en la figura 6, el ánodo es una pieza ahuecada de hierro con ranuras abiertas en una cantidad par, formando una especie de aspas o paletas apuntando hacia el filamento (cátodo) desde la pared exterior. La antena, a su vez, va conectada a una de las aspas del ánodo. Analizando el comportamiento de un par de aspas a muy altas frecuencias, puede deducirse que el material conductor que existe entre ambas trabaja como si fuera una inductancia, mientras que el espacio vacío entre ellas se compor-

Fotografía del ánodo del magnetrón (seccionado a la mitad), y dibujo mostrando sus partes.

Anodo

Antena

Cavidad

Figura 6


Anodo de aspa

Filamento (cátodo)

31

do el vacío que los separa y estableciendo una corriente entre ambas terminales.

Figura 7

La trayectoria circular de los electrones

ta como una capacitancia (figura 7). Y aunque los valores de estos elementos son muy reducidos, son suficientes para generar una señal senoidal de muy alta frecuencia. De hecho, calibrando cuidadosamente la separación y superficie entre aspas es posible generar la frecuencia deseada, como la de 2,450 MHz. A su vez, el cátodo está localizado en el centro del magnetrón y posee además un filamento que excita a los electrones cuando está caliente. Dicho elemento va conectado al polo negativo de la fuente de poder. Todo horno de microondas posee un transformador de alto voltaje (figura 8), el cual, junto con algunos circuitos auxiliares, produce corrientes de alrededor de 4,000 voltios que se aplican al cátodo y ánodo del magnetrón. Esto hace que los electrones que rodean al polo negativo se vean impulsados hacia el polo positivo, saltan-

Como se muestra en la figura 9, los electrones deberían seguir una trayectoria recta desde el cátodo hasta el ánodo siempre que el potencial de 4 KV actúa sobre el magnetrón. Sin embargo, este dispositivo incluye también dos imanes permanentes de alta potencia (figura 10), los cuales generan un fuerte campo magnético que va desde la parte superior hacia la inferior (figura 11). En estas condiciones, los electrones sufren una desviación en su trayectoria, tanto más pronunciada conforme se incremente la intensidad del campo magnético aplicado. Si éste es lo suficientemente intenso, los electrones viajarán en una trayectoria circular, volviendo al punto de partida sin tocar al ánodo (figura 12A). A su vez, este movimiento circular de los electrones induce una corriente alterna en las cavidades del ánodo, en un proceso que se describe enseguida: cuando un electrón se aproxima a uno de los segmentos entre dos cavidades, se induce una carga positiva en el propio segmento (figura 12B), pero conforme va pasando y alejándose, la carga positiva se reduce, induciendo ahora una carga de la misma polaridad en el siguiente segmento. Justamente, esa inducción de corriente alterna en las cavidades del ánodo puede ser explicada como un conjunto de circuitos resonantes combinados, según se muestra en la figura 13A.

Transformador de alto voltaje de un horno de microondas. En la parte superior se alcanza a apreciar el magnetrón.

Figura 9

Figura 8

32


En esta fotografía se ejemplifica la potencia de los imanes de un magnetrón. Observe que sostiene sin problemas un arco de segueta.

enviada al compartimiento del horno a través de la antena y una guía de onda, con lo que se genera el fenómeno de frotación de moléculas que a su vez produce el calentamiento de los cuerpos.

Funcionamiento del horno de microondas

Figura 10

Durante la operación normal del magnetrón, los electrones se concentran en forma muy comprimida, girando influenciados por la fuerza del alto voltaje y el intenso campo magnético, formando entonces un patrón semejante a una rueda dentada (figura 13B). Y como esta “rueda“ se encuentra en un movimiento permanente, girando y acercando sus “brazos“ hacia las aletas de las cavidades, en cada acercamiento de los electrones de alta energía, se polariza el par bobinacondensador y se compensan así las pérdidas ocasionadas por la resistencia interna. En resumen, esta “nube“ de electrones giratorios actúa como una fuente de alimentación de las cavidades, las cuales generan de esta manera una oscilación continua y uniforme. A su vez, la energía de alta frecuencia producida en los circuitos resonantes (cavidades) es

Figura 11

En la figura 14 se muestra de forma esquemática la construcción de un horno de microondas típico. En principio, conviene destacar que propiamente el horno de microondas es una cavidad multifuncional resonante, es decir, un compartimiento diseñado para “resonar“ con las microondas emitidas por el magnetrón. Los materiales que con mayor frecuencia se utilizan en la construcción de esta cavidad son el acero inoxidable, el aluminio y pintura metálica sobre plástico inyectado, aunque cada vez se utiliza más el acero porcelanizado. Según puede observar en la figura anterior, las microondas son emitidas desde la antena del magnetrón y transferidas hacia la cavidad del horno a través de la guía de ondas, diseñada justamente para transferir la energía sin pérdidas

A

Figura 12

Imán

B N

-

-

S

+ -

+

Imán


33

L

A

B

L

C

C

L

-

C

C

+

-

C

+

-

-

+

L C

+

Filamento +

C

L L

C

C

C L

+

L

L

C

L

C L

L

Figura 13

34

C

L

de ningún tipo. Cuando las emisiones llegan a la cavidad, son absorbidas directamente por el alimento o rebotan en las paredes hasta que finalmente chocan con el cuerpo en cocimiento, absorbiéndose definitivamente. Este efecto puede traer consigo la formación de “puntos calientes“ y “puntos fríos“, dependiendo del grado de exposición a las microondas. Justamente para evitar estos diferenciales de energía, en la parte superior del compartimiento de algunos hornos antiguos se incluía un ventilador de aspas llamado “Stirrer Blade“; aunque en la actualidad en la mayoría de modelos se incluye en su lugar un plato o charola giratoria para exponer mejor el alimento a las radiaciones, asegurando así un cocimiento uniforme, puesto que la trayectoria de la energía está variando constantemente. Puntualicemos la forma en que se combinan estos elementos para la cocción de comestibles: el magnetrón genera energía electromagnética de muy alta frecuencia, la cual es dirigida a través de la guía de ondas (un tubo de metal) hacia la entrada de la cavidad del horno, donde a su vez son dispersadas por un agitador rotativo (o aspas), penetrando de esta manera al alimento desde todas direcciones, el cual por lo general se encuentra depositado en un plato rotatorio, lo que contribuye a una mejor exposición. Las microondas quedan totalmente contenidas en la cavidad, rebotando en sus paredes su-

-

+

C

-

L

L

+

-

-

+

C

L

C -

+

L

C

C

L

+

-

C

C

C

L

C

L

-

+

L

L

C

C

Empuje de los electrones

L

L

perior, inferior y laterales (la puerta es una pared), lo que a su vez permite la conservación de la energía hasta que finalmente es absorbida por el alimento. Al penetrar en el alimento, las microondas inducen la fricción de sus moléculas y en consecuencia la generación de calor, ya que éstas giran y se frotan millones de veces por segundo. Es por ello que un cocimiento de este tipo es más rápido que el de una irradiación calorífica convencional, puesto que el calor se genera desde el propio cuerpo y no por un elemento calefac-

Figura 14 Guía de ondas Aspas de dispersión

Magnetrón

Cavidad abierta Alimento Plato giratorio


tor externo, cuya energía se irradia desde la superficie hacia el interior del comestible. Las microondas penetran desde todas direcciones en un espacio de entre 0.75 y 1.25 de pulgada (dos a tres centímetros). El calor generado se irradia entonces hacia dentro y fuera del alimento, cociéndose finalmente desde su interior y no por contacto con aire caliente o calor envolvente. Incluso, la superficie llega a ser lo último en cocerse, lo que permite que se mantengan ciertas propiedades, aspecto y otras características físicas del alimento.

puerta cerrada se incluyen tres sistemas de interruptores, conocidos como “primarios, secundarios“ y “de seguridad“. Dichos interruptores son activados por el movimiento de la puerta (figura 15) y su operación es como sigue: los primarios y secundarios cortan la energía del aparato cuando la puerta se abre, mientras que el de seguridad “muestrea“ el trabajo de ambos interruptores, quemando el fusible de línea para cortar la energía en caso de que éstos no funcionen.

Prevención de fugas Interruptores de seguridad Si por alguna razón el aparato llegara a funcionar con la puerta abierta, toda la radiación saldría de la cavidad con efectos potencialmente peligrosos para el usuario. Precisamente, para garantizar que el aparato funcione sólo con la

Puesto que las microondas no pueden dispersarse a través de las paredes de la cavidad, el único camino por el que podrían fugarse es la ranura que se forma entre la compuerta y la propia cavidad. Al respecto, para evitar fugas de radiaciones hacia la periferia de la compuerta,

Figura 15

Fotografía donde se indica la forma en que la puerta acciona a los switches de “interlock“ (dentro del horno), con un diagrama explicativo adjunto.

Switch de interlock primario

Gancho de puerta Switch de interlock primario

Tornillo de montaje

Switch monitor Switch secundario

Switch monitor Gancho de puerta Tornillo de montaje Switch secundario


35

Figura 16 Vista explotada de una puerta típica, mostrando sus protecciones Sello capacitivo Sisitema Choke

Bandas de ferrita

se incluyen tres dispositivos de seguridad adicionales (figura 16): 1) Un sello capacitivo. Como es necesaria una tolerancia muy pequeña en la unión de la puerta con la cavidad, un material dieléctrico cubre la superficie de contacto para reducir la posibilidad de arco entre ellas. 2) Sistema de CHOKE de puerta. El CHOKE es una cavidad que a su vez se dispone dentro de la misma puerta, para actuar como trampa de posibles fugas de radiaciones al exterior, y cuya magnitud es igual a 1/4 de la longitud de onda empleada. Normalmente, en los hornos de este tipo la longitud de la onda es de alrededor de doce centímetros, por lo que el espacio vacío en el interior de la puerta viene a ser de unos tres centímetros. 3) Banda de goma de ferrita. Alrededor de la puerta se adhiere una tira de ferrita, un material capaz de absorber la energía de las microondas que haya escapado entre la puerta y el horno. Esta banda ha sido diseñada para absorber eficientemente frecuencias de alrededor de 2,450 MHz.

con atención, la ventana no está completamente libre, sino que está cubierta por una lámina metálica con múltiples perforaciones (figura 17). El tamaño y espaciamiento de estas perforaciones son lo suficientemente amplias como para permitir el paso de la luz visible, debido principalmente a su alta frecuencia; sin embargo, las ondas amplias y de baja frecuencia de las emisiones empleadas para la cocción de alimentos no son capaces de pasar por estos orificios tan pequeños. Las frecuencia amplias y de alta energía como son las microondas (comparadas con las frecuencias de la luz), pueden ser controladas por el tamaño diminuto de los orificios de la ventana, mientras que las ondas de mayor frecuencia y poco potentes como las de la luz pueden atravesar los mismos orificios sin problemas. Es por ello que se puede observar sin riesgo el alimento en el interior del horno mientras se cuece, lo que se facilita por la lámpara que se dispone en el interior.

Análisis de un circuito típico La estructura básica de los hornos de microondas es prácticamente la misma entre modelos y marcas, ya que toda su configuración y funcionalidad

Puerta de un horno de microondas donde se observa con claridad la malla metálica que impide la fuga de las emisiones.

La construcción de la ventana Si la puerta del horno de microondas incluye una ventana por la que se pueden observar los alimentos en cocción, ¿cómo es que no se fugan las microondas por esa zona? Si usted observa

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Figura 17


Figura 18

PRECAUCION: AREA DE ALTO VOLTAJE

NOTA: Puerta cerrada El aparato no funciona

A

Magnetrón TIERRA Interruptor térmico

CHASIS Primer interruptor de interlock

FA PO

Blanco

L

H

Motor de charola giratoria

Lámpara Motor del del ventilador horno

M

MF

9MΩ Capacitor de alto voltaje

Interruptor monitor

Negro

Verde

120VAC 60Hz

F

Diodo

2000VAC Fusible 18A

SO P120

Transformador de alto voltaje

CN1 3

5

1

1

3

4

Segundo interruptor de interlock

Varistor

Relevador de potencia B (RY2)

Relevador de potencia A (RY2) CN2 CIRCUITO PROGRAMADOR DIGITAL

Transformador de bajo voltaje

1

3

Sensor de temperatura (protector térmico) Steam sensor

B Control electrónico de un horno de microondas. El integrado que destaca es el microprocesador. A la derecha se muestra una parte del panel frontal.


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gira en torno al magnetrón. Las diferencias entre uno y otro tipo de aparatos tienen que ver únicamente con la potencia, con algunas funciones específicas, con el tamaño de la cavidad, etc. Sin embargo, ninguna de estas posibilidades altera la estructura básica. De hecho, una buena parte de las diferencias apreciables entre modelos y marcas descansa en el sistema de control, el cual a su vez se encarga de ejecutar los programas respectivos para la cocción lenta, el descongelamiento, la operación no atendida, el control de temperatura, etc. En el caso concreto de un horno de microondas, el sistema de control está constituido por un circuito integrado digital, al cual van conectados directamente el teclado y los sensores (por lo general no pasan de un sensor de temperatura y de un switch de interlock); y también maneja en forma directa al display, ya sea fluorescente, de LEDs o de cristal líquido (figura 18B). Por otra parte, apoyándose en varios excitadores auxiliares, el Syscon puede controlar algunos relevadores que se encargan de activar o desactivar diversas secciones del horno, lo cual permite, por ejemplo, modificar la potencia de cocción, programar el aparato para que ejecute ciertos pasos preestablecidos, etc.

Circuito del horno Panasonic NN-5506L y similares Para concluir el artículo, vamos a revisar el circuito de un horno Panasonic, válido para los modelos NN-5506L / 5556L / 5656L / 6506L / 6556L / 6656L / 7506L / 7556L / 7756L. El diagrama de la sección del magnetrón se muestra en la figura 18A. Puede notar que en el extremo izquierdo se encuentra la entrada de voltaje de AC, y que los primeros elementos que encuentra esta línea son el fusible principal de 18 amperes y un interruptor térmico adosado en el magnetrón. Siguiendo la línea superior, encontramos el primer interruptor de interlock, el cual, como ya se explicó, sirve para desactivar la operación del magnetrón en caso de que se abra la puerta del horno; y de ahí la alimentación puede llegar al embobinado primario del transformador de alto voltaje.

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Note también que tanto el motor del ventilador como el de la charola giratoria se encuentran detrás del interruptor de interlock primario, pero la lámpara del horno se ubica antes de él; esto significa que si, por ejemplo, la lámpara del horno enciende, pero la charola no gira y no calienta, podemos sospechar de dicho interruptor como causante del problema. Observe también que, en paralelo con el embobinado primario del transformador de alto voltaje, está el interruptor monitor, el cual se encarga de poner en corto la alimentación de AC en caso de que se abra la puerta y que, por alguna razón, falle la operación del interruptor de interlock primario. Es así como se tiene una doble protección para el usuario. Observando el otro extremo del embobinado primario, aparece el relevador principal, el cual es accionado por el circuito de control del horno para poner en operación al magnetrón. Este relevador es el encargado de controlar la potencia de cocción, abriéndose y cerrándose en un ciclo de trabajo cuidadosamente calculado, lo que permite al usuario aplicar fracciones de la potencia total al alimento, para conseguir una cocción según cada necesidad. Note también que existe un segundo relevador (RY2), el cual se encarga del encendido de la lámpara del horno, del ventilador y de la charola giratoria. Finalmente, note la presencia de un segundo interruptor de interlock, el cual llega directamente a la sección de control para indicar al microprocesador que la puerta se ha abierto, produciéndose así las órdenes respectivas (por ejemplo, abrir el relevador de potencia principal). Localice el extremo secundario del transformador de alto voltaje y note que el embobinado produce una tensión de 2000 Vac, misma que es rectificada y filtrada por el diodo y el condensador de alto voltaje, de modo que al cátodo del magnetrón se aplica un voltaje de aproximadamente 3000 Vdc Note también que el voltaje del filamento del cátodo (aproximadamente 3 Vac) está “montado” sobre la tensión de 3000 Vdc, así que resulta imposible medir este voltaje estando el aparato en operación.



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CONSEJOS PARA EL SERVICIO A HORNOS DE MICROONDAS

Leopoldo Parra Reynada

Prueba de los switches de interlock

Para complementar el artículo anterior, enseguida vamos a describir los métodos de prueba más usuales en los diversos elementos que forman un horno típico. De esta forma, tendremos las bases suficientes para realizar la detección y corrección de un buen porcentaje de las fallas con que llegan estos aparatos al centro de servicio.

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En la figura 1 vemos la estructura básica de un horno de microondas típico, considerando al circuito de control como una “caja negra”. Podemos notar que antes de que la energía de la línea de alimentación llegue hasta el transformador de alto voltaje que alimenta al magnetrón, hay una serie de dispositivos de protección que pueden impedir por completo la correcta operación del horno cuando éste se encuentra funcionando inadecuadamente. Primero observamos uno o dos fusibles de línea, cuyo valor suele ser elevado (15 o más am-


Figura 1 AC 120V/60Hz N

L

L.V. TRANS

H.V. TRANS

peres). Siempre que llegue a sus manos un horno inoperante, uno de los primeros puntos que debe revisar es precisamente que dichos fusibles no estén abiertos; si lo están, reemplácelos por piezas de idéntico valor y características. A continuación, aparece una serie de interruptores cuya presencia fue solicitada por los dis-


tintos organismos de seguridad en el mundo. Se trata de los interruptores de interlock, mismos que se encargan de evitar que la energía de la línea de AC llegue hasta el magnetrón, a menos que se reúnan algunas condiciones; en este caso, que la puerta frontal del horno esté convenientemente cerrada. De forma típica existen tres interruptores de interlock, dos de ellos normalmente abiertos y uno más normalmente cerrado. Estos interruptores se alojan en la cavidad a donde llegan los pequeños “ganchos” que se usan para asegurar la puerta en su sitio; cuando ésta se encuentra bien cerrada, acciona a los tres: abre al que estaba cerrado y cierra a los que estaban abiertos. Si la puerta está ligeramente desalineada o alguno de ellos se ha salido de su posición correcta, es posible que uno de los dos que están abiertos no se cierre (con lo que tendremos un horno que no calienta), o que el que está cerrado no se abra (con lo que se fundirá de inmediato el fusible de entrada, inhabilitando al aparato). Esto significa que si usted detecta que en un horno se ha fundido el fusible de entrada, antes de pensar en reemplazarlo le conviene probar la operación de los interruptores de interlock. Para ello siga estos pasos: 1) En primer lugar, y como precaución que nunca sale sobrando, desconecte el horno de la línea de AC; recuerde que estaremos efectuando mediciones directamente en el trayecto de la energía hacia el resto del aparato. 2) Para localizar los interruptores de interlock, retire la cubierta del horno e inspeccione exactamente en el punto donde entran los ganchos que sujetan a la puerta cuando está cerrada. En el artículo anterior ya ilustramos el aspecto típico de esta área; se observa que en uno de los ganchos hay dos interruptores, y en el otro sólo uno. Al contrario de lo que podríamos pensar, la mayoría de los fabricantes han distribuido los interruptores de modo que en el gancho en que haya dos interruptores tendremos uno normalmente abierto y otro normalmente cerrado; mientras, el que está solo normalmente es de tipo abierto.

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3) Tome un multímetro y póngalo en la escala de ohms (o en el medidor de continuidad si le es más cómodo); enseguida, encontrándose abierta la puerta del horno, haga la medición entre aquellas terminales en que lleguen los cables de conexión; si todo está normal, notará que para dos de los interruptores el multímetro marca “circuito abierto”; para el tercero deberá indicar un corto. Esta situación debe invertirse en el momento de cerrar la puerta del horno; esto es, los dos interruptores que marcaban “abierto” ahora marcarán “continuidad”, y el que estaba en corto se abrirá; así se demostrará que la operación del conjunto es correcta. Si se encuentra con un aparato en el que al cerrar la puerta no se logra la inversión exacta de la situación de puerta abierta, significa que se trata de un caso en el que algún interruptor de interlock está mal colocado o defectuoso. Algunos hornos permiten desplazar ligeramente la posición mecánica de los interruptores, dejando un margen para que se ajuste la correcta apertura y cierre de los mismos. Sin embargo, en algunos modelos los interruptores vienen en una posición fija, de modo que si uno de ellos no se comporta como debe, no queda más remedio que reemplazarlo o tratar de alinear la puerta frontal (que suele ser mucho más complejo).

Operación de los switches de interlock La secuencia de operación de estos interruptores es la siguiente: una vez que la puerta se abre, conforme ésta se va cerrando el primer interruptor que se acciona es el que normalmente está cerrado; es decir, se abre (switch tipo monitor); a continuación, se cierra el interruptor de interlock secundario, y finalmente se cierra el interruptor primario. Esta secuencia es de fundamental importancia, pues garantiza que en ningún momento se establezca un cortocircuito directo entre las terminales de la línea de AC (si se abre primero el interruptor monitor, tendremos tres switches abiertos, y al cerrarse los interruptores 2 y 1, la energía de la línea de AC llega sin problemas al resto del horno).

42

Al abrir la puerta, la secuencia de operación es exactamente la inversa: primero se abre el interruptor primario, luego el secundario y finalmente se cierra el monitor. Revise que estas condiciones se cumplan. Si es necesario reemplazar alguno de los interruptores de interlock, fíjese bien en las características eléctricas del original; no olvide que estos dispositivos suelen manejar una magnitud elevada de corriente entre sus terminales (un horno de 1000 watts puede consumir fácilmente más de 10 amperes de corriente). Verifique también que el nuevo interruptor posea todas las características mecánicas del anterior. Si bien casi todos los hornos utilizan interruptores universales para realizar esta función, en ciertas marcas encontramos que son accionados por una placa metálica. Una vez colocado el nuevo interruptor, vuelva a realizar la prueba de los interruptores. Si a pesar de todo el problema no se soluciona, lo mejor es tratar de alinear la puerta frontal; seguramente eso es lo que está impidiendo la correcta operación de los interruptores. Una última recomendación: NUNCA OMITA LA PROTECCION DE LOS INTERRUPTORES DE INTERLOCK; es decir, no debe poner en corto aquellos que sean del tipo normalmente abierto, ni abrir el que normalmente está cerrado. Estos interruptores tienen como objetivo impedir que el usuario accione el horno cuando la puerta está abierta; por lo tanto, si elimina la protección que brindan, se expone usted y expone a su cliente a recibir una carga elevada y desagradable de radiación de microondas que puede provocar daños serios e irreversibles. Si recibe un horno que emplee interruptores de tipo especial imposibles de conseguir en su localidad, es preferible lo devuelva de inmediato al cliente; nunca intente “truquear” el aparato para que funcione sin la protección de los interruptores.

Prueba de los interruptores térmicos Si los interruptores de seguridad están en buenas condiciones y trabajan correctamente, podremos notar –como se observa en la figura 1-


Figura 2

que en serie con ellos, y antes de llegar al embobinado primario del transformador de alto voltaje, aparecen dos o más interruptores de tipo térmico (figura 2); la función de éstos es sensar constantemente la temperatura de distintas partes del horno (de forma típica, el magnetrón, la guía de ondas y la cavidad de los alimentos); si alguno de ellos sufre de sobrecalentamiento, el interruptor se abrirá y, en consecuencia, el horno será desactivado. Para probar si estos elementos son la causa de que el horno no caliente, simplemente mida la impedancia entre sus terminales (recuerde desconectar el horno de la línea de AC); cuando el dispositivo está a temperatura ambiente, debe marcar continuidad; de lo contrario tendremos un interruptor térmico abierto, al que será necesario reemplazar. En estos interruptores se aplica exactamente la misma recomendación que en el caso anterior: NUNCA OMITA LA PROTECCION QUE PROPORCIONAN ESTOS ELEMENTOS; si lo hace, puede provocar sobrecalentamiento en alguna pieza del horno y la destrucción de sus partes fundamentales (por ejemplo, el magnetrón).


Prueba del relevador de potencia y encendido Para controlar el encendido del horno y la potencia de cocción, se emplea uno o dos relevadores (vea nuevamente la figura 1); su función es dejar pasar o interrumpir la energía eléctrica hasta el transformador de alto voltaje (y por consecuencia al magnetrón). Aquí conviene recordar que un horno de microondas no puede funcionar a fracciones de su potencia nominal, sino que siempre trabaja a plena potencia. El grado de calentamiento en estos hornos se controla mediante la aplicación de un ciclo de “encendido-apagado” al magnetrón; esto requiere un cálculo preciso de los tiempos de operación y de apagado, por lo que el sistema de control debe poseer un mecanismo para encender y apagar al magnetrón; y aunque normalmente esta tarea es realizada por uno o dos relevadores de potencia, algunos fabricantes incorporan triacs como elemento controlador. Aquí encontramos la primera dificultad al realizar las pruebas, ya que resulta imposible probar la operación de un relevador sin que el apa-

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rato esté energizado. Cuando sospeche que los relevadores no están funcionando adecuadamente, desconecte el horno de microondas, aplique a la placa de control una alimentación de AC externa y dé las órdenes pertinentes para que el aparato inicie su funcionamiento. En ese momento, la resistencia entre las terminales del relevador deberá caer a un valor cercano a cero; en caso contrario, trate de limpiar los contactos del relevador (un caso muy común de falla en hornos, es que estos contactos se han carbonizado o ensuciado; así que una buena limpieza garantiza que volverán a operar correctamente). Si el problema persiste, lo mejor es cambiar el relevador.

será descargado inofensivamente a tierra, y podrá efectuar mediciones sin peligro de descargas (figura 3).

Figura 3

Prueba del transformador de alto voltaje Si todos los elementos que se interponen entre la línea de AC y el primario del transformador ya han sido verificados y aún no se descubre la causa de la falla, es el momento de verificar los elementos involucrados directamente en la operación del magnetrón: el transformador de alto voltaje, el condensador de alto voltaje, el diodo rectificador y el magnetrón mismo. Probar si el transformador de alto voltaje está funcionando adecuadamente, resulta más difícil de lo que parece; tenga en cuenta que este elemento produce a su salida una tensión de dimensiones considerables (más de 3000 voltios de forma típica). Así que, a menos que cuente con un medidor especial para este tipo de voltajes, lo que conviene es no tratar siquiera de medir dicho valor; sin embargo, sí puede hacer algunas pruebas estáticas para saber de forma muy aproximada si el transformador funciona o no: 1) Lo primero es desconectar el horno de la alimentación de AC y dejarlo reposar un par de minutos. 2) Luego descargue el condensador de alto voltaje. Para ello, basta con que consiga un cable grueso, que ponga un extremo en contacto con el chasis del aparato y que toque con el otro las dos terminales que salen del condensador; entonces cualquier vestigio de alto voltaje que hubiera guardado este elemento

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Corto

Diodo

Capacitor de alto voltaje

3) Mida la resistencia de los embobinados primario y secundarios del transformador. En el extremo primario se tendrá un valor muy bajo, mientras que en el secundario habrá uno extremadamente pequeño (correspondiente al embobinado que alimenta al filamento dentro del magnetrón) y otro de valor apreciable (el embobinado donde se produce el alto voltaje, figura 4). Si las tres mediciones están correctas, podremos asumir que el transformador está en buenas condiciones; pero si alguna marca un circuito abierto, significa que tenemos un transformador dañado. Hay que reemplazarlo forzosamente, porque no conviene intentar rebobinarlo (los resultados no suelen ser satisfactorios).

Prueba del diodo rectificador Para probar si el diodo rectificador está en buen estado, se sigue el mismo procedimiento que para probar cualquier otro diodo, con una sal-


Escala 0Ω-1Ω RX1

Figura 4

Terminales del embobinado que alimenta al filamento

Terminales del embobinado secundario


Terminales del embobinado primario

80Ω-120Ω 05-008

vedad: como los dispositivos de este tipo están diseñados para trabajar con muy altos voltajes, tienen un voltaje de caída muy superior a los 0.7 voltios a que estamos acostumbrados. De hecho, pruebas experimentales indican que para poder medir adecuadamente la operación de estos diodos, debemos utilizar un multímetro que esté alimentado por una fuente de más de 6V, y utilizando la escala más elevada de ohms con la que cuente. Si se cumplen ambas condiciones, al medir la resistencia del diodo en directa marcará un

valor bajo; y al medirla en inversa, marcará infinito (a menos que tenga conectado en paralelo una resistencia de descarga, con lo cual medirá el valor de dicha resistencia). Si en ambos sentidos se mide un valor bajo, es síntoma de que hay un diodo en corto; si en ambos sentidos se mide infinito, quiere decir que un diodo está abierto (figura 5). Aquí es cuando resulta importante el aspecto de la alimentación del multímetro, ya que algunos aparatos alimentados por dos pilas de 1.5V marcan infinito en ambos sentidos a pesar de que el diodo esté en buenas condiciones.

Figura 5

Prueba del condensador de alto voltaje La prueba del condensador de alto voltaje es muy similar a las que llevamos a cabo con los condensadores convencionales: Escala más alta en ohms

Nota: El óhmetro debe tener mínimo una batería de 6 Volts Avance

Reversa

Varios cientos de KΩ

∞Ω


1) En primer lugar, desconecte el aparato de la línea de AC. 2) Descargue el condensador (siga el procedimiento ya citado) y utilice el multímetro en la escala más alta de ohms para medir la impedancia entre terminales. Como en cualquier condensador, al principio marcará un valor pequeño; pero éste irá creciendo poco a poco, hasta que al cabo de pocos segundos la lec-

45

Figura 6

Escala más alta en ohms

∞Ω

Capacitor de alto voltaje

Escala más alta en ohms

tura llegue casi a infinito. Si tal es el caso, puede considerar que el condensador está en buen estado (figura 6). 3) Sólo como precaución adicional, mida la resistencia entre ambas terminales del condensador y el bote metálico externo; en ambos casos debe medir un valor de infinito. Si no se cumplen estas condiciones, significa que el condensador tiene un corto interno; hay que reemplazarlo.

Prueba del magnetrón Aunque aparentemente debería ser muy sencillo probar la operación de este elemento, la ver-

dad es que lo único que podemos hacer es medir la resistencia de su filamento (debe tener un valor de alrededor de 1 ohm, figura 7). Si esto es correcto, hay que poner a funcionar el aparato y hacer una prueba dinámica que nos permita calcular la potencia que emite el dispositivo: 1) En un recipiente de vidrio coloque exactamente un litro de agua limpia a temperatura ambiente (alrededor de 20ºC). Agite el agua con un termómetro y anote el valor de la temperatura. 2) Coloque el recipiente en el centro del plato giratorio y haga que el horno funcione a toda su potencia durante 63 segundos (no utilice el reloj del aparato, sino un cronómetro externo). 3) Transcurrido ese lapso, saque el recipiente y vuelva a agitar el agua con ayuda del termómetro; mida nuevamente la temperatura. 4) Reste el valor inicial (paso 1) al valor obtenido en el paso 3 y multiplique el resultado por 70 (si es que está usando un termómetro en grados centígrados) o por 38.75 (si está usando un termómetro en grados Fahrenheit). Entonces tendrá una buena aproximación del valor de potencia que efectivamente está generando el magnetrón. La fórmula quedaría como sigue: Potencia del magnetrón = (Temp. final – Temp. inicial) x 70 (ºC) = (Temp. final – Temp. inicial) x 38.75 (ºF)

Figura 7 Antena Terminal de enfriamiento

Base de la antena


Cubículo del magnetrón

FA F ∞Ω Escala más alta en ohms

46

Terminales del filamento

Consulte la hoja de datos del modelo específico, y vea si está dentro de lo esperado (es aceptable un rango de ± 10%). Pero si la potencia está inusualmente baja, es muy posible que nos estemos enfrentando a un magnetrón dañado; lo único que nos queda es reemplazarlo. Como ha podido apreciar, aunque la prueba de todos y cada uno de los elementos relacionados con la operación del magnetrón parece larga y tediosa, en realidad puede hacerse en pocos minutos; pero lo más importante es que siempre nos permitirá detectar y corregir de forma casi inequívoca el punto de falla.


SERVICIO A REPRODUCTORES DE AUDIOCASETES MODERNOS Primera de dos partes Alvaro Vázquez Almazán

Introducción

El servicio de reparación de un reproductor de audiocasetes puede dividirse en dos partes: la electrónica y la mecánica. En esta primera parte del artículo abordaremos el tema de la sección electrónica, y dejaremos para el próximo número la sección mecánica.


Como seguramente es de su conocimiento, la sección electrónica de un reproductor de audiocasetes se subdivide en un proceso de grabación y en un proceso de reproducción. Dar mantenimiento correcto a estos sistemas, requiere contar con los fundamentos teóricos suficientes para resolver el problema de una forma práctica y sencilla; con este propósito, primero veremos el proceso a que es sometida la señal de audio durante la grabación y luego durante la reproducción.

47

Proceso de grabación Grabación en cinta magnética Esta operación se basa en el fenómeno de la histéresis magnética que experimentan las sustancias ferromagnéticas. Con el siguiente ejemplo, expliquemos brevemente tal fenómeno. Vamos a suponer que a un material ferromagnético le enrollamos un alambre de muchas espiras, y que en los extremos de este último aplicamos un voltaje para hacer circular una corriente eléctrica (misma que se mantendría aumentando progresivamente en su valor); como resultado, notaríamos que en el material se induce una “tensión” magnética V producida por la fuerza magnetizante H, que es directamente proporcional a la corriente que circula por el alambre. A medida que aumente la corriente que circula por la bobina, aumentará la fuerza H (y con ésta, la inducción V). Cualquier variación de H desde un valor de 0 (cero) hasta un valor máximo H, provocaría una variación de V. Si H aumenta al llegar al punto m, V crecerá sólo en pequeñas proporciones; entonces se dice que el material ferromagnético ha alcanzado la saturación magnética. Si se aplicara la corriente eléctrica en sentido inverso, la curva obtenida tendría la misma forma que la anterior aunque también sería opuesta.

Curva de histéresis de un material ferromagnético

V

Curva normal

-H H

-V 48

Figura 1

Si al llegar al punto m reducimos la fuerza magnetizante H, el flujo o inducción V no seguirá la curva anterior; lo que sucede es que cuando H llega a cero, el flujo V adquiere un determinado valor al que se le denomina “magnetismo remanente”. Cuando aplicamos una fuerza magnetizante en sentido opuesto a la arriba descrita, la inducción V disminuye hasta hacerse cero. La fuerza magnetizante necesaria para eliminar el campo magnético V, se llama “fuerza coercitiva”. En caso de seguir aumentando el valor de H hasta saturar nuevamente al material ferromagnético pero en sentido inverso, y luego completar el proceso mediante otra reducción del valor de H, se habrá cumplido el ciclo de histéresis de un material magnético (figura 1).

La cabeza magnética Las cabezas magnéticas son dispositivos transductores, capaces de transformar el campo magnético en una señal eléctrica y viceversa. Tal como sabemos, dicho campo se encuentra contenido en una cinta cuya base -de papel o plástico- está revestida con una emulsión magnética. Estas cabezas pueden clasificarse en tres grandes grupos: a) Cabezas grabadoras. Son transductores que convierten las señales eléctricas que reciben, en variaciones magnéticas que pueden transmitirse a un medio magnetizable (la cinta magnética). b) Cabezas reproductoras. Son transductores que convierten las variaciones magnéticas en variaciones eléctricas. c) Cabezas de borrado. Al igual que las dos anteriores, es un elemento transductor; su función es borrar la información contenida en la cinta. Una cabeza de grabación o reproducción es una bobina devanada sobre un núcleo que tiene la forma de dos letras “C” puestas frente a frente, con lo cual se integra un anillo con sus entrehierros diametralmente opuestos entre sí (a los que se conoce como “entrehierro frontal” y “entrehierro posterior”). El entrehierro se relle-


Figura 2

A Corriente oscilante Entrehierro

Embobinado

Magnetismo remanente en la cinta (información grabada)

Líneas de flujo magnético inducido

Cinta magnética

B Partículas magnéticas desordenadas N

S

N S

N

N

N

S S N

S

S

N

N

S N

Partículas magnéticas ordenadas

S

N

S

na con material no magnético (por ejemplo, plástico y papel), mismo que sirve para separar los dos polos (figura 2). Para grabar la información de audio, la cinta magnética se acerca al entrehierro de modo que las líneas de flujo magnético tengan un camino fácil, pues esta última viene recubierta con óxidos ferromagnéticos. Para entender mejor lo que acabamos de decir, hagamos una analogía con resistencias. El flujo magnético estará representado por una corriente eléctrica, y las reluctancias tendrán sus equivalentes en las resistencias. La alta resis-

N

I 3R

N N

S

S N

S

N N S

S

S N

S

tencia del entrehierro quedará en paralelo con la baja resistencia de la cinta (figura 3). Como puede advertir, la mayor parte de la corriente pasará por la cinta; la razón es que este camino ofrece menos resistencia.

Figura 4 Para lograr la característica lineal entre la información de audio y la señal grabada en la cinta, se le agrega a la cabeza una corriente de polarización. V

Punto de polarización

Figura 3

N

S

S

Zona lineal

H

1R


49

Polarización La portadora de polarización se encarga de hacer que el núcleo de ferrita de la cabeza grabadora trabaje en su zona lineal en cuanto se refiere a sus características de imantación. Esto puede lograrse si se agrega a la señal de audio una corriente de polarización continua, de modo que la cabeza de grabación trabaje en la zona lineal (figura 4). Al analizar con cuidado esta figura, descubriremos que la mitad de la curva se desaprovecha. Para aprovechar los dos tramos lineales, es preciso utilizar una señal de polarización de corriente alterna que es sumada a la información que se desea grabar en la cinta magnética (figura 5). En resumen, la corriente de polarización aplicada a la cabeza grabadora tiene tres importantes características: a) No es un proceso de modulación, sino el resultado de sumarla con la señal que va a grabarse. b) Su amplitud depende de la curva de histéresis de la cinta; debe ser lo suficientemente grande, para alcanzar de centro a centro las zonas lineales de la curva.

La polarización mediante una señal de corriente alterna, permite utilizar los dos tramos de la curva de histéresis.

V

H

Figura 5

c) Aunque su frecuencia no es crítica, tiene que ser por lo menos 3.5 veces mayor que la frecuencia más alta que se desee grabar.

Descripción de etapas En la figura 6 se presenta un diagrama a bloques de la sección de grabación de un tocacintas moderno, en donde se puede observar el cami-

Diagrama a bloques del proceso de grabación Teclado

Controlador del motor

M _

Microcontrolador

Sensores

Auxiliar

Solenoides

C.D.

Oscilador de portadora de polarización

Sintonizador Interruptor de grabación

Selector de funciones

Tocacintas

Hacia la etapa de audio

Cabeza de borrado

Cabeza de Grabación

Amplificador de grabación

Figura 6

50


no que sigue la señal de audio en su proceso para llegar a la cabeza de grabación y, finalmente, a la cinta. Todo empieza cuando el usuario le indica al microcontrolador -a través del panel frontal o del control remoto- que quiere utilizar la sección de tocacintas. El microcontrolador recibe la información y la procesa, para entonces enviar señales de control a los circuitos respectivos del tocacintas y así ponerlos en estado de espera. El microcontrolador también recibe señales de los sensores de casete, tipo de cinta y grabación, para saber si puede o no activar el motor. Cuando determina que todas las condiciones de operación se cumplen, sólo necesita recibir las órdenes del usuario (grabación, reproducción, avance rápido, rebobinado) para activar a los solenoides y, por supuesto, al motor; es así como éste empieza a recorrer la cinta y da inicio a -por ejemplo- la grabación; para ello, el microcontrolador envía un pulso a un interruptor para indicarle que debe alimentar al circuito oscilador de la portadora de polarización (con el objeto de que este último genere su señal y la aplique tanto a la cabeza de borrado como a la de grabación). El propósito de la cabeza de borrado es preparar la cinta para el momento de la grabación,

independientemente de que la cinta haya sido grabada antes o no. Por otra parte, la cabeza de grabación también recibe la señal de audio proveniente del amplificador de baja potencia; a su vez, éste recibe la señal del selector de funciones. Cuando la cabeza de grabación recibe las señales de polarización y de audio, las convierte en variaciones magnéticas que se aplican a la cinta.

Proceso de reproducción En la figura 7 vemos el camino que sigue la señal en su proceso de reproducción. Vemos que el microcontrolador envía una señal de control al interruptor de grabación, a fin de que éste “sepa” que debe suspender la alimentación al circuito generador de portadora, pues ya no se desea grabar la cinta sino reproducirla. Por lo tanto, la señal se toma ahora de la cinta y, de simple información magnética, pasa a ser una señal eléctrica a través de la cabeza de reproducción; esta señal eléctrica atraviesa un amplificador, para adquirir el nivel adecuado y así hacerse manejable; además, se le retira la señal de polarización. Luego la señal pasa por un circuito de ecualización (Dolby), donde se elimina en lo posible el

Diagrama a bloques del proceso de reproducción

Figura 7 Teclado

Controlador del motor

M _

Microcontrolador

Sensores

Solenoides

Auxiliar C.D.

Cabeza reproductora

Amplificador de señal de cabezas

Sistema reductor de ruidos

Selector de funciones

Hacia la etapa de audio

Sintonizador


51

Figura 8 Verifique la señal del control del transistor que trabaja como interruptor.

A

8

G

5

6

S Q352

4

5

3

4

3

Q353, 354 Q355,356 PB/REC SW EQ SW C451 220P SFR452 47K C452 220P Q451 ISS131

ADJ.

{

C455 1000P C456 47/25 Q454 2SA1015GR BIAS BEAT SW

REC / PB FREQ. RESPONSE ADJ.

1N4148M D452

L451 BIAS OSC

Q451 2SC3331T

C345 0.022

SER451 SER452

R462 10K R464 220

CRO2 7.0V LH 6.4V

C463 8200P

RELAY - 2 C . B

85KH z CrO2 AC 22V LH AC 20V

Q

R451 1M

AZIMUHT

Q358

SER451 47K

R453 2.7K

R460 2.7K

R456 18K R452 4.7K

R455 8.2

1

R

Q356

C453 1000P

1

2/2

Q357, 358 DECK PB. SELECT

EH 2

2

Q354

3 2

LHT2 0/9.5

PB SENS. ADJ.

4

C458 2700 S

CH

PD 5.5V REC 4.9V

7

6 L

{

D

R461 4.7K

C459 2700

DECK 2 RPEH CH

C457 0.01 S

R

+

Q456 DTC143XS

R

R457 18K

C460 2700

R465 12K Q452 2SC3331T

BIAS SW

S

Q451, 452 BIAS OSC

L451 BIAS FREQ. ADJ.

Q353, 354 Q355,356 PB/REC SW EQ SW

B

{

CRO2 7.0V LH 6.4V

Si no existe señal de polarización, sospeche de un transformador defectuoso.

R462 10K R464 220

1N4148M

R455 8.2

C456 47/25 Q454 2SA1015GR BIAS BEAT SW

R453 2.7K

R460 2.7K

R456 18K R452 4.7K

R461 4.7K

C459 2700

C457 0.01 S

Q451 2SC3331T

C463 8200P

Q451 ISS131

C458 2700 S

D452

L451 BIAS OSC

+ R457 18K

R465 12K Q452 2SC3331T

Q456 R DTC143XS C460 2700

S

BIAS SW

Q451, 452 BIAS OSC

L451 BIAS FREQ. ADJ.

52


Localización de fallas

ruido de fondo (el llamado “hiss“). Después de este circuito, la señal es enviada hacia el selector de funciones; y desde ahí es enviada a la etapa de amplificación, para que adquiera el nivel adecuado con el que será posible llevarla hasta las bocinas.

R C502 10/50 R502 470 + R501 470

R503 2.2K C503 1200P

REC IN GND

PBIN

PBIN

VREF

5

5.5V 1 . 5V 5.6V

C516 0.22/50

5 . 6V

11.3V/0.1V

+

8

5 . 5V

5.5V

9

7

6

REC / PB PBOUT PBOUT REC OUT ON / OFF

5.6V

R512 18K

REC IN VCC

TP6 (RCH)

3 4

+

5.5V

C504 1200P

16 15 14 13 12 11 10

2

1.3V

+ C501 10/50

1

R509 470

5.5V

L

C506 1/50

5.6V

TP6 (LCH)

R507 4.7K

C515 0.22/50

R504 2.2K

R505 100

+ C505 C507 1/50 1000P

+

C517 +R506 0.47 / 50 100 +

C508 1000P

C509 470/6.3

5.5V

+

C518 0.47 / 50

+

C355 47/25

10.9V

El procedimiento de localización de fallas en la sección electrónica de un tocacintas, se divide en tres partes:

L R

IC501 HA 12134A DOLBY

L 1 2 G 3

R573 47K

C571 0.033

R576 18K

R

SFR571 10K

R571 100K

R572 100K

R578 22K

s

R575 15K

C570 0.033 s

R574 47K

R625 100K

R577 22K

R626 100K +

6 -

5

2

3 C572 0.018

2/2 8 7

1

4 L + 12

VOCAL FADER

IC571NJM4558L

1/2

Cuando el amplificador de grabación no está alimentado o ha sufrido daños, no hay señal de audio en la cabeza de grabación.

Figura 9


53

Figura 10

Verifique que la señal proveniente de las cabezas reproductoras entre y salga del amplificador de cabezas.

R311 8.2K

3

2

+

CH

8

R454 47K D

G

5

6

S Q352

3

4

1

1

R375 47K

R

R361 802K

25A933S LHT2 0/9.5

2

2/2

R

Q356

Q354

Q358

Q357, 358 DECK PB. SELECT SER451 47K

Q353, 354 Q355,356 PB/REC SW EQ SW C451 220P

EH 2

R359 390K

PB SENS. ADJ.

4 3

3 2

560

C353 270P

PD 5.5V REC 4.9V

7

5

C357 S 0.0082

7

Q353 25A933SR

6

4

8

1/2

R367 4.7K

R351 100K C351 150P Q353

Q355 DTC44ES 5.6V

5 6

R373 47K

C362 0.01 R355 47

R353 100K

PIN351

CON351

EQ AMP IC351 NJM206850

9

Q351, 352 REC, SW

Q351 25K246BL

RELAY - 1 C . B

L

Q304

R369 6.8K

Q302 C361 0.01

P

R462 10K R464 220

{

CRO2 7.0V LH 6.4V

1N4148M

C345 0.022 SER451 SER452 REC/PB FREQ. RESPONSE ADJ.

54

C455 1000P Q454 2SA1015GR BIAS BEAT SW

C456 47/25

R453 2.7K

R460 2.7K

R456 18K R452 4.7K

R461 4.7K

C459 2700

R455 8.2

C463 8200P

RELAY - 2 C . B

85KH z CrO2 AC 22V LH AC 20V

Q

C457 0.01 S

ADJ.

Q451 2SC3331T

C453 1000P

AZIMUHT

L451 BIAS OSC

C458 2700 S

D452 C452 SFR452 220P 47K Q451 ISS131

R451 1M

R

R

R

ADJ.

DECK 2 RPEH CH

C314 47/25

8

7 -

1

C313 Q.022

AZIMUHT

LHI

6 + 2/2

1

Q303

SFR351 1K

2

R321 22K

Q301

R357 220K

CH

R307 4.7K

R

S C311 0.015 PB.AMP

L

X4

R330 6.8K

R

144ES

R323 100K

DTC

R309 22K

S C305

SFR301 1K

R305 390K

R371

3

R325, 390K

CON301

3 -

0.0082

CH

R303,220K

R

C303 180p

DECK 1 PH

PIN 301

R301 47

9 + 5 2 1/2

0.1/11.5V

4

R313 6.8K

C310 0.01

5.7

C309 0.01

+ R457 18K

R465 12K

R C460 2700 S

Q452 2SC3331T

Q451, 452 BIAS OSC


Si no existe audio del tocacintas, sospeche de un circuito selector de funciones defectuoso.

15

14

12

FUNCION SELECTOR R613 100

AUX

R663 15k

R633 12K

11

PHONO L

F-B TUN

13

16 9

7 2.6V 6 8 4

2

5

1

3

PHONO

AUX

CD

R634 12K

R664 15K

+ TUN

R612 47K

10

FUNC-LCH

IC604 GD4052B 10.6V

C628 4.7/50

R611 47K

F-A

MUTE

R

L

R

Figura 11

1. Sección de grabación.

2. Sección de reproducción.

Cuando un tocacintas tenga un problema en la sección de grabación, verifique que el interruptor de grabación-reproducción alimente al oscilador de polarización (figura 8A). También asegúrese de que este último se encuentre trabajando correctamente; de no ser así, resultará imposible grabar información en la cinta (figura 8B). Si el oscilador de polarización funciona adecuadamente, verifique que la señal de audio llegue a la cabeza de grabación mezclada con la señal de polarización; si la señal de audio no hace esto, revise el camino que sigue desde el selector de funciones y su paso por el amplificador de grabación (figura 9). Una vez comprobado que la señal (polarización + audio) llega a la cabeza de grabación, verifique la continuidad en ésta.

En caso de que no exista audio en reproducción, será necesario asegurarse de que la señal correspondiente esté presente en la entrada y en la salida del amplificador de cabezas (figura 10). Verifique que esta señal entre y salga del circuito reductor de ruidos (Dolby) y del selector de funciones (figura 11). Si en determinado momento la señal entra a un circuito pero no sale de él, antes de pensar en la sustitución del elemento activo -transistor o circuito integrado- compruebe que éste sea correctamente alimentado.


3. Sección de control En esta sección es importante verificar que los sensores estén perfectamente limpios (figura 12A); si no es así, enviarán señales erróneas al

55

A

R543 47K

R542 47K

R541 47K

47K

R540

R539 47K

R538 47K

R537 47K

Si los sensores están dañados o sucios, el microcontrolador no mandará la orden de arranque al motor

CON501 10

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

RE 3

IC1 DN6851

SOL1

9

DECK - 1 C . B

AUTO STOP AMP SER1 TAPE SPEED ADJ.

DECK - 2 C . B

O

R3 8.7K

3.9K

IC1

SW5 (CST)

SW4 (Cr02)

SW3 (REC A)

SW6 (STOP)

SER1 3.3K

R2

SW6 (STOP)

N

Q1 25A9335 S

SW5 (CST)

TAPE SPEED SELECTOR

R1 100K

N

SW1 (REC B)

SW4 (C.02)

CON502

PIN 502

PIN 501

CAM1

8

CAM2

7

7

SOL2

6

6

2 IC1DN6851

5

5

DN0

4

4

AUTO

3

3

CST2

2

2

MOTOR

1

1

LH2

7

RE 4

6

AUTO

5

DN0

4

CST1

3

LHI

2

MOTOR

1

H L M5 (DRIVE MOTOR)

SOL2

CAM2

2 IC1DN6851

AUTO

DN0

CST2

B

MOTOR

M PIN 502 TAPE SPEED SELECTOR

R1 100K Q1 25A9335

N S

SER1 3.3K

R2

R3 8.7K

3.9K

IC1 AUTO STOP AMP

SW6 (STOP)

SER1 TAPE SPEED ADJ.

Si el motor gira a una velocidad errónea, verifique el circuito controlador de velocidad.

H L

M

M5 (DRIVE MOTOR)

Figura 12

56


Figura 13 Si el motor no gira, verifique el controlador del motor

Q500 DTA124EK

Q500,503 MOTOR DRIVE MOTOR

Q502

Q501

SOL2

SOL1

DRIVE

DRIVE

SOL2

SOL1 R531 2.2K

R

R533 2.2K

Q501

Q503

25A952K

R534 10K

Q502

R532 10K

C513 0.1

25A952K

C508 100/16

25C3266GR D501 155181

microcontrolador y entonces éste no podrá enviar las órdenes correspondientes a los distintos circuitos del tocacintas. Si el motor no gira, revise que el microcontrolador envíe la orden hacia el controlador del motor y que éste, a su vez, alimente al propio motor (figura 13). Cuando el motor gire fuera de lo normal, más lenta o más rápidamente, verifíquese el estado de la resistencia variable que se encarga de controlar su velocidad; es una pieza que podría estar desajustada o abierta (figura 12B). Situación aparte es la de los motores que se ajustan de manera interna, por lo que no queda más remedio que sustituirlos cuando empiezan a fallar (figura 14). Si el sistema no realiza las funciones de avance rápido o de rebobinado, asegúrese de que el microcontrolador envíe los pulsos necesarios a los solenoides. También verifique el estado de éstos, midiendo su impedancia (alrededor de 20


Figura 14 Motor

Orificio para ajuste de velocidad del motor

a 30 ohms); cualquier abertura o alteración en los mismos, constituye un impedimento para la ejecución de dichas funciones. Concluye en el próximo número

57

DISPOSITIVOS SENSORES EN VIDEOGRABADORAS Carlos García Quiroz

El sistema de control

En este artículo dirigido a quien inicia sus estudios sobre videograbadoras, explicaremos cómo trabajan los distintos sensores que se requieren en la operación de dichas máquinas. Concluiremos el tema con algunas recomendaciones sencillas, relacionadas con el servicio a tales dispositivos.

58

Actualmente, las videograbadoras centralizan su sistema de control en un circuito integrado (genéricamente llamado microprocesador); este dispositivo totalmente electrónico ha desplazado a los sistemas mecánicos que empleaban las primeras videograbadoras, principalmente aquellas que utilizaban teclas en sus funciones de operación. Como el nombre lo indica, por medio del sistema de control se monitorean y se controlan todas las funciones de la videograbadora (figura 1). Para ello, emite todas las órdenes y recibe e interpreta toda la información que ingresa en la videograbadora por medio del control remoto, interruptores o sensores; y es así como hace funcionar ciertos sistemas y dispositivos en una secuencia requerida (figura 2).


Circuitos del servo

Interruptores de carga y descarga

Temporizador automático de grabación Botones de función de panel frontal

Sintonizador

Figura 1 El sistema de control y su diagrama a bloques

Motor de carga de cinta

Sistema de control

Luces de indicación panel frontal Interruptores del mecanismo

Control ON/OFF

Control de motores de carretes

Comandos de transmisor de control remoto Sensores de autostop

Cabe señalar que, en algunos microprocesadores, puede ser necesario expandir la capacidad de entrada y salida del sistema, agregando etapas que cumplen la función de expansores de entrada y salida (I/O = Input/Output), donde se involucra generalmente la función de varios sensores (figura 3).

radioeléctrica, presión, etc.) produce una señal eléctrica útil para fines de medida, de control o de recopilación de información (figura 4). En el caso de las videograbadoras, estos sensores constituyen circuitos auxiliares que le indican al sistema de control si la operación mecánica se realiza sin ningún contratiempo.

¿Que es un sensor?

Sensores de inicio y fin de cinta (S end y T end)

Desde el punto de vista tecnológico, es un dispositivo que en respuesta a las variaciones de una magnitud (luz, energía acústica, energía

La cinta magnética de un videocasete posee al principio y al final un tramo transparente de

Motor A Motor B SW SW

Circuito lógico

Solenoide A Solenoide B

SW Detector

Lámparas

Detector

Syscon

Figura 2


59

Figura 3

Expansores de entrada y de salida Sensor de humedad Sensor de rotación del tambor Sensor fin de cinta Botón de play Clock

Botón de rewind Botón de record

Datos Controlde sistemas

Datos

Llave de encendido Expansor I/O

Datos Datos

Sensor rotación carretes Botón de avance rápido Parada de memoria Sensor de seguridad de grabación Botón de pausa Fin de carga de la cinta Comienzo de rotación del tambor Selector REC´/PB Control fuente Control motor de carrete

poliéster. Esta parte de la cinta actúa conjuntamente con un circuito de protección que, en combinación con un diodo emisor de luz (led) de tipo incandescente o infrarrojo y dos fototransistores, detecta tanto el inicio como el final de la cinta (figura 5). Durante el proceso de reproducción normal de una cinta, el diodo led (D001 en la figura 6) emite una luz infrarroja que es controlada por el transistor Q501; dependiendo de la señal de salida de la terminal 68 del microprocesador (IC501) del sistema de control, el transistor se

coloca en ON para que el diodo emita luz y en OFF para que no la emita. Por lo tanto, la luz del led permanece bloqueada normalmente por la cinta magnetizada, por lo que los fototransistores Q001 y Q002 -que tienen la característica de ser muy sensibles- también permanecen en OFF. Cuando la cinta llega a su fin, la parte transparente permite el paso de la luz del diodo y alcanza al fototransistor Q001, que en ese momento cambia a ON, provocando que el movimiento de la cinta se detenga. El proceso de detección del inicio de cinta es similar, pero ahora se acti-

Figura 4 Dos tipos diferentes de sensores (fototransistores)

60


Figura 5

Ubicación de los sensores de inicio y fin de cinta LED

Casete

Sensor S END

Sensor T END

va el fototransistor Q002 ubicado en el lado derecho de la videograbadora (figura 6). En la tabla 1 se muestran las características de este sistema y sus modos o estados de cambios o conmutación.

Detector de rotación de los carretes Los sensores de rotación se encuentran ubicados debajo de los portacarretes. Al girar los carretes, la luz del emisor pasa a través de una rue-

Figura 6 Circuito de control de una videograbadora SLV-X60 en su sección de sensores de inicio y fin de cinta. IC 501

UN SW 5V

MD BOARD

R002

Q002 S Sensor S END Sensor

C002

D005

R007 2.6V

D001

5 6 +

7

3

CN02

57 S Sens

R008 2.4

R009 R010 UN SW5V Q001

T Send

R001

R004

D004 T END Sensor R023

9

C001

IC002 (1/4) +

8

CN001 13

56 T Sens

10

UN REG 17V CN002

Lamp VCC 14

R533 + C531

Bias voltage is applied so that the comparator output becomes “L“ when there is not pulse input.

Q501

END LED 15

68 Lamp

R515

Aprox. 2 mseg


61

Tabla 1

Modos de conmutación del sistema de detección de fin e inicio de cinta Condicion de movimiento de la cinta

IC501 PIN 57 (S SENS)

Corre normalmente Fin de cinta Inicio de cinta No detecta

IC501 PIN 56 (T SENS)

Modo de conmutacion

Low (L)

Low (L)

Conmutacion del movimiento normal

Pulso

Low (L)

Retroceso de cinta (REWIND)

Low (L)

Pulso

La cinta corre en direccion normal hasta que no hay pulso de entrada en el PIN 56 despues del paro (STOP)

Pulso

Pulso

Expulsion

Cinta, cinta rota

(Eject)

da dentada emitiendo así la señal FG (fre-cuency generator). Esta señal genera a su vez seis pulsos por cada giro que dé la rueda (figura 7).

Para corroborar que la frecuencia detectada es la correcta, el microprocesador compara los ciclos recibidos con una tabla grabada en su me-

Rueda dentada donde embonan los carretes y su ubicación de el circuito IC501 de una videograbadora SLV-X60.

MD BOARD

UN SW 5V

R005

PH002 T REEL FG 1 4

R012

T REEL FG D007

2

IC501

R011 R004 3 2

UN SW 5V

+ -

CN001

44 T-REEL

IC002 (1/4)

3 R013

1

C005 +

R014 UN SW 5V R015

PH002 T REEL FG 1 4

T REEL FG D006

2

12 + 14 IC002 13 (1/4)

R016

3

CN001 45 S-REEL

MTR12V 1 2 CN001

4V PH001 or 002 Collector

0V 4V

IC501 44 or 45

0V

Figura 7

62


Tiempo transcurrido en la detección de rotación de los carretes (unidades:segundos) Modo de operacion

PB/REC X1/-X1

X2/-X2

Normalmente el tambor genera doce pulsos por cada giro. Cuando el intervalo del pulso de la señal FG del tambor que entra en la terminal 61 del IC501 es mayor que 1.5 segundos, el microprocesador reconoce que la rotación es anormal y envía la orden de alto (figura 8).

CUE/REV FF/REW SLOW

LP

4

2

.2

.5

100

SP

1.3

.65

.2

.5

33

Tabla 2

Control del tambor para una acción rápida El tambor mantiene su rotación aun cuando no se esté reproduciendo o grabando una cinta, con el fin de acortar el tiempo de acción cuando se le ordene reproducción/grabación. Pero si es el caso en que no recibe ninguna indicación, el tambor se detiene transcurridos cinco minutos; esto sucede ya sea después de haber cargado un casete, de haber cambiado el modo de reproducción, grabación, retroceso o adelantado al modo de alto, o bien, si después de haber encendido la unidad no se realiza ninguna función.

moria y que cuenta con ciertos rangos de valores (tabla 2). Cuando el ciclo contado es más grande que los valores establecidos en la tabla, la base del carrete es colocada inmediatamente en el modo de paro. Cuando el movimiento de los carretes es detenido por este sensor, no conmuta a otros interruptores, sino sólo al interruptor de encendido, y puede ser activado el interruptor de expulsión. Los sensores de rotación, se incluyen con el fin de detectar el caso de que una cinta llegue a enredarse en el mecanismo e impedir que una u otro se dañen.

Determinación del tamaño del centro del carrete

Detección de rotación del tambor

Esta función es llevada a cabo por los mismos sensores que controlan la rotación de los carretes; lo que cambia es la duración de los pulsos en función de la cantidad de cinta que haya en cada carrete, todo esto con el fin de controlar la tensión de la misma durante su movimiento en cualquier modo.

Para detectar que el tambor de cabezas gire a la velocidad requerida (1800 rpm), la videograbadora cuenta con un sensor (CYL FG COIL) encargado de generar una señal pulsante por cada rotación.

Diagrama de un equipo SLV-X60 donde se ubican los sensores de detección de rotación del tambor

5V CYL.FG(+) IC004

IC501

18 +

5

19

CYL FG COIL 7

+

D505 17

19

61

DRUM FG

20 CN001

CYL.FG(-)

IC501 protective diode MD BOARD

MA BOARD

Figura 8


63

Pulsos FG para la detección del tamaño del centro del carrete

2

1

4

3

5

6

I

S REEL Ns

1

2

3

4

5

6

I

T REEL Nt

Durante los modos de avance y retroceso rápido o alta velocidad en REW, el tamaño del centro del carrete es detectado en el modo de CUE/ REWIND, y entonces la cinta es colocada en el modo de alta velocidad. Una vez que el tamaño del centro del carrete es detectado, sus datos son retenidos hasta que el casete se expulsa. Estos datos son colocados en modo de RESET cuando el conector de AC se desconecta. En la detección del tamaño del centro del carrete, el tiempo (Ns) requerido para generar seis pulsos de FG en el carrete S y el tiempo (Nt) requerido para generar seis pulsos de FG en el carrete T, son contados bajo las condiciones de que la cinta corra de una manera estable (figura 9).

Sensor de humedad Otro de los sensores importantes que se incorporan en las videograbadoras, es el sensor de humedad del equipo, ya que un exceso de agua condensada puede provocar que la cinta se adhiera al tambor y se complique su funcionamiento normal. Este sensor, que es un elemento resistivo, detecta el exceso de humedad y detiene el funcionamiento del equipo. En condiciones de operación normal, la resistencia presenta una impedancia elevada que, al incrementarse la humedad en el mecanismo provoca que la impedancia disminuya y sea detectado por el microprocesador, el cual, como medida de precaución, ordena el paro y la expulsión de la cinta.

64

Figura 9

Por lo general, se permite un porcentaje de entre el 10% y 75% de humedad ambiente.

Algunas recomendaciones para el servicio Para cerrar el artículo, haremos algunas recomendaciones muy sencillas relacionadas con el servicio. La mayor parte de los problemas del sistema de control, son resultado de un ciclo que no fue completado, por lo tanto, es esencial que todos los sensores trabajen apropiadamente. Si usted observa que la videograbadora funciona momentáneamente y enseguida se detiene, es muy probable que un sensor esté enviando la orden de paro, lo que podría significar dos cosas: 1) Algún sensor ha detectado determinado desperfecto en el equipo y por ello manda a STOP la máquina. En este caso, deberá verificar si existe exceso de humedad o si todos los motores se mueven. 2) Si todo es correcto, es probable que algún sensor está fallando, y hay que verificar entonces cuál de ellos tiene problemas. Al respecto, le recomendamos que cheque las señales que entran al sistema de control y que analice si éstas tienen la forma y el nivel adecuando; dicha medición la tiene que hacer rápidamente, antes de que la máquina se vaya a paro.



65

DESCRIPCION DEL SETUP Leopoldo Parra Reynada

El Setup o configuración inicial es un programa que se ejecuta cada vez que se enciende la computadora. Esta aplicación determina cómo trabaja el sistema, ya que un Setup bien administrado optimiza el rendimiento de una computadora, al permitir una rápida operación y un acceso adecuado a sus componentes; y al contrario, si determinada máquina no tiene una configuración de Setup correcta, por más poderoso que sea el hardware que incluya, trabajará lentamente o incluso podrá presentar conflictos. En este artículo explicaremos qué es el Setup, para qué sirven las líneas de este programa y cómo optimizar dicha configuración. El tema corresponde a un capítulo del volumen TECNICAS AVANZADAS de la obra REPARACION Y ACTULIZACION DE LA PC, editado por Centro Japonés de Información Electrónica.

66

¿Qué es el Setup? En computadoras PC se conoce como Setup a un programa por medio del cual hacemos una configuración tanto en el nivel de hardware como en el de software. Y es que aquí “avisamos“ al sistema, por ejemplo, qué tipo de unidad de disquete posee, la estructura lógica del disco duro, cuáles son los tiempos de acceso, los ciclos de reloj, la activación y desactivación de bloques enteros dentro del propio sistema, etc. Por ello, es evidente la enorme importancia de este programa de configuración y lo fundamental que resulta una buena administración de sus recursos para garantizar una operación sin complicaciones. Expliquemos cuál es la posición específica que guarda el Setup en el arranque de una computadora. Durante el proceso de encendido de una


Cuando se enciende una computadora, el microprocesador recibe un pulso de inicialización, mismo que arranca a la rutina de diagnóstico POST, a la lectura y comprobación del Setup y a la carga de las rutinas básicas de entrada y salida (BIOS).

Pulso de reset

Figura 1

PC se suceden varios pasos bien establecidos (figura 1): 1) Lectura de la rutina POST de prueba inicial. 2) Lectura y comprobación del Setup para revisar la configuración inicial a nivel hardware del sistema. 3) Búsqueda del sistema operativo, ya sea en el disco duro o en la unidad de disquete. 4) Lectura de los archivos de arranque y configuración en el nivel de software, lo que finalmente presenta al usuario el ambiente de trabajo y deja a la máquina lista para trabajar con las diversas aplicaciones. La privilegiada posición del Setup, inmediatamente después de la rutina de autoprueba POST, sirve para indicarle al BIOS las características que tendrá la operación de la computadora. De he-

cho, el Setup interactúa de forma directa con la rutina POST, ya que durante esta autoprueba inicial, la ROM-BIOS verifica la presencia de los elementos de hardware dados de alta en el Setup y comprueba no sólo que estén conectados, sino que también funcionen adecuadamente, por lo menos aquellos que forman parte de la estructura básica de esta plataforma (figura 2). Así mismo, el Setup indica a la ROM-BIOS aspectos importantes como la cantidad de memoria RAM instalada, el tipo de unidad de disquetes que se está utilizando, la estructura y capacidad de los discos duros, la fecha y la hora manejada por el reloj de tiempo real, etc. Sin esta información, el sistema básico de entradas y salidas almacenado en la memoria ROM, no podría comunicarse adecuadamente con estos dispositivos, por lo que se complicaría el manejo de los componentes conectados en la computadora.

ROM-BIOS CMOS-RAM

. .

(Consulta al Setup)

. ¿Existe unidad de disquete A?

Sí (Consulta al Setup)

¿De que tipo y capacidades?

3 1/2" 1.44MB

Rutina POST

Proceso de prueba de la unidad de disquete

Para ejecutar la rutina POST, la ROM-BIOS consulta frecuentemente a la CMOS-RAM a fin de conocer la configuración del sistema, y poder probar así sus distintos componentes.

(Consulta al Setup) ¿Existe disco duro?

Sí

¿Arquitectura interna? Proceso de prueba del disco duro

(Consulta al Setup)

2048 cilindros 16 cabezas 63 sectores

. .

Figura 2


67

Esto significa que dicha utilería necesita de una manipulación cuidadosa por parte del fabricante, ensamblador o personal de servicio ya que, de lo contrario, se pueden generar problemas que van desde una pérdida mínima en el desempeño de la máquina, hasta computadoras que se bloquean durante el arranque y que son incapaces de realizar tarea alguna. Por todo esto, un conocimiento adecuado de los parámetros susceptibles de ser modificados en el Setup, resulta básico para lograr la optimización de una PC.

Cómo entrar al Setup Debido a que el Setup sólo se lee durante el arranque, una vez que se ha ejecutado ya no se puede modificar nada en su interior pues se corre el riesgo de afectar seriamente la integridad de la computadora. Resulta obvio que para modificar los datos contenidos en este programa, se tiene que entrar antes de que se lea su información. Por ello, el momento ideal para entrar al Setup y hacer los cambios convenientes es precisamente durante el arranque. Si ha analizado cuidadosamente el proceso de encendido de una computadora y ha observado los mensajes que aparecen en la pantalla del monitor, habrá notado que en casi todos los clones ensamblados, prácticamente desde el inicio (cuando se está haciendo el conteo de la memoria RAM), aparece un letrero que dice algo similar a:

enfrenta a una máquina de marca de la cual no conoce la forma de entrar al Setup, un método que ha resultado muy efectivo para que el mismo sistema le indique la forma de acceder a esta utilería es el de simplemente retirar el teclado del sistema, y en al momento de arrancar la máquina aparecerá un mensaje de error indicando que se debe entrar al Setup para corregir la falla y muestra la tecla o teclas que se deben presionar. Cabe aclarar que, como ejemplo, en este capítulo utilizaremos una tarjeta madre de quinta generación con ROM-BIOS marca Award, la cual presenta un Setup en modo texto. Sin embargo, algunos fabricantes como AMI han incorporado una interface gráfica que puede manejarse con el ratón de modo similar a como trabaja Windows; pero las opciones que presentan ambas interfaces son prácticamente idénticas, lo único que varía es la forma de manejo. En este artículo sólo se describirán las líneas del Setup en modo texto, de tal manera que cuando usted lo

“Press if you want to run Setup“ Si en el momento en que está dicho mensaje en la pantalla se presiona la tecla DEL (SUPR en teclados en español), se puede acceder a la pantalla inicial del Setup, el cual, como puede ver en la figura 3, presenta un menú inicial que ofrece varias opciones y niveles de configuración. Este método para entrar al Setup se aplica en BIOS de AMI y Award (los más utilizados entre fabricantes de clones ensamblados); pero las máquinas de marca suelen utilizar algunas combinaciones de teclas como CTRL + ALT + ESC en el caso de las computadoras Acer, la tecla F10 en máquinas Compaq, etc. En todo caso, y si se

68

Figura 3


requiera pueda extrapolar las explicaciones hacia el Setup gráfico. Tomaremos como ejemplo un BIOS Award incorporado en una tarjeta madre de quinta generación (tipo Pentium), con chipset Intel Tritón TX (i430TX, el último chipset que desarrolló Intel para máquinas con el Socket-7). Sólo se describirán con detalle aquellas líneas que sean comunes en prácticamente cualquier marca y modelo tanto de BIOS como de chipset. Para entrar en cualquiera de las opciones que presenta el menú inicial del Setup, basta con utilizar las flechas de cursor. Con ellas traslade la línea resaltada hasta la opción que quiera y presione Enter. En ocasiones aparece una pantalla de advertencia previniendo al usuario que cualquier modificación a esta configuración inicial puede provocar graves problemas en la operación de la máquina, incluso bloquearla. En estos casos, presione nuevamente Enter y podrá acceder al nivel de configuración deseado. Veamos estas opciones una por una.

cursor); por medio de las teclas PageUp-PageDown (AvPág-RePág en teclados en español), introduzca el valor correcto. Notará que no puede modificar el dato del día de la semana en que se encuentra; esto se debe a que el BIOS posee una base de datos interna que le permite identificar el día correcto. El segundo punto que podemos encontrar es la arquitectura de disco o discos duros que estén instalados en el sistema. Algunas tarjetas madre sólo traen posiciones para disco duro C: y D:, mientras que sistemas más modernos (como el mostrado), poseen directamente la opción de configurar los cuatro discos que normalmente podemos colocar en interface IDE (Primary IDE master, Primary IDE slave, Secondary IDE master y Secondary IDE slave). Puede notar que en cada una de estas líneas hay ocho parámetros a configurar: tipo (Type), tamaño (Size), cilindros (Cyls) , cabezas (Head), precompensación (Precomp), zona de aterrizaje (LandZ), sectores (Sector) y modo (Mode). Veamos para qué sirve cada uno de ellos:

Standard CMOS Setup La línea Type Los primeros parámetros corresponden a la fecha y hora que almacena el reloj de tiempo real. Aquí es donde podemos modificar el día y la hora para sincronizarla con la de nuestra localidad (figura 4). Siempre que desee modificar algún parámetro, lleve el punto resaltado hasta dicha opción (se puede hacer por medio de las flechas de

Figura 4


Define el tipo de disco que se está utilizando. Casi todos los Setup poseen más de 40 tipos predefinidos que van desde un disco pequeño de 10 MB (casi siempre ocupando la posición 1), hasta discos grandes de varios cientos de megabytes; y hay una línea especial que indica que no se posee un disco duro. Si la unidad tiene una estructura interna que coincide con cualquiera de los discos listados, lo único por hacer será indicar dicho número en la línea de Type, para que de forma automática se llenen todos los demás parámetros. Anteriormente, el problema surgía cuando determinada unidad no coincidía con ninguna de las listadas en el Setup, en tal caso, lo que quedaba por hacer era elegir la más parecida, perdiendo algunos megabytes de la capacidad de almacenamiento. Como dicha solución no resultaba satisfactoria, todos los fabricantes de Setup incorporaron al final de la lista de discos estándar una posición a la que denominaron User (usuario). Por medio de ella se podían introducir manualmen-

69

te los parámetros correspondientes a cilindros, cabezas y sectores, con esos datos el Setup calculaba la capacidad total del disco. También se podían configurar las líneas de Precomp y LandZ, aunque en ocasiones se dejaban en blanco sin que ello afectara el desempeño del sistema. Finalmente, en máquinas recientes, se ha incorporado una nueva opción denominada Auto o detección automática. Con ella, cada vez que arranca el sistema, busca en sus puertos IDE la presencia de discos, en caso de encontrarlos los configura de manera automática; de este modo, el usuario no tiene que introducir ningún dato adicional, ya que el mismo Setup llena los huecos dependiendo de la unidad de disco encontrada. Si su máquina posee un Setup con esta opción, y su disco o discos son de tipo IDE, lo más sencillo es colocarlo en Auto; ello ahorra el problema de identificar el disco, extraer sus datos, introducirlos, etc.

La línea Size Es aquí donde el Setup muestra la capacidad del disco duro en megabytes, la cual calcula a partir de los datos de cilindros, cabezas y sectores (recuerde que en cada sector podemos grabar hasta 512 bytes, así que la capacidad total se calcula multiplicando los tres parámetros mencionados entre sí y luego por 512). Conviene no perder de vista que, en la práctica, se habla de megabytes como si fueran dos medidas distintas: 1 millón de bytes y 1 millón 48,576 bytes (2 elevado a la potencia 20). Esto es pertinente considerarlo porque para el Setup, un megabyte es igual a 1 millón 48,576 bytes; lo que significa que por ejemplo, si tiene un disco de 420 MB, al configurarlo, el Setup indicará que el disco es de una capacidad de sólo 406 MB. La diferencia de 14 MB se debe a la distinta manera de medir los megabytes, por lo que es normal que el tamaño mostrado por el Setup sea ligeramente inferior al reportado por el fabricante (si desea encontrar el tamaño efectivo en millones de bytes, simplemente multiplique el valor obtenido en el Setup por 1.0486, y obtendrá el valor especificado por el fabricante del disco duro).

70

Las líneas Cyls, Head, Sector Con estos tres parámetros, los más importantes de un disco fijo, se le indica al Setup la arquitectura interna del disco duro para que la máquina y el sistema operativo “conozcan“ la disposición de celdillas donde se guardará la información. Casi siempre basta con llenar estos puntos para que la unidad quede correctamente configurada.

Las líneas Precomp y Landz Estos parámetros se incorporaban en discos antiguos para optimizar la transferencia de datos entre el CPU y el disco duro. Dicha función se efectuaba por medio de una precompensación en la escritura y el establecimiento de una “zona de aterrizaje“, para que cada vez que se apagara la máquina, las cabezas pudieran desplazarse a un cilindro (el cual no se utiliza para guardar datos). De este modo se evitaba que cualquier daño ocasionado por el contacto entre cabeza y plato, afectara alguna información. En discos modernos, estos parámetros ya no son importantes, ya que en discos IDE, se deja el punto Precomp en cero ó 65,545 y las unidades tienen prefijada de fábrica una zona de aterrizaje y un mecanismo de auto-aparcado, así que se pueden dejar en blanco estos espacios sin que ello afecte el desempeño del sistema.

La línea Mode Este parámetro se introdujo recientemente en tarjetas madre. Se refiere al tipo de control de transferencia de datos entre el CPU y el disco duro. Hay varios tipos de intercambio: el PIO1, PIO2, PIO3 y PIO4 (recuerde que PIO son las siglas de Programmed Input Output, un método de manejo de datos que permite un flujo de alta velocidad sin necesidad de recurrir a DMAs). También hay una opción de AUTO, que de forma automática detecta la manera ideal de comunicación con el disco duro y la fija durante el arranque. A continuación de las líneas donde se configuran los discos duros, se encuentra un par de opciones donde se le indica al sistema qué tipos de unidades de disquete se tienen instaladas


como A y B. Todas las tarjetas madre tienen cuatro o cinco opciones de donde escoger: 5.25 pulgadas y 360 KB; 5.25 pulgadas y 1.2 MB; 3.5 pulgadas y 720 MB; 3.5 pulgadas y 1.44 MB y, finalmente, 3.5 pulgadas y 2.88 MB. Obviamente, aquí se deberá escoger el tamaño y capacidad de sus unidades de disquete. Debajo de estas líneas aparece una opción donde se indica el tipo de monitor (tarjeta de video) que se está utilizando. Las opciones que tiene prefijadas son: Monochrome, Color 40x25, VGA/PGA/EGA, Color 80x25 y No installed. Aquí deberá colocar el tipo de controladora de video que se tenga instalada en el sistema en cuestión. La última opción de usuario es la de Halt On. En ella se indica al Setup detenerse en caso de encontrar determinados errores durante el arranque: All errors (todos los errores); No Errors (ningún error); All But Keyboard (todos, menos el teclado); All But Diskette (todos menos unidad de disquete) y All But Disk/Key (todos menos teclado y unidad de disquete). Para el servicio, conviene mantener esta línea en All Errors, aunque hay ocasiones en que un teclado presenta problemas para ser reconocido durante el arranque, lo mismo puede suceder con algunas unidades de disquete, fuera de eso funciona perfectamente. En tales casos, para evitar que el usuario se alarme sin motivo, puede elegir alguna de las líneas que impiden la detención del proceso de arranque al detectar un error en estos elementos. La opción que definitivamente debe evitar es la de No Errors, ya que se podría no detectar problemas serios durante el encendido y la confiabilidad de la computadora no estará garantizada. Hay también un recuadro en el que se indica la cantidad de memoria RAM instalada; pero el usuario no puede acceder a estas opciones, pues el BIOS cuenta automáticamente la memoria cada vez que enciende el sistema. En caso de presentarse alguna incongruencia entre el valor encontrado y el grabado en la CMOS, solicita al usuario que entre a esta utilería y vuelva a salir luego de grabar los datos, con lo que se habrá actualizado este parámetro. En tarjetas modernas no es necesario hacerlo, ya que de forma automática se actualiza el valor de la CMOS-RAM.


Con esto hemos terminado un recorrido por el Setup básico. Veamos otras opciones del menú inicial.

BIOS Features Setup En esta pantalla se pueden fijar algunos parámetros que son de vital importancia para el desempeño general del sistema. Veamos para qué sirve cada línea (figura 5).

Figura 5

Virus Warning Esta línea sólo se puede habilitar o deshabilitar. No significa que el BIOS posea un antivirus integrado; lo único que hace esta línea es monitorear los accesos hacia el sector de arranque (Boot Sector) del disco duro, con la confianza de que una vez que se han realizado las particiones, formateado el disco en alto nivel y cargado sistema operativo, ninguna otra aplicación debe intentar el acceso a dicha porción del disco duro. En caso de que algún programa trate de modificar la información ahí contenida, lo más seguro es que se trate de un virus, de ser así, el BIOS bloquea el intento y avisa al usuario de la anomalía. Si desea, puede habilitar esta línea (la mayor parte del tiempo pasa inadvertida), pero si va a actualizar el sistema operativo o a utilizar algún programa que usted sepa que tiene que acceder al sector de arranque del disco duro, antes deberá cancelarla.

71

CPU Internal Cache En esta línea se puede habilitar o desactivar el caché interno del microprocesador. Si se trata de una máquina 486 o superior, esta opción deberá estar habilitada para conseguir la mayor velocidad posible.

External Cache Opera igual que en el caso anterior, pero ahora se trata de la memoria caché colocada externamente al microprocesador. Esta línea se puede encontrar a partir de máquinas 386DX. Si un tarjeta madre posee chips de memoria SRAM, deberá estar habilitada (pruebas que realizó el autor con una máquina de quinta generación a la que se desactivaron ambos tipos de caché, disminuyeron su velocidad en un 90%, dejándola con una potencia de cómputo equivalente a una 386 lenta).

arranque una unidad SCSI, una unidad LS-120, un disco ZIP o un CD-ROM.

Swap Floppy Drive Esta línea sólo aparece en tarjetas madre modernas. Permite intercambiar la identificación lógica de las unidades de disquete; esto es, la unidad A pasará a ser B y viceversa. Esta opción resulta conveniente cuando encontramos una máquina en donde, por ejemplo, la unidad A es de 5.25 pulgadas, y todas nuestras utilerías vengan en discos de 3.5 pulgadas. En condiciones normales, tendríamos que abrir el sistema y cambiar los cables de las unidades de disquete; pero si el Setup brinda esta opción, basta con habilitar esta línea para que el BIOS haga el cambio de forma automática.

Boot Up Floppy Seek Quick Power On Self Test Con esta línea se habilita o se deshabilita la característica de prueba rápida al sistema cada vez que se enciende la máquina. Si se activa, la rutina POST se acelera notablemente, ya que se “salta“ algunas pruebas que no se consideran fundamentales; sin embargo, esto podría redundar en que una falla en alguno de estos componentes no se probara durante el arranque, y comenzara a ocasionar problemas durante la operación normal del sistema. Es preferible mantenerla deshabilitada (además así se le a tiempo a algunos periféricos lentos para que arranquen por completo antes de que el BIOS trate e inicializarlos, lo que minimiza los errores al momento del encendido).

Si dicha línea está activada durante el arranque, el BIOS hará una búsqueda más completa en las unidades de disquete, las cuales emitirán un sonido característico. Esta opción puede estar activada o desactivada; en realidad no influye mayormente en la operación normal del sistema.

Boot Up Num Lock ¿Ha advertido que cada vez que enciende una computadora en el teclado queda activado el LED de NumLock (BloqNum en español)? Esto sucede por opción predeterminada, en cuyo caso la porción derecha del teclado queda activada como números y no como cursores. Si prefiere que al momento del arranque la porción numérica del teclado funcione como cursores, desactive esta opción.

Boot Sequence Aquí se indica a la computadora en qué unidad de disco deberá buscar inicialmente el sistema operativo, en A o en C. Para efectos de servicio, lo mejor es que primero se busque el sistema operativo en A (condición indispensable para una correcta detección y erradicación de virus informáticos); pero una vez que haya realizado el servicio, lo mejor es dejar esta opción como C, A, para evitar que un disquete inadvertidamente dejado en A bloqueé el arranque. En los Setup modernos, incluso podemos elegir para el

72

Boot Up System Speed Fija la velocidad con la que arrancará el sistema. La opción predeterminada es High (Alta), pero si por cualquier razón, alguna persona desea que su máquina arranque a velocidad lenta (equivale a desactivar el Turbo), puede cambiar esta línea.

Gate A20 Option En esta opción se indica al sistema cómo funcionará el microprocesador en modo real y si el


cambio entre modo real y protegido estará controlado por el mismo chipset (Fast) o por el teclado (Normal). Como opción predeterminada esta línea debe estar en Fast.

Typematic Rate Setting Esta línea y las que siguen servirán para programar cómo se comportará el teclado en aplicaciones DOS (Windows posee su propio manejador de teclado). Si esta primera línea está desactivada, no importa lo que se ponga en las siguientes, pero si está habilitada se puede fijar el número de caracteres por segundo que se escribirán si se mantiene presionada una tecla (Typematic Rate Chars/Sec) y el tiempo que esperará el sistema operativo para comenzar a repetir un carácter una vez que se ha mantenido presionada una tecla (Typematic Delay Msec).

que se encienda la máquina o sólo cuando se trate de entrar al Setup.

Video BIOS Shadow Con esta opción se indica al Setup si el BIOS de video se cargará residente en memoria RAM, lo que acelerará el intercambio de información entre el CPU y el monitor. Esta línea deberá estar activada a menos que su habilitación interfiera con algún otro elemento.

XXXXX-XXXXX Shadow Estas líneas sirven para cargar en memoria RAM el contenido de la memoria ROM de alguna tarjeta periférica adicional, como podría ser una tarjeta de red, una controladora SCSI, etc. Estas son las opciones del Setup avanzado. Veamos qué podemos encontrar en las otras líneas del menú inicial del Setup.

Security Option Con ella se le indica al Setup en qué momento actuará la contraseña, si la solicitará cada vez


Concluye en el próximo número

73

CONSTRUCCION DE UN OSCILOSCOPIO DIGITAL Oscar Montoya Figueroa

Introducción

Este pequeño osciloscopio experimental, está formado por una matriz de diez por diez leds (formando un total de 100), en la que se despliegan formas de onda sencillas. También tiene la capacidad de crecer, ya sea para aumentar el tamaño de la pantalla o para aumentar la frecuencia máxima de despliegue. En este proyecto desarrollaremos la versión más sencilla.

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Como seguramente es de su conocimiento, el osciloscopio es un instrumento que se utiliza para graficar las variaciones de voltaje de una señal electrónica en una pantalla, generalmente de tipo TRC (tubo de rayos catódicos). En sus inicios, los osciloscopios eran puramente analógicos y con funciones básicas de trazo de señales. Las variables que se podían monitorear eran, por ejemplo, la frecuencia y la amplitud y tal vez una entrada para señal de disparo externa, pero nada más. Esencialmente eran utilizados para mostrar la presencia de una señal y su forma de onda sin cuantificar su valor. Con el tiempo, y al apreciar el potencial de estos instrumentos, se fueron incorporando nue-


Como una respuesta a las necesidades modernas de procesar información, el ociloscopio digital puede ser compatible con computadoras personales.

Figura 1

vas características: se mejoró la precisión en las lecturas; se aumentó el rango en escalas para visualizar la señal, tanto en periodo (tiempo) como en amplitud; se aumentó la velocidad de despliegue, permitiendo mostrar dos señales distintas al mismo tiempo y compararlas (función conocida como “de doble trazo”); se incrementó el ancho de banda y se le dotaron de otras prestaciones, por ejemplo, la compatibilidad con las computadoras personales (figura 1). Conviene tener presente que en los osciloscopios de doble trazo, hay dos pares de conectores por medio de los cuales se acopla cada una de las señales para el despliegue; a estas entradas de señal se les conoce como canal 1 y canal 2, respectivamente (figura 2). Igualmente, cabe mencionar que el ancho de banda es la capacidad máxima en frecuencia del equipo para mos-

trar la señal; actualmente encontramos instrumentos con una capacidad superior a los 300 MHz, los cuales generalmente son utilizados en circuitos de comunicaciones. Aunque para fines de reparación de circuitos electrónicos comerciales, como electrodomésticos, es suficiente con un osciloscopio desde 10 MHz. Precisamente, con el aumento del ancho de banda, los osciloscopios comenzaron a utilizar elementos digitales, aumentando así su precisión. También empezaron a emplearse otras técnicas para el despliegue de señales en lugar del convencional TRC; concretamente, surgieron los osciloscopios con pantalla de cristal líquido o de plasma (figura 3). La ventaja de los osciloscopios digitales estriba en que se puede obtener una mayor cantidad de datos de una señal electrónica con un mínimo esfuerzo por parte del usuario. Por ejemplo, en una misma pantalla se muestra la forma de onda de la señal, el periodo en su valor numérico, la frecuencia, los valores de intensidad (eficaz o RMS), etc. Además puede generar una copia impresa de lo que se muestra en pantalla a través de una impresora térmica.

ADC (Convertidor analógico/digital) La conversión de una señal analógica en una numérica, es la parte inicial del proceso de despliegue de los osciloscopios digitales. Recordemos que, en una señal analógica se tiene una serie infinita de posibles valores intermedios entre un rango definido de intensidad. Esta señal trans-

Señal extraída de una videograbadora. Observe las puntas del osciloscopio pertenecientes a los canales 1y2

Figura 2


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Osciloscopio portátil digital de Hitachi

Figura 4 Comparadores Vcc R

+

R

+

R

+

R

+

R

+

R

+

R

+

R

+

11

12

13

-

Codificador

A

B

Salida codificada en binaria

14 C

15 C bel

16

Saturación

Figura 3 -

formada en su equivalente digital corresponderá a una serie de valores perfectamente definidos y finitos que representan la señal original. Para realizar la conversión de una señal analógica en una digital, se utilizan circuitos operacionales en su función de comparadores de voltaje; al respecto, cada uno de los comparadores se dispara con un nivel de voltaje fijo diferente (figura 4). La salida de cada comparador, se activa cuando el voltaje de la señal de entrada alcanza el valor de intensidad para el cual fue asignado previamente. Con las salidas de los distintos comparadores, se obtiene una serie de posibles salidas que se resumen en la tabla 1. Cada valor posible en la tabla puede codificarse en un valor binario, de forma que a cada valor muestreado por los circuitos comparadores corresponderá un único valor binario. La capacidad de despliegue de un osciloscopio digital está determinada por la cantidad de muestreos (comparaciones) que el circuito de entrada puede realizar. Cuanto más grande sea el número de muestras, más fiel será la representación digital. Hay que recordar que las señales analógicas son continuas en el tiempo, mientras que las

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17

18

( )

Vcc

Voltaje de entrada analógico

D

señales de tipo digital son discretas, es decir, tienen valores definidos; y entre más pequeños sean los intervalos, mejor estará representada la señal analógica. Los osciloscopios modernos digitales son muy prácticos, ya que presentan mediante una serie de menús cada una de las funciones especiales, facilitando el trabajo y guiando al usuario de manera muy intuitiva hasta obtener los resultados deseados. También despliegan valores en formato alfanumérico, con ayuda de un puntero en pantalla; e igualmente, permiten conocer el valor exacto de voltaje en algún punto específico de la señal trazada en el osciloscopio. Estos equipos ofrecen la capacidad de almacenar en memoria las formas de onda obtenidas de circuitos electrónicos, para ser consultadas


Tabla 1

DESCRIPCION

Codificador de prioridad Entradas

Circuito integrado

LM3914 (convertidor analó gico/digital)

Circuito integrado

CD4017 (contador de decada tipo CMOS)

Potenciometro lineal

R1

Salidas

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

1

0

0

1

0

0

0

0

0

0

0

1

1

0

1

0

0

0

0

0

0

0

1

1

1

0

1

1

0

0

0

0

0

1

1

1

1

1

0

0

0

0

0

0

1

1

1

1

1

1

0

1

0

0

0

1

1

1

1

1

1

1

1

0

0

0

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

0

1

1

1

1

1

1

1

1

0

0

0

1

Resistencia de 1 Kilohms a 1/2 watt R2 Preset de 1 Megohm

11

12

13

14

15

16

17

18

a

b

c

Cout

REFERENCIA

R3

Resistencia de 1 Kilohms a 1/2 watt R4 Capacitor electrolítico o ceramico de 0.01microfaradios

C1

Circuito integrado

NE555 (temporizador)

Circuito integrado

CD4011 (compuerta NAND dos entradas)

Interruptor un polo dos tiros

SW1

100 leds pequeños

Color a eleccion

Alambre telefonico Tablilla perforada para circuito impreso

Prototipo

Tabla 2 posteriormente, función que es inexistente en los equipos analógicos.

El osciloscopio digital que proponemos para su construcción requiere de pocos componentes. En la tabla 2 se muestra la lista. El circuito está formado por una matriz de diez por diez leds (formando un total de 100), en la que se despliegan formas de onda sencillas. También tiene la capacidad de crecer, ya sea para aumentar el tamaño de la pantalla o para aumentar la frecuencia máxima de despliegue. En este proyecto desarrollaremos la versión más sencilla.

Por otra parte, el circuito horizontal es el encargado de generar el desplazamiento en el tiempo. Para ello, activa de manera secuencial una línea en la matriz de leds y, mediante un circuito contador de tipo CMOS, inicia su cuenta en el extremo izquierdo y la termina en el extremo derecho. La intersección de las líneas verticales y horizontales en la matriz va formando una imagen aproximada de la señal de entrada. Por su parte, el reloj se encarga de generar un pulso constante que sirva de tiempo base para el desplazamiento de la cuenta del circuito horizontal. La frecuencia de dicho reloj se controla manualmente para poder ampliar la imagen de la señal mostrada.

Funcionamiento del circuito

Diagrama esquemático

Para entender el funcionamiento básico del circuito, observemos el diagrama de la figura 5. Al acoplar una señal de entrada al circuito convertidor analógico/digital, se genera un valor alto en sólo una de sus líneas de salida; esta señal se utiliza para activar al circuito vertical, de modo que, según sea el valor de la señal de entrada, dicho circuito activa la línea que le corresponda en la matriz de leds.

De la misma forma que un osciloscopio convencional, nuestro prototipo del circuito de osciloscopio digital requiere de una pantalla (formada por la matriz de leds) para mostrar las formas de onda de las señales. Vea en la figura 6 el diagrama esquemático. En la matriz, los leds están interconectados de tal manera que sus cátodos se unen en forma de líneas horizontales y sus ánodos en forma de

Construcción de un osciloscopio digital de bolsillo


77

VIN

Figura 5

Diagrama a bloques del circuito osciloscopio

( )

Convertidor A/D

Circuito vertical

t

Matriz de led´s

Base de tiempos (Reloj)

Señal de entrada

líneas verticales. De esta manera, si se alimenta una línea horizontal cualquiera y una vertical, sólo un led se encenderá a la vez; esto significa que, mediante la activación de líneas horizonta-

+V

Circuito horizontal

les y verticales, se puede hacer que cualquier led específico encienda por coordenadas (figura 7). Como ya mencionamos, nuestro osciloscopio digital dispone de dos elementos de control: uno

Figura 6

Osciloscopio digital 3

9 10

Señal de entrada 5

11 12 6 13 R1

14

7

LM3914

R2

15

2 8

16

4

17 18 1

3

2

4

7

10

1

5

6

9

11

CD4011 1

3

5 6

CD4017

A 2

+V

14

15

13

8

16

14 4

9

B SW1 7

R3 b

8 NE 555

6

R4

4

7 3

2

Diagrama esquemático

78

C1

+

1


Figura 7

Matriz de leds

VIN

Simulación de operación

Forma de onda desplegada

t Voltaje de entrada

horizontal y otro vertical. El horizontal se encarga de realizar el barrido en el eje (X, es decir, en frecuencia) y el vertical dibuja la forma de onda de la señal en amplitud en el eje Y. La salida del circuito vertical LM3914, un circuito convertidor A/D, se activa en 1 (lógico binario positivo) y la salida del circuito horizontal CD4017, contador de década, se activa en 0 (lógico negativo). El efecto de esto es el mismo que se obtiene al conectar en las líneas verticales la terminal positiva de una batería y en las líneas horizontales la terminal negativa, ya que se provoca que el led correspondiente se encienda. El CD4017 es un circuito contador de década, lo cual significa que cuando los pulsos de reloj llegan a la terminal 15 del circuito, éste inicia su cuenta progresiva haciendo que de manera secuencial -de izquierda a derecha- se active en bajo una línea del circuito. Los pulsos de reloj son proporcionados por el temporizador NE555, que se encuentra en configuración de astable, es decir, siempre está generando pulsos de reloj cuya frecuencia queda determinada por el arreglo de resistencias R3, R4 y capacitor C1. La variación de la resistencia de R3, provoca aumento o disminución de la frecuencia del circuito. El aumento de frecuencia de los pulsos de


reloj provoca una mayor velocidad en el barrido horizontal. LM3914 actúa como convertidor analógico/ digital, para cada valor que toma la señal de entrada. Este circuito activa una de sus diez salidas, siendo la elegida aquella que representa el nivel más aproximado de la línea de entrada. Con la variación de R1 se calibra la relación de voltajes de entrada con líneas de salida.

Extensión del circuito Este circuito se puede ampliar en cuanto a su capacidad de pantalla y de barrido, conectando circuitos similares en cascada. Esto es, para el circuito de control vertical se deberá conectar en cascada otro circuito LM3914, de tal forma que ahora la capacidad de la pantalla sea de 20 líneas horizontales, con lo que podemos incrementar la amplitud visible. Para el circuito de control horizontal, se deberá conectar otro contador de década en cascada, con lo que se completa la pantalla cuadrada de 20 x 20 leds. La frecuencia determinada por R3, R4 y C1 se puede variar mediante el potenciómetro R3. Aquí debemos considerar que la frecuencia máxima de operación de nuestro osciloscopio digital estará determinada no tanto por el reloj, ya que si se requiere podemos implementar un oscilador con cristal; en realidad, depende de la frecuencia máxima de operación de los chips de control horizontal y vertical. Esta puede ser una práctica interesante para quien le guste experimentar con los alcances máximos de operación de los dispositivos y de la conexión en cascada de elementos para crear dispositivos con mayor capacidad.

Conclusión Si bien el presente circuito puede servir como una herramienta para observaciones sencillas (por ejemplo, las señales de un control remoto), también nos ayuda a comprender conceptos como la forma en que operan los teclados en matriz. En este caso, tenemos un arreglo de 10 x 10 con la posibilidad de controlar 100 interruptores.

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PROXIMO NUMERO Enero 1998 con a l que uidor s ú B ib istr d al u t su i hab

Ciencia y novedades tecnológicas Perfil tecnológico

• Servicio a reproductores de audiocasete modernos. Segunda parte • Mecanismos modernos de audiocasete

• Los superconductores

Electrónica y computación Leyes, dispositivos y circuitos

• El programa Electronics Workbench

• Dispositivos de montaje de superficie. Segunda parte

Proyectos y laboratorio • Circuito intercomunicador

Qué es y cómo funciona • El control remoto

Diagrama de hornos de microondas Panasonic

Servicio técnico • Fallas resueltas y comentadas en hornos de microondas

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Electronica y Servicio 10--Hornos de Microondas

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