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SEMINARIOS GRATUITOS DE: Reparación de Computadoras Carga y Programación de PICs Instalación de Antenas Parabólicas
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ELECTRONICA 3 73 07 50 8--5 28 32 03 N:: 0 IS ISSSN
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EDITORIAL QUARK
Montajes: G GENERADOR ENERADOR DE DE M MELODIAS ELODIAS CON SALIDA ALIDA DE DE A AUDIO UDIO CON S AALARMA LARMA C CONTRA ONTRA R REMOLQUE EMOLQUE PPROTECCION ROTECCION DEL DEL B BANCO ANCO DE DE TTRABAJO RABAJO CCONTRA ONTRA C CARGAS ARGAS E ESTATICAS STATICAS LLLAVE LAVE D DIGITAL IGITAL M MULTIFUNCION ULTIFUNCION AL AL TTACTO ACTO
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Kit de Programaci n de P I C s Para la Grabaci n y Verificaci n de Estos Microprocesadores PRIMERA PARTE
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esde hace casi dos años, en Saber Electrónica estamos publicando distintos proyectos que tienen como base a los microprocesadores (microcontroladores) de Microchip que conocemos como PICs. Las constantes consultas de los lectores nos han hecho reflexionar sobre la necesidad de redactar un artículo completo sobre la programación y verificación de estos componentes, indicando además, cómo se emplea el set de instrucciones para obtener óptimos resultados. En esta serie de tres notas le brindaremos todos los conceptos ne-
cesarios para que pueda programar PICs y diseñar sus propios programas. Tendrá todos los componentes necesarios, empleará como programador el utilitario NOPPP que puede hallar sin cargo en Internet y tendrá en un CD ROM preparado específicamente para el caso, una serie de programas para que grabe Ud. mismo sus propios microcontroladores. Por último, si Ud. no quiere comprar cada parte del kit por su cuenta, le ofreceremos la oportunidad de adquirir el KIT COMPLETO (manual de operación, placa de circuito impreso, componentes, programas, etc.) a un precio inferior al que pagaría si comprara cada parte por separado. Por: Ing. Alberto H. Picerno Email:
[email protected] Web: www.editorialquark.com.ar Saber Electrónica Nº 160
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Electr nica y Computaci n E1.1 INTRODUCCION La gran cantidad de e-mails, cartas y llamadas telefónicas recibidas que solicitan aclaraciones sobre la programación de PICs nos ha llevado a generar un artículo especial donde se resuma el modo de diseñar un dispositivo sencillo, cómo se debe cargar el PIC, con qué se lo puede cargar sin gastar dinero en comprar un programador, ni el software correspondiente y cómo armar el dispositivo y probarlo para que funcione muchos años sin problemas. El director de la revista me pidió especialmente que se tratara de un relato claro y al alcance de toda persona con un mínimo de conocimientos. La intención es que no quede una sola duda sobre cómo operar para armar un dispositivo con un PIC, de forma tal que los lectores con menos experiencia en microprocesadores pudieran realizar un proyecto cualquiera como prueba y, por supuesto, siempre con el criterio del gasto mínimo. En una palabra, se trata de generar un nuevo aficionado a los dispositivos con PICs sabiendo que el primer paso no es enseñar a programar sino enseñar a realizar un dispositivo práctico; el interés por la programación seguramente vendrá luego. Yo me imaginé que la mejor manera de explicar todo esto es relatando cómo se concreta el dispositivo, desde la idea inicial hasta la realización práctica, suponiendo que el programa lo diseña otra persona a requerimiento nuestro (es decir que vamos a hacer un paréntesis en nuestra tarea de aprender a programar). ACLARACION DEL AUTOR Cuando comenzamos esta serie de artículos le pedí a todos mis lectores que armaran realmente los dispositivos; porque no existe otra manera de aprender microprocesadores que no sea en forma práctica. Este artículo no es una excepción a la regla; fue escrito para que Ud. arme el dispositivo y no para que lo lea alegremente y deje que otros realicen la experiencia práctica. Por favor, decida si va a tomar el tema en serio, y si la respuesta es sí; no dude en armar el dispositivo propuesto. Si no lo hace es muy probable que en determinado
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momento deje de entender lo que está leyendo y créame que no es culpa mía. Como ya dijera, si Ud. pretende aprender a andar en bicicleta en forma teórica es un firme candidato al yeso.
E1.2 QUE NOS PROPONEMOS ARMAR No tendremos grandes pretensiones sobre el dispositivo a armar, ya que sólo lo tomamos como ejemplo. En principio, un simple circuito que encienda un conjunto de leds en secuencia es suficiente. Es decir que nuestro dispositivo va a tener 4 leds rojos que numeraremos del uno al cuatro. Cuando lo encendamos, se encenderá primero el led 1 por un instante, luego se apagará y se encenderá el dos y así sucesivamente hasta que se enciendan los cuatro leds; posteriormente al apagado del número 4 se vuelve a comenzar una nueva secuencia por el número 1. En principio, el tiempo para completar una secuencia no se considera como algo que debe ser muy preciso y se lo ubica en el rango de medio segundo con posibilidad de variarlo sólo por modificación del programa. El dispositivo debe ser barato y utilizar un PIC 16C84 o 16F84, que cuesta menos de $8, comprado por unidad (posteriormente se pretende desarmar el dispositivo y armar otros; por esa razón se eligieron PICs fácilmente programables y reprogramables). Por otro lado, el circuito debe ser muy simple y con pocos componentes ya que pretendemos armarlo en un protoboard (panel de armado sin soldador). Vamos a suponer que no tenemos un dispositivo programador a nuestra disposición; es decir que deberemos armar también un dispositivo programador de nuestros PICs que se conecte al puerto paralelo de una PC (el puerto de impresora). Nuestra intención es que construya un dispositivo para programar PIC que sea muy sencillo de modo que se pueda armar en el mismo protoboard y que se conectará a la PC por intermedio de una manguera. Como todos sabemos, un dispositivo para una PC (hardware), siempre necesita un programa que lo controle (software).
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Nuestra intención es que Ud. no compre nada más que lo imprescindible; así que vamos a usar un software gratuito llamado NOPPP que puede bajarse por Internet y cuya distribución hemos facilitado hace un tiempo a los compradores de Saber Electrónica (si aún no lo tiene y desea recibirlo sin cargo, contáctese telefónicamente con el departamento de Atención al Cliente al 011-4301-8804 o por e-mail a
[email protected]). Antes de continuar, quiero realizar algunas aclaraciones con respecto a los términos utilizados en este artículo. Cuando decimos “programar” nos estamos refiriendo a diseñar un programa para un PIC y a la persona que realizó ese trabajo la llamamos “programador”; cuando decimos “cargar” nos estaremos refiriendo a llenar con datos la memoria de un PIC y el dispositivo que realiza esta función lo llamaremos “cargador de PICs”. Aunque parezca increíble nuestro amplio idioma no tiene una palabra precisa que diferenciara a la acción del aparato y se suscitaban graves confusiones al leer, por algo tan simple. En realidad, sí estaba acuñado un término práctico para el dispositivo: “quemador de PICs”, pero el mismo sólo se puede aplicar a aquellos PICs que sólo se pueden grabar una sola vez. Por otro lado, el término se puede confundir con un dispositivo que funcionando mal quema a los PIC en lugar de cargarlos, tal como el autor mencionará con respecto a un programador comercial.
E1.3 EL CIRCUITO DEL PROGRAMADOR Un circuito con PIC siempre se compone de dos secciones. El circuito del dispositivo deseado y los necesarios componentes periféricos imprescindibles para que el PIC funcione, a saber clock y reset (la primer sección cambia con cada proyecto, en tanto que la segunda puede ser común a muchos proyectos). Ambos circuitos periféricos tienen diferentes opciones: el clock puede ser a cristal cuando se requiera precisión, o a RC (como en nuestro caso) cuando sólo se requiere que la secuencia de encendido tenga un tiempo aproximado. En cuanto al reset, éste puede ser externo
Kit de Programaci n de PICs mi PC conecto el PIC?. La respeusta es: como mi PC no tiene una conexión prevista para el PIC yo la debo construir. El dispositivo con un zócalo para conectar el PIC e instruirlo se llama genéricamente “Programador de PICs”, pero nosotros en este artículo convenimos en llamarlo “cargador de PICs” y es como un apéndice de nuestra PC, conectado con un cable al puerto paralelo de la misma. Si la PC tiene dos puertos paralelos de salida se usará uno para la impresora y el otro para nuestro programador, si sólo tiene uno, se desconectará provisoriamente la impresora para conectar el programador, o mejor aun, se conectarán ambos dispositivos a través de una caja selectora que se consigue en los negocios de computadoras y se usa para conectar dos impresoras a la misma PC. Ver figura E1.4.1.
Figura 1.3.1 con un pulsador o interno y automático, cada vez que se conecta la alimentación de 5V. Una vez definidas estas cosas se puede dibujar el circuito completo, tal como lo mostramos en la figura E1.3.1. Observemos primero la sección periférica imprescindible. El clock está generado por un oscilador RC realizado con el PIC, R1 y C1 (elegidos para obtener una secuencia completa que dure un segundo aproximadamente), en tanto que el reset se realiza en forma automática, cada vez que se enciende el equipo, por intermedio de R6. Nuestro circuito de aplicación no puede ser más sencillo, sólo utilizamos cuatro LEDs sobre las patas RA0 a RA3 (puerto “A” tomado parcialmente) y sus correspondientes resistores de pull up (resistores a fuente). Nada más simple y fácil de armar en un panel protoboard. ¿Qué ocurriría si compro los componentes, los armo y pruebo directamente el circuito? No va a funcionar porque como el PIC no está instruido para realizar ninguna función y los LEDs van a permanecer todos encendidos. El PIC tiene una memoria interna que debe cargarse con números binarios de 8 dígitos; exactamente tiene 48 posiciones de memoria (numeradas desde el 0 hasta el 2F en números hexadecimales), en donde se le indicará que tarea debe realizar o qué datos fijos debe cargar para ejecutar esas tareas. En nuestro caso activar transistores in-
ternos en algunas patas del puerto “A” (predispuestas como salidas) de modo de generar cortocircuitos momentáneos a masa en forma secuencial.
E1.4 INSTRUYENDO AL REY MICRO El maestro de nuestro PIC recién comprado es nuestra PC, ella le va a enseñar a realizar su trabajo. Pero la PC no tiene un zócalo para PIC, entonces ¿en qué parte de
Si Ud. tiene un mínimo conocimiento sobre computadoras, sabrá que un dispositivo conectado a la PC es totalmente inútil si no está acompañado de un programa instalado en el disco rígido de la misma. En algunos casos se necesitan dos programas, a saber: el driver del dispositivo y un programa de aplicación que utilice dicho dispositivo. En el caso de dispositivos que se conectan en el puerto paralelo, el programa driver no es necesario porque dicho puerto ya está debidamente habilitado pa-
Figura 1.4.1 Saber Electrónica Nº 160
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Electr nica y Computaci n ra usar la impresora. Lo que sí se requiere obligatoriamente, es un software de aplicación del programador que suele proveerlo el fabricante del mismo. Programadores y software de aplicación de los mismos hay muchos. Algunos son muy simples y económicos (tan económicos que muchos se entregan gratuitamente por Internet, es decir que el autor regala el software y da las explicaciones para armar el hardware) y otros son muy complejos y caros. La diferencia entre unos y otros suele ser la posibilidad de aceptar más tipos de PICs (además del 16C84 y 16F84 existen muchos otros) e inclusive microprocesadores o memorias de otras marcas. También se diferencian en la velocidad a la cual cargan el PIC; los hay de alta productividad que trabajan con un elevado flujo de datos y otros más lentos que sólo sirven para tareas de aprendizaje. En nuestro caso vamos a trabajar, como lo hemos hecho desde el comienzo de nuestras notas (Saber Electrónmica Nº 138), con un software que se llama NOPPP, que es absolutamente gratuito y
se puede bajar desde Internet. Este software está previsto para ser usado sólo con los PIC16C84, PIC16C83 y PIC16F84 que son los más utilizados y los únicos que utilizamos en nuestra serie “Educando al rey Micro”. Con respecto al hardware, Ud. puede usar el que propone el autor del software que es muy sencillo o usar otro que le propongo yo más adelante y que tiene algunas ventajas con respecto a una mejor forma de los pulsos de programación. El NOPPP es suficientemente sencillo como para implementarlo en un panel protoboard, pero como es un hardware que deberemos usar más adelante para programar otros PICs conviene armarlo en forma más definitiva utilizando una plaqueta de circuito impreso o una plaqueta ojalillada. Si Ud. sólo desea armar el circuito de este artículo puede armar tanto el cargador como el circuito de aplicación en dos lugares distintos del mismo protoboard. Si quiere algo más definitivo utilice el circuito que le propongo yo, que es bastante más profesional ya que cuenta con
Figura 1.5.1
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un integrado lógico con 6 amplificadores buffers que separa la PC del programador propiamente dicho.
E1.5 LAS SEÑALES DE PROGRAMACION DE UN PIC Si Ud. está acostumbrado a trabajar con memorias serie, no va a tener inconvenientes para entender cómo se programa un PIC y puede saltar esta sección. Si no lo está, lea atentamente esta sección en donde develaremos el misterio de la carga de un programa en nuestro hasta ahora inculto rey. El PIC, como una memoria, tiene una pata que predispone el dispositivo para leer o para escribir. Si la pata 4 del PIC esta a un potencial comprendido entre 13 y 14 V, el PIC está preparado para escribir los datos que provienen de la PC. Si la pata 4 está por debajo de 6V, el dispositivo está previsto para ser leído. Los datos a leer o escribir se ponen/obtienen de la pata 13 del PIC con la pata 12 del mismo que opera como clock. Aquellos que conocen el proceso de carga de datos en una memoria serie, no tendrán mayores inconveniente en entender la frase anterior. Para aquellos que no conocen el proceso explicamos lo siguiente: Un PIC se lee/escribe accediendo a las diferentes posiciones de memoria por la misma pata por la que se obtienen/ingresan los datos (la pata 13). La señal primero elige la posición de memoria a ser leída/escrita, y luego que esa posición está accesible se escriben/leen los datos. El clock que se coloca en la pata 12 sirve para indicar en qué momento se debe transferir la información. Los datos pueden estar sobre la pata 13 todo el tiempo que Ud. desee, ya que no serán ni leídos ni escritos por la PC hasta que se produzca un cambio de estado (de alto para bajo) en la pata 12. Al autor le gusta explicar estos hechos haciendo un paralelo con la ejecución de un penal. El jugador 13 pone la pelota pero hasta que el 12 no la patea no sabemos si será gol. El juzgamiento lo realiza el juez que anulará el penal si no coincide con su silbato ya sea que esté convertido o no. En la figura E1.5.1 mostramos las for-
Kit de Programaci n de PICs el primer dato o el primer pulso de clock. También hay un tiempo mínimo para la permanencia de un dato en la entrada (la representación usada para un dato significa que el mismo puede ser alto o bajo, depende del bit que se esté grabando). Lo que no hay es un tiempo máximo pero evidentemente cuando mayor es este tiempo más lenta será la carga del programa. El tiempo más adecuado depende de factores tales como el largo del cable utilizado para conectar el programador a la PC. Si el cable es largo, los pulsos tienden a deformarse y atenuarse, sobre todo cuando son de corta duración (100nS equivalen a una frecuencia de 10MHz). Para evitar problemas, todos los programadores trabajan a velocidades inferiores a la máxima, sobre todo considerando que la capacidad de memoria no es muy grande y para el uso no comercial no son imprescindibles grandes velocidades de grabación.
Figura 1.5.2
mas de señal indicadas por Microchip para leer/grabar un PIC. El lector observará que dentro del comando existe una primera sección de 6 bits que indica la posición de memoria a ser leída/escrita y luego la línea de datos permanece en estado de alta impedancia por un intervalo de tiempo que depende de la operación (durante ese tiempo el clock está apagado). Por último ingresan/egresan los datos. Las conexiones de fuente y las señales deben ser aplicadas según una secuencia predeterminada que debe respetarse invariablemente. Los nombres de las señales se aclaran en la figura E1.5.2. A) El primer paso es colocar el PIC en el zócalo del programador con señales y fuentes a potencial de masa. B) Levantar la tensión de fuente VDD a un potencial de 5V ± 0,2V por la pata 14 (VDD). C) Levantar la tensión de fuente VPP a un potencial de 13V ± 0,3V por la pata 4 (MCLR NEGADO). D) Esperar en esas condiciones un tiempo superior a 1mS. E) Posicionar el primer dato en la pata 13 (RB7) con un potencial alto (mayor a 4 V) o bajo (menor a 1V).
F) Cuando la pata 12 (RB6) pase a un estado bajo, inferior a 1V, el dato se carga en la memoria. G) Continuar cargando los datos con el mismo criterio a un ritmo tal que el dato este presente por lo menos durante 100nS. H) Cuando todos los datos fueron cargados se debe esperar 1 segundo. I) Desconectar la fuente de 13V. J) Desconectar la fuente de 5V. K) Retirar el micro grabado.
E1.6 PREDISPOSICION DE UN PIC
Por sobre todas las cosas debe respetarse el criterio de no sacar un PIC de su zócalo con las fuentes conectadas, porque puede desprogramarse o, peor aun, dañarse definitivamente. También es muy importante respetar las tensiones de fuente y no demorar la llegada de datos, luego conectar VPP (porque podrían cargarse datos falsos por interferencias electromagnéticas). Como usted puede observar de la descripción anterior la entrada RB6 es utilizada como clock y la RB7 como entrada de datos en una clásica operación de transferencia de datos en serie. Observe que hay un tiempo entre el momento en que MCLR NEGADO sale de la condición de reset hasta que aparece
Un cargador de PIC debe permitir también una operación de verificación para cuando el usuario tiene dudas respecto de la condición de un determinado PIC (vacio o lleno). Solo que el programa almacenado debe ser inviolable en caso de que la persona que lo cargó así lo haya dispuesto. Esto se llama predisponer el PIC y no sólo se lo predispone para hacerlo inviolable, sino que además se determinan otros importantes parámetros de funcionamiento como por ejemplo que esté predispuesto para un clock a RC o que contenga un temporizador de reset interno. Las predisposiciones no forman parte del programa del PIC aunque pueden incluirse junto con éste. Algunos cargadores de PICs preguntan sobre la predisposición antes de grabar el PIC. La pregunta sobre la predisposición deseada aparece en la pantalla de la PC y uno elige de un menú de opciones. En otros casos, las predisposiciones se escriben antes del programa en una secuencia perfectamente predeterminada que debe respetarse a ultranza. Las predisposiciones son tres y las vamos a analizar por orden:
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Electr nica y Computaci n Figura 1.7.1
a) La prohibición de lectura. El PIC se programa pero el programa no puede ser leído. Cada tanto aparece información en Internet sobre alguna empresa dedicada a leer PICs protegidos. Lo cierto es que todas las investigaciones del autor terminaron en el pedido de dinero adelantado, sin ninguna garantía de entrega de la información con posterioridad; por lo que el autor considera que se trata de un moderno cuento del tío. En una de esas supuestas empresas no me solicitaron ningún dinero por adelantado, así que presuroso envié un PIC cargado con un programa que yo mismo protegí. Un mes después y cansado de enviar e-mails que solicitaban respuesta o la devolución del PIC, me di cuenta de que la ganancia de esa empresa estaba en los PICs que recibían gratuitamente de tontos como yo. Aclaremos que el programa protegido no se puede leer, pero el PIC se puede volver a grabar. El autor escuchó también una especie que dice que el PIC 16Fxx fue creado por una supuesta filtración en el secreto del programa de los PIC 16Cxx, pero el autor no tiene pruebas de la certeza de esta noticia. b) Habilitación del timer de reset. En el pinup del PIC se puede observar que la pata llamada MCLR negado (4) tiene un doble uso. En principio sirve para predis-
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poner el PIC en grabación o lectura, como ya fuera comentado; pero cuando su tensión cae por debajo de 1V, el PIC se resetea y comienza la lectura del programa por el principio. Este tipo de reset se llama reset a pulsador y se utiliza para provocar alguna acción como, por ejemplo, comenzar una secuencia de encendidos de LEDS o encender un LED por un tiempo predeterminado. Este modo de funcionamiento requiere una acción externa de reset (apretar un pulsador). La misma acción de reset se puede conseguir en forma automática cada vez que se conecta la fuente de 5V. Este modo de trabajar sólo requiere que la pata MCLR (pata 4) esté permanentemente conectada a 5V (con un puente o un resistor de 1kΩ) y que el PIC esté predispuesto con el Power-up Timer en ON (temporizador de encendido conectado). Cuando el temporizador está habilitado, luego de conectar la fuente de 5V, comienza un conteo interno (que dura 72ms) durante el cual el PIC pone todas sus compuertas internas en cero (reset) y recién después comienza a efectuar los pasos que le indica el programa. A propósito, el nombre MCLR proviene de MASTER CLEAR (literalmente, limpiador maestro). c) Circuito de vigilancia (perro guardián). En realidad el PIC tiene un reset
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extra que opera luego de un cierto tiempo si no se realiza la operación final del programa. Es como una especie de rutina automática de descongelamiento que opera en caso de falla del programa. Eventualmente puede ingresar algún pulso de energía al sistema que envíe al programa a un loop (rizo) eterno (una derivación o camino cerrado sobre sí mismo). Una vez que el programa ingresó en ese camino no puede salir de él salvo que se produzca un reset. Si pasa un tiempo considerable sin que se llegue a la última sentencia del programa, el PIC analiza su predisposición y si el Watchdog timer (literalmente perro guardián) está habilitado provoca un reset programado. En los programas más simples y donde se producen loops infinitos a propósito (de los que sólo se sale tocando un pulsador), se suele dejar el perro guardián desconectado para evitar un funcionamiento errático. Cada cargador de programas tiene un software diferente y esto implica que las predisposiciones anteriores, también llamadas fusibles de predisposición se accionen con sentencias diferentes que serán explicadas más adelante.
E1.7 EL CARGADOR DE PICs MAS SENCILLO EL NOPPP El NOPPP es un software para un cargador muy simple y efectivo. Realmente no tiene defectos importantes y nos permite cargar los PIC 16C83, 16C84 y 16F84 en forma muy económica ya que el hardware correspondiente sólo requiere dos diodos rápidos de señal, un BC548 y 4 resistores, además de una fuente regulada doble de 13 y 5V y un conector para el puerto paralelo de la PC. Más adelante veremos el circuito completo pero para entender el funcionamiento del cargador de programas nada mejor que el circuito simplificado de la figura E1.7.1. A propósito, el nombre del software proviene de las iniciales de NO Piece Programer Pic, es decir: programador para PIC sin piezas en alusión a los muy pocos componentes que requiere. Las patas de comunicación con el puerto paralelo de la PC están indicadas como 1J1, 2J1, etc., ya con J1 designamos
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Figura 1.7.2 al conector de entrada y el número inicial indica a qué pata se dirige el cable (también incluimos el color del mismo). Los datos (oscilando de 0 o 5V) ingresan en sucesión por el cable 14J1 y, atravesando el resistor R2, llegan a la pata 13 del PIC. La pata 13 perteneciente al puerto “B” se comporta como una pata de entrada de datos en tanto el cable 2J1 se encuentra en el estado bajo es decir que la pata 4 Vpp está a un potencial de 13V aproximadamente. Al mismo tiempo, el cable 17J1 se manda a potencial de masa para que los datos entrantes no salgan a su vez por el cable 11J1; de este modo, el diodo D1 no permite que el potencial del cable supere la tensión de barrera del diodo (es decir que el diodo D1 opera como una llave). Como ya sabemos los datos deben ser validados por medio de un cambio de estado de la señal de clock que ingresa desde la PC por el cable 1J1. Fórmese una imagen mental del flujo de datos. Piense en la PC como si bombeara datos al PIC por el cable 14J1; el PIC, para no inflarse, los devuelve por el cable 11J1. En realidad, los datos ingresan por la pata 13 del PIC y se instalan en la memoria; pero a continuación, el programa de carga verifica que el dato esté en la posición de memoria correspondiente y si así ocurre, se habilita la carga del siguiente dato. La secuencia es tal que:
A) se direcciona una posición de la memoria, B) se graba, C) se verifica esta última grabación y si es correcta, D) se habilita al programa para cargar el siguiente dato. De acuerdo al programa de carga, si falla la carga de un dato se puede seguir con los otros y al final se intenta la carga del dato que no se cargó. En otros, una falla de verificación significa que el programa debe volver a cargarse completo. Ahora que conocemos el funcionamiento del cargador de programas NOPPP vamos a completar el circuito con una fuente de alimentación y el conector para PC. Ver figura E1.7.2. Observe que las fuentes están conformadas por dos reguladores de 5 y de 12V pero, como necesitamos un regulador de 13V, realizamos una pequeña modificación en el regulador de 12V; agregando los diodos D1 y D2 la tensión de salida se incrementa a un valor de 13,2V. El otro cambio importante es el agregado de capacitores de filtro que, como Ud. observa, siempre se ubican de a dos: un electrolítico para filtrar las bajas frecuencias y un cerámico disco para las altas frecuencias. Por último se agrega un conector del tipo DB21 macho para conectar el dispositivo directamente a la salida de la impre-
sora de una PC. En el circuito dibujamos el conector visto por el lado de las patas de conexiones y el código de colores de cable adecuado para usar un cable plano de 5 hilos (negro, marrón, rojo, naranja y amarillo) al cual se le retuerce por encima otro de color blanco que opera como masa y blindaje. Todo este circuito es sumamente sencillo y si Ud. sólo quiere conocer los PICs mediante este manual técnico, pero no se va dedicar a trabajar permanentemente con ellos, puede armarlo en un módulo de armado sin soldaduras (protoboard) junto con el circuito de un destellador rítmico. La intención es armar el cargador de programas, cargarle el programa de un destellador rítmico, colocar el PIC en el circuito de prueba y observar el funcionamiento. Luego, modificar algo del programa, recargar el PIC y observar el resultado sobre el circuito de aplicación. ✪
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Ayuda al Principiante
A YUDA AL P RINCIPIANTE
F UNCIONAMIENTO DEL H ORNO A M ICROONDAS Basados en documentación técnica de la empresa National, preparamos un interesante artículo en el que se analiza el principio de funcionamiento del horno a microondas, con consejos para técnicos e instaladores o, simplemente, para los lectores que pretendan adquirir uno para su propio hogar.
l hecho de que las ondas de radio transportan energía ya es del conocimiento de todos los que tienen contactos con transmisores de radio de cierta potencia. Y todos saben muy bien que un toque accidental en un circuito que trabaje con RF de gran intensidad puede no causar un choque, pero sí quemaduras, incluso graves. El calentamiento provocado por las ondas de radio también fue observado por los operadores de grandes estaciones de radar como, por ejemplo, los americanos en Groenlandia, que se calientan ante las potentes antenas que irradian millones de watt de microondas en la dirección de donde podría venir un eventual ataque ruso. Estudios hechos con seres vivos revelan que las ondas de determinadas longitudes pueden penetrar profundamente en los tejidos vivos y provocar un calentamiento. Este calentamiento es peligroso, pues puede destruir estos tejidos vivos, motivo por el cual la exposición de personas o animales a radiaciones de gran intensidad es muy peligrosa. Por ota parte, si se trata de tejidos
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muertos, el efecto de calentamiento provocado por las ondas de radio de longitud muy pequeña pueden hasta tener utilidad en el campo doméstico. Aplicando una buena potencia de radiación de alta frecuencia en los alimentos, podemos cocinarlos con mucha facilidad y eficiencia. Lo interesante de todo esto es que sólo podemos tener este tipo de aparato doméstico hoy, porque durante varios años los esfuerzos de guerra orientaron la investigación y el desarrollo hacia un dispositivo de uso exclusivamente militar capaz
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Fig. 1
de producir microondas en gran cantidad. Este dispositivo, que analizaremos más adelante, es la válvula Magnetrón, el corazón de los sistemas de radar.
Calentamiento por microondas En un cuerpo cualquiera en estado neutro, normalmente la electricidad no se manifiesta porque sus moléculas, que son polarizadas, tienen una distribución que, en el todo, neutraliza las cargas (figura 1). Mientras tanto, tales moléculas polarizadas pueden fácilmente ser orientadas por la acción de campos eléctricos externos. En la figura 2 mostramos lo que ocurre con las moléculas de un cuerpo cuando son sometidas a la acción de un fuerte campo eléctrico. Si invertimos la polaridad del campo eléctrico, la tendencia de las moléculas es modificar su posición de modo de orientarse conforme a la nueva acción del campo (figura 3). ¿Qué ocurriría si el campo estuviera cambiando constantemente de polaridad, como en el caso de la aplicación de una
Ayuda al Principiante Fig. 2
Fig. 3
Fig. 6
señal de radiofrecuencia (RF), por ejemplo? La respuesta es que las moléculas cambiarían de posición rápidamente, intentando acompañar las modificaciones del campo y, en consecuencia, habría producción de calor. El material se calentaría en función de la energía gastada en el proceso por la propia vibración de sus moléculas (figura 4). Note que si este material fuera un alimento, su cocción ocurriría de una manera bien diferente a la convencional. En el cocimiento común, el alimento es calentado a partir de una fuente externa de calor. Este calor debe penetrar en el alimento sólido o propagarse por convección, si es líquido. De resultas, el calentamiento no ocurre de modo uniforme. Si tenemos un alimento sólido, la tendencia es que las partes exter-
nas se calientan antes que las internas. En el caso de una pieza grande de carne, por ejemplo, puede ocurrir que la parte externa esté perfectamente cocida (o quemada) mientras que la interna todavía no haya recibido suficiente calor (figura 5). En el cocimiento por radiofrecuencia, por la acción de un campo eléctrico fuerte, las moléculas del alimento vibran todas con la misma intensidad y al mismo tiempo, esto genera calor uniforme. Significa que la temperatura sube hasta el valor necesario para el cocimiento en toda la extensión del cuerpo, al mismo tiempo (figura 6). Para que ocurra el proceso indicado, no se puede usar cualquier tipo de señal de RF. Para penetrar en los alimentos y producir calor, la frecuencia debe ser elevada en la faja de las microondas y a una potencia considerable. Los hornos de National utilizan una frecuencia que corresponde a una longitud de onda de 12,24 cm. La potencia máxima de la señal generada es del orden de los 700 watt. Para producir una señal en esta frecuencia, que corresponde a la gama de las microondas, con la potencia indicada, se necesitan dispositivos especiales. El horno, específicamente, debe estar dotado de todos los sistemas de seguridad para evitar que el usuario reciba directamente esta radiación. Veamos, entonces, cómo funciona el circuito del horno propiamente dicho.
El magnetrón En los circuitos de transmisores comunes, que generan señales de radiofrecuencias en gamas más bajas, empleamos
Fig. 4
Fig. 3
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Funcionamiento del Horno a Microondas
Fig. 7 Fig. 8
Fig. 9 normalmente válvulas y transistores. Mientras tanto, para generar frecuencias del orden exigido para la cocción de alimentos en un horno de microondas,
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las válvulas y transistores comunes no funcionan. Lo que ocurre es que la frecuencia es tan elevada que no hay tiempo en un ciclo, para que el haz de electrones o los portadores de carga atraviesen el dispositivo que los controla (figura 7). Existen, por lo tanto, límites para la operación de válvulas comunes y transistores en lo que se refiere a la frecuencia máxima que generan. Para producir señales de potencia elevada en la gama de microondas se utiliza la válvula magnetrón, de cavidad resonante.
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Esta válvula fue desarrollada originalmente a partir de la válvula Klystron, en la Universidad de Birmingham (Inglaterra), por el profesor M. L. Oliphant, en el otoño de 1939. La idea básica es utilizar la válvula para producir señales de potencias elevadas en la gama de microondas para los sistemas de radar que todavía no estaban suficientemente desarrollados. En la figura 8 tenemos el diseño en corte de un magnetrón, como el que se usa en un horno de microondas. Entonces, tenemos un ánodo, que es una pieza de hierro hueca con diversas cavidades, cuyas dimensiones son función de la longitud de onda de la señal que debe ser generada. Estas cavidades poseen aletas en número par que apuntan hacia un filamento. La antena está conectada a las aletas del ánodo. Cuando ocurre la conducción por la cavidad, tiene comportamiento de inductor, en cuanto que su abertura es equivalente a una capacitancia, así se establece un circuito resonante en la frecuencia generada. Para operar el magnetrón es preciso conectar una fuente de alta tensión, de aproximadamente 4.000 volt. El polo positivo va al ánodo y el negativo al cátodo. La alta tensión es producida por un transformador convencional y por un sistema duplicador de la tensión. El funcionamiento de la válvula como osciladora puede ser analizado de la siguiente manera. Si ninguna fuerza adicional actuase sobre el haz de electrones en el interior de la válvula, habría un flujo simple del cátodo hacia el ánodo, como muestra la figura 9. Sin embargo, existen potentes imanes que actúan sobre el haz de electrones, que tiende entonces a describir una espiral, como muestra la figura 10. El movimiento de los electrones es responsable de la inducción de una corriente alternada en las cavidades, como
Ayuda al Principiante Fig. 10
Fig. 12
Fig. 11 en el proceso puede ser retirada a través del terminal de la antena.
muestra la figura 11. Cuando un electrón se aproxima al segmento entre dos cavidades, son inducidas cargas eléctricas en el segmento, como muestra la figura 12. Los movimientos de los electrones y la inducción de las cargas pueden ser analizadas como si existiesen circuitos resonantes en los segmentos, como muestra la figura 13. En la práctica, la inducción de las cargas no ocurre por electrones aislados. Los electrones hacen una espiral, tomando la forma de una rueda con rayos, conforme muestra la figura 14, con eso induce cargas mucho mayores y genera potencias elevadas. Los circuitos resonantes son, entonces, constantemente excitados y se mantienen en oscilación en la frecuencia que les corresponde. La energía generada
Circuito práctico En la figura 15 tenemos un circuito típico de horno de microondas, donde el
magnetrón es alimentado por un duplicador de media onda. Los choques de RF en los filamentos del magnetrón, así como los capacitores, son utilizados para eliminar las interferencias, que pueden causar problemas en aparatos de radio y televisión. El transformador tiene una tensión de
Fig. 15
Fig. 13
Fig. 14 Saber Electrónica Nº 160
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Funcionamiento del Horno a Microondas horno, cosas que absorban la energía irradiada; si esto no ocurre, esta energía puede volver al magnetrón y causarle daños. No se debe, pues, operar con el horno vacío ni con objetos que reflejen totalmente las microondas (metales, por ejemplo) en su interior.
Fig. 16
Comportamiento de las microondas Las microondas se comportan
Fig. 17
secundario del orden de los 2.000 volt y potencia del orden de los 1.000 watt, lo que da aproximadamente 500mA de corriente. El resistor de drenaje en paralelo con el capacitor tiene una función importante: cuando el horno es desconectado, este capacitor puede mantener una carga de alta tensión. Con el resistor, esta carga es drenada, proceso que demora aproximadamente 30 segundos en completarse. El técnico, sin embargo, nunca debe confiar totalmente en este resistor y descargará siempre el capacitor antes de trabajar en el circuito. La figura 16 muestra cómo se instala el magnetrón dentro del horno. Las señales son conducidas por una guía de ondas hasta la cavidad del horno donde existen palas agitadoras cuya finalidad es esparcir las ondas de modo uniforme, a fin de que alcancen todo el alimento. El horno debe ser hecho de material que refleje totalmente estas radiaciones, para evitar que las personas del lado de afuera del mismo lleguen a ser alcanzadas. Note el lector, entretanto, que deben obligatoriamente existir en el interior del
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de modo bastante semejante a la luz, que también es una forma de radiación electromagnética. Existen, pues, cuerpos que son transparentes, traslúcidos u opacos, en relación a las microondas como en el caso de la luz. Los cuerpos transparentes a las microondas, como el papel, el vidrio, la loza, los plásticos, etc., son los que no afectan su propagación.
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Si colocamos alimentos en recipientes de estos materiales, las ondas, atravesándolos, llegarán directamente a los alimentos y producirán el efecto deseado (figura 17). Los cuerpos traslúcidos son aquellos en los que la radiación penetra, se difunde en su interior y es absorbida. Un ejemplo de cuerpo traslúcido es el vidrio lechoso. Para las microondas son los alimentos que se cocinan. Finalmente, tenemos los cuerpos opacos que reflejan esa radiación, sin dejarla penetrar, como en el caso de los metales. Para el caso de los alimentos es preciso además tener en cuenta el grado de profundidad de penetración de las microondas. Lo que ocurre es que, a medida que las microondas penetran en el alimento, su energía es absorbida, por lo tanto, hay una reducción de su intensidad. Este grado de penetración depende tanto de la naturaleza del material, que absorbe las microondas, como de su frecuencia. El valor numérico de este grado de penetración es expresado para el punto en que la intensidad de las microondas decae al 37% del valor inicial. Para los hornos de 2.450MHz, el grado de penetración en la carne es de aproximadamente 2 a 3 cm y para otras comidas, de 5 a 7 cm. Esto significa que los trozos grandes de alimentos congelados o aves precisan, por lo menos, de 15 minutos de cocción para quedar a punto. ✪
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Cuaderno del T cnico Reparador
Curso de Reproductores de CD Lecci n 11 EL MODO DE REPRODUCCION Ing. Alberto H. Picerno Ing. en Electr nica UTN - Miembro del Cuerpo docente de APAE E-mail:
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EN EL ARTICULO ANTERIOR TERMINAMOS DE ANALIZAR EL SERVO DE FOCO. EN ESTE COMENZAMOS EL ANALISIS DEL SERVO DE TRACKING EN SUS DOS MODALIDADES DE TRABAJO: EL MODO DE REPRODUCCION NORMAL Y EL MODO POR SALTO O DE BUSQUEDA DE TEMAS. 11.1 INTRODUCCION Así como el servo de foco tenia dos modalidades de trabajo, búsqueda y reproducción (también llamadas de lazo abierto o cerrado; el servo de tracking tiene dos modalidades: modo normal y modo por salto. En el modo normal los surcos se exploran tal y como lo previera el editor del disco, comenzando por el primer surco del primer tema y terminando en el último surco del último tema. Normalmente el usuario utiliza algún modo programado de reproducción, en donde él decide en qué secuencia desea reproducir los temas. Por ejemplo puede decidir que el último tema del disco se ejecute primero y luego se ejecute en el orden en que fueron grabados desde el primero al décimo. Esta sencilla disposición pone en funcionamiento una gran cantidad de prestaciones del sistema CD, que deberemos analizar una a una. Lo fundamental es que el lector reconozca cómo se realiza esa ejecución programada sin que le quede una sola duda al respecto. Recuerde que la lectura del disco no puede comenzar, si el sistema no leyó la TOC; en efecto lo primero que debe ocurrir es la lectura de la TOC y tan importante es este hecho, que la TOC se encuentra grabada por triplicado (método de la redundancia total). Cuando el sistema tiene leída y corregida la TOC, sabe en qué secuencia están grabados los temas,
cuánto dura cada uno, cuántos temas hay y algunos datos más sobre el tipo de grabación empleado en cada tema. Piense en la importancia fundamental que tiene la lectura de la TOC, que su información se graba por triplicado y que el microprocesador analiza los datos homónimos de las tres TOC y decide por mayoría en caso de que no exista coincidencia. Con la TOC reconstruida, el microprocesador presenta todos estos datos en una pantalla resumida, para que el usuario pueda tomar sus decisiones. Ver figura 11.1.1 En esta pantalla, nuestro usuario puede observar que el disco a reproducir tiene por ejemplo 15 temas y puede programar la secuencia de reproducción empleando la misma pantalla. Luego pulsará play para comenzar a reproducir. En ese preciso momento el microprocesador observará que debe comenzar a reproducir el tema 15, controlará en qué surco se encuentra el silencio anterior a dicho tema y en qué surco se encuentra estacionado y calculará un
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salto de cierta cantidad de surcos (en realidad calculará varios saltos de 100 surcos, varios otros de 10 y algunos de un surco). Una vez realizado el cálculo procederá a encender el láser, buscar el foco, hacer girar el disco y realizar el salto. Una vez que el pick-up está ubicado en su nueva posición procede a leer el número de surco sobre el que se encuentra ubicado (la grabación siempre se presenta de a pares, sonido, datos de ubicación del sonido, canal izquierdo o derecho, etc.). Si el microprocesador comprueba que está bien ubica-
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do, desconecta el muting y podremos escuchar el deseado tema 15. Pero si el microprocesador comprueba que está sobre un surco equivocado, en lugar de abrir el audio, calcula un nuevo salto y lo ejecuta. De este modo sólo se producirá la apertura del audio sobre el surco solicitado. Si el sistema no funciona correctamente, el sonido no se abrirá pero jamás se reproducirá un surco equivocado. En la figura 11.1.2 graficamos cómo se produce el modo de búsqueda de temas. Ahora que el sistema colocó el láser sobre el surco deseado, comienza la llamada exploración normal. El disco está girando y la lente se debe mantener a la altura correcta para lograr el enfoque óptimo y exactamente sobre el centro del surco hipotético o por lo menos muy cerca del mismo. Observe que la corrección debe ser permanente, dada la curvatura del surco; el problema es similar al que ocurría en un disco long play de vinilo, sólo que en ese caso era la fuerza de la gravedad (actuante sobre las paredes oblicuas del surco), que se encargaba de guiar la púa. Ver figura 11.1.3. En un CD, el pick-up óptico no toca de ningún modo el disco en forma mecánica; como sabemos, la única interacción pickup disco ocurre a través del rayo láser y los fotodiodos de tracking E y F (existen dispositivos muy antiguos llamados “de simple haz” que realizan el control de tracking con los 4 fotodiodos centrales y otros muy mo-
Curso de Reproductores de CD
dernos que tienen un sistema de 3 fotodiodos, pero ambos tienen una inserción tan pequeña en el mercado que no tiene sentido estudiarlos en detalle). 11.2 FALLA DEL SERVO DE TRACKING Aún no conocemos en detalle cómo funciona el servo de tracking; pero para reforzar los conceptos teóricos del funcionamiento del servo de tracking, es conveniente explicar ahora qué fallas ocurren cuando el servo de tracking no funciona o lo hace defectuosamente. La primera manifestación de un servo de tracking defectuoso se presenta en la lectura de la TOC. En efecto para las acciones anteriores el sistema no necesita leer el surco (encendido del láser, medición de la intensidad de luz retornada, búsqueda de foco). Recién cuando FOK y FZC confirman que el foco es correcto, el disco comienza a moverse en forma brusca con una acción llamada patada de arranque o quick (literalmente la patada del motociclista que pone en marcha el motor). Con la patada de arranque, el disco gira a una velocidad mayor que la necesaria para mantener un flujo de datos adecuado pero el servo de foco se mantiene atento porque por rozamiento la velocidad se va a reducir hasta que llega a un valor cercano al nor mal, momento donde comienza a ac-
tuar manteniendo constante el flujo de datos (observe el lector que no decimos la velocidad de rotación sino el flujo de datos; más adelante cuando se analice el servo de velocidad se aclarará la diferencia). Ver figura 11.2.1 De cualquier modo un reproductor puede tener deficiencias en el control de velocidad o en la lectura de datos y sin embargo puede leer perfectamente la TOC. Esto ocurre porque la lectura de la TOC no necesita realizarse en un tiempo determinado, ya que no estamos reproduciendo un tema musical que requiera un flujo constante de datos; por otro lado, la lectura por triplicado es sumamente efectiva y puede corregir fallas importantes de lectura por un funcionamiento defectuoso de los servos o por agotamiento del pick-up. A veces nos encontramos con aparatos que demoran en leer la TOC pero que terminan leyéndola y presentando la información correspondiente sobre el display pero que luego no son capaces de reproducir el primer tema cuando pulsamos PLAY. Lo que ocurre es que simplemente la perdida de datos es tan grande que el decodificador no puede mantener un flujo de datos adecuado para reconstruir la señal de audio analógica y, por lo tanto, no se levanta el MUTE y el reproductor permanece en silencio. Esta es una condición muy variable y es posible que el reproductor reaccione de muy diversas maneras: si la pérdida se encuentra en el límite del funcionamiento puede ocurrir que el audio se abra esporá-
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Cuaderno del T cnico Reparador dicamente y se genere un audio entrecortado o puede ocurrir que algunos temas puedan leerse y otros no (las fallas de grabación se acentúan en un reproductor deficiente). También puede ocurrir que el servo de velocidad funcione incorrectamente: acelere y frene el disco y hasta, inclusive, lo haga girar al revés. Lo que ocurre es que el sistema de CD siempre trata de mantener constante el flujo de datos y, si se pierden datos, el sistema se equivoca y aumenta la velocidad de rotación; esto hace que la señal de entrada sea aun de mayor frecuencia y, por lo tanto, se pierden más datos y el sistema tratando de recuperarlos aumenta la velocidad. Observe que se trata de un proceso degenerativo que pronto termina, cuando el microprocesador ordena que se aborte la operación de lectura. Por lo tanto una falla en el servo de tracking se manifiesta de la siguiente manera: A) el disco gira pero no se llega a leer la TOC; B) luego de varios intentos se llega a leer la TOC o; C) el disco gira y el sistema lee la TOC de inmediato pero cuando se aprieta PLAY ocurre alguna de las siguientes alternativas: 1) el disco gira pero luego se detiene y el display indica “no disc”, 2) el disco gira y se escucha audio con algunos cortes, 3) el disco gira y se escucha audio en forma entrecortada hasta que se detiene definitivamente. Estas fallas no siempre se deben a un problema en el servo de tracking. En efecto los reparadores tiene tendencias a considerar que si el disco giró es porque el servo de foco funciona correctamente y está libre de toda sospecha. En efecto es probable que el servo de foco no tenga fallas, pero cuando el disco comienza a girar, el servo de foco se ve sometido a mayores requerimientos que cuando el disco estaba detenido y puede ocurrir que presente una falla menor, que se manifiesta sólo cuando el disco gira. Por otro lado, es posible que los servos de foco y de tracking funcionen a la perfección; pero falle el servo de velocidad (CLV) o el driver del motor de rotación, de modo que
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el flujo de datos es inadecuado (muy bajo o muy alto). Como vemos no es simple realizar un diagnóstico preciso y un buen técnico requerirá de la aplicación de un método y de discos y aparatos de prueba para determinar a ciencia cierta en cuál o en cuáles de los servos se encuentra una falla. Digamos de paso que éste es el problema fundamental del reparador de reproductores: determinar cuál de los servos es el que presenta la falla. La respuesta no es simple y el lector deberá seguir paso a paso nuestro curso en donde daremos todas las indicaciones que nos permitirán aclarar éste y otros problemas que se puedan presentar. 11.3 EL SIMIL DEL AVION FUMIGADOR En todos mis cursos utilizo un símil para que al alumno le quede claro el proceso de lectura óptica de los surcos de un disco CD. Imagínese que Ud. es el piloto de un avión fumigador que debe rociar un campo sembrado de una manera muy particular con un solo surco en forma de espiral divergente. Para rociar el campo, Ud. debe ubicar el avión a una altura de 10 metros exactos por encima del surco. Ni más alto porque el viento dispersa el insecticida, ni más bajo porque no cubriría todo el surco o existiría la posibilidad de un choque. Por otro lado, el piloto debe observar que el avión se encuentre directamente arriba del surco para no rociar el campo existente entre dos brazos contiguos de la espiral. Además, el piloto debe observar que el avión se mueva a la velocidad correcta para rociar una determinada cantidad de litros por metro cuadrado de insecticida.
Curso de Reproductores de CD
Todas las decisiones del piloto deben ser tomadas por observación visual del surco. Mirando la línea del horizonte, determinará la posición de su avión (cobrando o perdiendo altura) y mirando a ambos lados de la cabina, determinará la posición sobre el centro del surco y la altura sobre el mismo; por último, observando las plantas sobre el surco, deberá apreciar la velocidad del avión y controlar que pase una determinada cantidad de plantas por segundo (flujo de plantas) en promedio, ya que, por supuesto, las plantas no están plantadas a distancia precisa una de otra. El modo en que el piloto explore el campo depende del estado del avión y de la capacidad de manejo del piloto. Veamos cómo se mantiene la altura, aunque en realidad nos interesa el tema de la posición sobre el surco (tracking). El piloto observa la línea del horizonte para saber si su avión baja o sube y aprecia la distancia al suelo para saber si debe variar la altura. El suelo está muy lejos de ser perfectamente horizontal, es decir que la tierra tiene hondonadas y mesetas que el piloto debe compensar variando el timón de altura. Desde que aprecia un montículo, hasta que opera el timón, pasa un tiempo que depende de sus reflejos y luego todo depende del carácter y la pericia del piloto; si es de carácter nervioso, seguramente sobrecompensará las correcciones y deberá realizar otras que compensen las primeras. Seguramente realizará una corrección de altura en forma oscilatoria como lo indica la figura 11.3.1. En cambio un piloto muy lento demora-
rá un tiempo mayor del normal en realizar una corrección y su curva de corrección será muy similar a la de la figura 11.3.2., evidentemente un piloto normal será un caso intermedio entre los tratados. Con respecto a la posición sobre el surco, ocurre algo similar: el piloto controla la aparición de las plantas por uno u otro lado de la cabina. Si aparecen plantas por la izquierda, girará el volante hacia el mismo lado y viceversa. Las correcciones también pueden ser excesivas o lentas y se generarán curvas similares a las anteriores. Antes dijimos que la curva de altura o dirección dependía también del estado del avión. En efecto, los timones de dirección y altura estarán en posición central si el avión no tiene fallas de construcción, pero la más leve alteración en las formas aerodinámicas generará una fuerza que el piloto deberá compensar con el timón de dirección o de altura. Es decir que el piloto no sólo debe corregir los apartamientos de altura y posición sino los errores de su propio avión. Cuando los errores propios son muy importantes seguramente el piloto no podrá controlarlos y el avión necesitará un mantenimiento para seguir fumigando dentro los niveles habituales de error. En nuestro reproductor existen prácticamente todos los controles que posee el avión. Por ejemplo, tenemos los controles de bias de foco y de bias de tracking que compensan los errores del sistema (en este caso error en la posición de reposo de la lente con respecto al punto de foco y posición sobre el surco óptimos). También existen los controles de ganancia de foco y de tracking que determinan la ganancia para evitar sobrecorrecciones y oscilaciones. Por último, existe un control llamado
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Cuaderno del T cnico Reparador VCO que podemos asimilar al de ajuste de la velocidad del avión. En nuestro reproductor, el piloto real está reemplazado por sistemas automáticos que mantienen a la lente en posición con mayor o menor precisión de acuerdo a sus parámetros de diseño. No todos saben, que sólo algunos servos están diseñados para soportar trabajos pesados, como reproducir con el sistema en movimiento. Los diseños adecuados para reproductores que van a trabajar en vehículos o en reproductores portátiles tipo discman suelen tener etapas especiales llamadas detectores de golpes o AS (de anti shot = para golpe), que generan tensiones de control para modificar las constantes de tiempo de los servos. Inclusive los servos de tipo digital pueden tener un diseño adecuado para aparatos de mesa (sin AS) o para aparatos portátiles con AS; con esto echamos por tierra un criterio equivocado que indica que los servos digitales son adecuados para aparatos portátiles o de auto. Ver figura 11.3.3. Volviendo al tema de los preset de ajuste, queremos mencionar que el mejor ajuste es aquel que mejora la señal captada por el pick-up. Nuestro piloto ajustará los controles del avión para ver mejor las plantas a fumigar. Ud. debe ajustar los controles de
bias de foco y de tracking para máximizar la salida del pick-up (adelantándonos, diremos que debemos ajustar la señal RF, de read frecuency = frecuencia de lectura, a máximo). En cuanto a los controles de ganancia debemos ajustarlos para que la señal RF sea estable, sobre todo después de un pequeño corte del haz del láser. Así presentamos formalmente el servo de tracking en sus dos modos de funcionamiento, la lectura normal y la lectura por saltos (búsqueda de temas). Explicamos la función del servo haciendo un equivalente clásico con un avión fumigador, hasta llegar a encontrar el parangón con los preset de ajuste de un reproductor. También mencionamos que existen diferentes tipos de servos adecuados para diferentes funciones. Vimos que un servo de un equipo portátil tiene circuitos especiales, como el generador de AS, que no los tienen los servos de uso genérico para equipos de mesa. En el próximo artículo vamos a comenzar a explicar cómo se controla que el servo de tracking funcione correctamente y lo vamos a hacer presentando un medidor diseñado especialmente para medir servos de CD. Por unos pocos pesos, Ud. podrá reparar reproductores, sin necesidad de utilizar un osciloscopio. ✪
Esta Ficha se publica por gentileza de “El Mundo de la Electrónica”, Electrónica” Enciclopedia Multimedia coleccionable, preparada por el Ing. Vallejo.
FICHA COLECCIONABLE Nº 3
Código de Identificación de Capacitores
Los capacitores cerámicos suelen tener una serie de letras que identifican al fabricante, luego un número de tres cifras para denotar el valor (se expresa en pF) y por último se indica la tensión máxima de trabajo. Cuando no se da la tensión de trabajo, se entiende que la misma es de 50V. Salvo indicación contraria, la tolerancia es del 20%. El capacitor del ejemplo es de 100.000pF (10 seguido de 4 ceros) x 50V.
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Los capacitores electrólíticos suelen indicar en su cuerpo todos los datos necesarios, es decir, la capacidad en µF y la tensión de trabajo en volt. La tolerancia es del 20% (hoy se fabrican del 10% y hasta del 5%) y se suele indicar la pata que corresponde al terminal negativo (o positivo) del componente. El largo de las patas es distinto, la pata más larga corresponde al terminal positivo.
Amplificador de Audio a V lvulas
AU D I O
A MPLIFICADOR D E A UDIO A V ALVULA S Son muchos los lectores que nos hacen consultas sobre los “viejos” pero siempre vigentes amplificadores valvulares, por ello, en esta nota desarrollamos distintos aspectos de estos equipos y damos el diagrama de una etapa sencilla con fuente de alimentación
Por Egon Strauss
Categorías de amplificadores En general y en forma totalmente independiente del tipo de componente activo usado (válvulas o transistores) o de la frecuencia de trabajo de los mismos (audiofrecuencias, radiofrecuencias, etc.), se puede dividir los amplificadores en varias clases que definen su forma de funcionar. Se conoce en este aspecto tres clases principales que a su vez están subdivididos en subclases diferentes. Las clases de mayor importancia son: clase A, clase B y clase C. A continuación definiremos estas clases. Clase A Los amplificadores de clase A se caracterizan por tener una señal de entrada de tal manera que la corriente de salida no se corta en ningún momento. En válvulas esto significa que haya corriente de placa en todo momento, en MOS-FET significa que haya corriente de drenaje en todo momento y en transistores BJT que haya corriente de colector en todo momento. Otra manera de definir este tipo de amplificadores es la indicación que son operados siempre
en la región lineal de su curva, por encima del punto de corte y por debajo del punto de saturación. Clase B Los amplificadores de clase B poseen una polarización de entrada de tal manera que solo circula corriente de salida en medio ciclo de la señal de entrada. Para obtener entonces un ciclo completo en la corriente de salida es necesario recurrir a etapas simétricas o pushpull. Los amplificadores de clase B con transistores poseen un inconveniente inherente adicional que está relacionado con el hecho que poseen un tiempo de “encendido” y otro de “apagado”. El de apagado es mayor que el otro, lo que introduce condiciones desparejas de trabajo y distorsiones difíciles de compensar en altas frecuencias. Especialmente los diseños casi complementarios son los más afectados por este problema. Clase C En los amplificadores de clase C la polarización de entrada es de tal magnitud que solo circula corriente de salida durante los picos de la señal de entrada. Este régimen de trabajo es muy apto
para radiofrecuencias donde los cic completan por medio de sendos cir tos resonantes, pero no son aptos p amplificadores de audiofrecuencia. rendimiento de estas etapas es sum mente bueno debido a su régimen corriente pulsante y también son m indicados como osciladores de radi cuencia, pero como amplificadores audio no son aceptables. Tal como habíamos anticipado, existen numerosos subgrupos que p seen cierta importancia en la prácti debido a que permiten conjugar va parámetros funcionales con acentu en cualquiera de ellos. Por ejemplo amplificador clase AB es un amplif dor en el cual se utiliza una sobrep zación en el circuito de entrada, de manera que la corriente de salida n completa todo el ciclo, motivo po cual requiere en audio etapas de sa simétricas en push-pull. La variante AB1 en válvulas tiene una señal de trada y polarización de tal manera no circula corriente de grilla en nin momento, en cambio en clase AB2 de circular corriente de grilla. Las e de clase AB2 entregan mayor poten que las de AB1, pero la corrección
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Audio eventuales distorsiones es más complicada que en cualquier otro de los regímenes de trabajo mencionados. En los amplificadores de clase AB pueden presentarse también problemas similares a los de clase B, como vimos más arriba.
Amplificadores de potencia de audio con válvulas Para describir el funcionamiento de amplificadores de audio de potencia se suele especificar entre otros, los siguientes parámetros: Potencia de salida, Eficiencia de potencia de placa, Sensibilidad de potencia, Resistencia de placa efectiva, Resistencia de carga crítica y Distorsión. A continuación definimos estos términos. La potencia de salida es la más baja para un determinado juego de valores de condiciones de funcionamiento y
una válvula determinada en clase A1, mientras que en clase AB1 y AB2 se obtienen valores sucesivamente mayores. En las mismas condiciones se logra también valores de potencia más altos con pentodos que con triodos. Por otra parte la realimentación negativa no reduce la potencia máxima obtenible. La eficiencia de potencia de placa es la relación de la potencia de salida de audio con respecto a la potencia de entrada de placa y pantalla. Es la más reducida en clase A1 y crece en forma progresiva con la clase AB1, AB2 y B. Asimismo es mayor en pentodos que en triodos. La sensibilidad de potencia es tomada generalmente como la relación entre la salida en miliwatt con respecto al cuadrado de la tensión RMS de grilla. Una forma alternativa para esta especificación es la expresión de sensibilidad SP
Figura 1
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en función de la potencia de salida PS en miliwatt y la tensión de grilla RMS GRMS: SP = √ Ps/GRMS Los pentodos poseen generalmente una sensibilidad mayor que triodos. Los amplificadores en clase AB1 o con etapas simétricas en push-pull reducen la sensibilidad. Amplificadores con corriente de grilla requieren potencia en el circuito de grilla. Para este tipo de amplificador solo se puede especificar un valor de sensibilidad que incluya la etapa de excitación. La resistencia de placa efectiva o resistencia de salida es un valor importante cuando la carga es un altoparlante. El valor óptimo de la resistencia de placa depende del parlante, pero en la mayoría de los casos el valor óptimo es igual a un quinto de la resistencia de carga
Amplificador de Audio a V lvulas
Figura 21
para la mejor respuesta de frecuencia. Valores más bajos producen una amortiguación mayor del parlante pero reducen la respuesta en graves. La realimentación negativa juega un papel importante en este valor. Resistencia de carga crítica El valor de la resistencia de carga afecta la reproducción sonora en forma más amplia en pentodos que en triodos, tanto con realimentación negativa como sin ella. Distorsión armónica total (THD) Este parámetro es posiblemente uno de los más importantes en las diferentes categorías de calidad, especialmente en el rubro HiFi y High End. En una época se estimaba que un triodo podía funcionar en clase A1 con valores de distorsión de segunda armónica hasta un 5%. Los valores de distorsión de tercera armónica y mayo-
res eran generalmente insignificantes. Los valores relacionados con este tipo funcional estan basados en el 5% salvo indicación contraria. Con el funcionamiento de triodos en push-pull en clase A1, las armónicas pares se cancelan y solo quedan restos muy reducidos de armónicas impares de orden elevado. Se considera que la configuración de triodos en clase A1 en pushpull, y sin realimentación negativa, brinda el funcionamiento con los mejores resultados en cuanto a fidelidad y pureza tonal. En el caso de usar pentodos, se recomienda etapas simétricas en push-pull y realimentación negativa.
Al incrementar la polarización hacia el funcionamiento en clase AB1, la distorsión por armónicas impares solo aumenta en forma muy ligera si se usa una impedancia de carga baja. Al usar una impedancia de carga más alta, se logra una potencia mayor si bien en estas condiciones se puede manifestar una distorsión molesta. Con pentodos de potencia en condiciones de clase A1 y carga resistiva, la distorsión armónica por segunda armónica crece muy poco pero la THD puede llegar al 7 a 13% debido a un incremento en la distorsión por tercera armónica y de otras de orden mayor. En los parlantes el efecto es mayor en las frecuencias altas y bajas que el causado por los mismos parlantes. La aplicación de realimentación negativa es recomendada para lograr la reducción de la distorsión en todas las frecuencias. En este aspecto debemos tomar en cuenta también que con la carga de impedancia variable como la que ofrece el altoparlante, se introduce un efecto selectivo sobre la distorsión armónica. Si por ejemplo, la impedancia de la carga es mayor en una armónica que en la fundamental, el porcentaje de la distorsión armónica será mayor que la que se obtendría con un valor de resistencia de carga constante. Para reducir el efecto de la distorsión armónica en pentodos se recomienda reducir el valor de la resistencia de carga para lograr así un incremento en la distorsión de la segunda armónica que normalmente en las etapas de push-
Figura 3
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Audio pull es reducida y al mismo tiempo reducir también la distorsión por tercera armónica que es la principal en los pentodos en push-pull. En las etapas en funcionamiento en clases AB2 o B, una gran parte de la distorsión por armónicas se debe a la corriente de grilla del circuito de entrada. No se recomienda este modo funcional para equipos HiFi y High End a pesar de la mayor potencia de salida que se puede lograr en el mismo. En la figura 1 vemos un circuito típico de un amplificador a válvulas triodo en clase A1. Se trata de un amplificador de salida simple con triodo 2A3 en un circuito de clase A1 que posee varias características modernas y de gran actualidad. Se ilustra una sola cadena de amplificación, pero para un equipo estereofónico será necesario agregar otra etapa idéntica. La fuente de alimentación (figura 2) está diseñada justamente
para este tipo de uso. Se observa que en esta fuente de alimentación se usan varios tipos de reguladores de tensión de estado sólido. Uno es el regulador de tensión 7805 de 5 volt y el otro es el LT1038 (figura 3) que es regulable. Ambos tipos están ubicados en los circuitos de filamento del amplificador para alimentar los filamentos de todas las válvulas con tensión continua. Esto reduce las posibilidades de zumbido inducido por los circuitos de filamento y mejora así el rendimiento del amplificador. Observe el detalle del integrado IC3 que está conectado a masa a través de dos diodos de silicio D9 y D10. Cada diodo tiene una caída de tensión de 0,7 volt, motivo por el cual la tensión existente en los puntos de alimentación de filamento de las válvulas EF86 es de 5+0,7+0,7 = 6,4 volt. Como se sabe la tensión nominal del filamento de dichas
válvulas es de 6,3 volt, valor adecuado para este circuito. En el circuito del amplificador se observan dos puntos de interés especial. Uno es el resistor Rx en la grilla de la 2A3. Este resistor sólo se coloca en caso de producirse eventualmente oscilaciones y el valor de este resistor puede variar entre 1,5 y 4,7 kilohm, según la intensidad de dichas oscilaciones. Si no hubiera ninguna tendencia a estas oscilaciones parásitas, el resistor Rx puede omitirse. Otro punto de interés es el resistor Rf que está ubicado en la bobina móvil del parlante e introduce un camino de realimentación negativa hacia el cátodo de la válvula preamplificadora. Este resistor de 150 ohm puede eliminarse también si no se desea introducir la realimentación negativa. Sin el mismo, la sensibilidad del amplificador es de 30 milivolt. ✪
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C AMCORDERS D IGITALES E N L ATINOAMERICA El avance incesante de las técnicas digitales ha producido un fenómeno de penetración del mercado en todos los productos que usan esta técnica y tecnología y los camcorders digitales no son ninguna excepción a esta norma técnico-comercial. En la presente nota nos ocuparemos de varios modelos que se agregaron al surtido amplio existente en este rubro desde 1996, año de su introducción al mercado de la electrónica del consumo. Se agregan estos modelos a los ya publicados con anterioridad en la revista SABER ELECTRONICA, especialmente en los números 111, 112, 113, 114, 115, 129, 138 y 159. Por Egon Strauss
Los Modelos Más Recientes La mayoría de los camcorder digitales obtenibles en los países de América Latina usan para la grabación los cassettes Mini DV (DVC) similares al que vemos en la figura 1. Estos cassettes poseen un tamaño de 66 x 47 x12 mm y su capacidad varía entre 20, 30 o 40 minutos en la velocidad SP hasta 60, 90 o 120 minutos en la velocidad LP. Se usan cintas de metal evaporado que se caracterizan por su extrema definición que permite una imagen de una resolución mayor a 500 líneas horizontales. La capacidad máxima de imágenes detenidas o fotos es de 1200 por cassette. Como se sabe, la mayoría de los camcorders digitales está provista también del modo de imagen fotográfica. Para señalar las especificaciones y prestaciones de cada modelo usaremos como en oportunidades anteriores los siguientes
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parámetros con su correspondiente numeración. En la siguiente Tabla incluimos los modelos de camcorder digitales cuyas características y especificaciones se encuentran en las listas que publicamos a continuación.
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MARCA CANON
MODELO MV1 (Optura) FV1 PV1 XL1
MARCA JVC
MODELO GR-DV1 ( ver N°112) GR-DVM1D (*) GR-DVM5 GR-DV3 GV-DVL9500 GR-DVX7 GR-DVF20 GR-DVF31 GR-DVM50 GR-DVA1
(*) Como dato curioso debe-
mos señalar que el modelo GRDVM1D de JVC fue el modelo de camcorder digital usado en la película de Spielberg “The Lost World: Jurassic Park”. MARCA PANASONIC
MODELO NV-DP1 NV-DR1 (ver N°114) NV-DJ1 (ver N°112) NV-DS1EN (ver N°138) NV-DS5EN (ver N°138) PV-DV1000 (ver N°129) AG-EZ1 (ver N°115) AG-EZ1U AG-EZ20 AG-EZ30 ACE DA1 NV-DS77 NV-EX1 PV-DV910 NV-MG3 PV-DV950 NV-DS35 NV-DS55
MARCA RCA
MODELO CC 900D (ver N°111)
Video PROV2000D MARCA SHARP
MODELO VL-DH5000 (ver N°113) VL-DC1 (ver N°114) VL-DX10U VL-DC3U
MARCA SONY
MODELO DCR-VX700 (ver N°111) DCR-VX1000 (ver N°113) DCR-SC100 DCR-TRV7 DCR-PC7 DCR-PC1 DSR-200 A UVW-100B DCR-TRV900 DCR-TRV10 DCR-PC3 CCD-TRV310 DCR-PC100
Para señalar las especificaciones y prestaciones de cada modelo usaremos como en oportuni-
dades anteriores los siguientes parámetros con su correspondiente numeración. ——————————————— TABLA 3. Parámetros de camcorder digitales y la numeración usada en las listas. NUMERO PARAMETRO DE GUIA CORRESPONDIENTE 1 MARCA 2 MODELO 3 FORMATO 4 TIEMPO DE GRABACION EN SP 5 TIEMPO DE GRABACION EN LP 6 VELOCIDAD EN SP 7 VELOCIDAD EN LP 8 CONTROL REMOTO 9 LENTE O SISTEMA OPTICO 10 DISPOSITIVO CAPTADOR DE IMAGEN 11 OBTURADOR 12 SISTEMA DE ENFOQUE 13 CONTROL DE ABERTURA 14 MIRA ELECTRONICA 15 SONIDO 16 TITULADOR 17 ESTABILIZADOR DE IMAGEN
Número de guía 1 Canon 2 FV1 3 Digital Video DVC 4 60 minutos con cassette DVM60 5 90 minutos con cassette DVM60 6 18,812 mm/s 7 12,555 mm/s 8 Si 9 Zoom óptico 16:1 Zoom digital 64:1, F:1,8, 10 CCD, 11 Autom. 12 Autom. y manual, AF 13 Autom. Lente intercambiable 14 Pantalla LCD 3”, 15 Stereo digital 16 No 17 Sí 18 146 x 73 x 100 mm 19 0,845 kg 20 Cargador de batería, batería, cables, 21
Sistema óptico intercambiable, imagen detenida,
Fig.1
18 DIMENSIONES EN mm 19 PESO EN kg 20 ACCESORIOS SUMINISTRADOS 21 PRESTACIONES ESPECIALES ——————————————— Con estos datos a la vista, comenzaremos con los modelos elegidos para la inclusión en esta lista. No hay duda que a través del tiempo, habrá que actualizar la misma.
Sony DCR-SC100 DIGITAL DVC 60 minutos con cassette DVM60 90 minutos con cassette DVM60 18,812 mm/seg 12,555 mm/seg Si Zoom 10:1, F=1,8-2,9
Panasonic NV-DP1 DIGITAL DVC 60 minutos con cassette DVM60 90 minutos con cassette DVM60 18,812 mm/seg 12,555 mm/seg Sí Zoom digital 100:1, zoom óptico 10:1,20:1
CCD, _”, 460.000 pixels Auto Auto rango completo 1/60 a 1/4000 seg LCD, 3” diagonal, 180.000 pixels Stereo, protector de viento Si Sí 130x94x79 mm 0,513 kg Adaptador ac, batería, control remoto, cables, Tapa lente, correa, Efectos digitales, modo fotográfico, Interfaz Digital IEEE1 394, control de edición LANC, formato 16:9, parlante incorporado
CCD, 680.000 pixels, 1/3”, Auto Auto Multiple Super color EVF Stereo Sí Si 132 x 95 x 67 mm 0,520 kg Adaptador ac, batería, cables, control remoto, correa, Viene en versiones para NTSC y PAL, efectos digitales, terminales DV in/out,
Saber Electrónica Nº 160
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Camcorders Digitales en Latinoam rica Nº de guía 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
Sony DCR-TRV7 (figura 2) DIGITAL DVC 60 minutos con cassette DVM60 90 minutos con cassette DVM60 18,812 mm/seg 12,555 mm/seg Si Zoom 10:1 de velocid. Variable, F=1,8 a 2,5, CCD, 1/3” 680.000 pixels Auto, Auto, 1/60 a 1/4000 seg. LCD color, 113.000 pixels Stereo, Si Si 95x108x185 mm 0,810 kg Cargador ac, batería, cables, control remoto,
Canon Optura MV1 (fig.3) DIGITAL DVC 60 minutos con cassette DVM60 90 minutos con cassette DVM60 18,812 mm/seg 12,555 mm/seg Si Zoom óptico 14:1, zoom digital 35:1, CCD, scan progresivo, Auto Auto AE LCD color 2”, y EVF, Stereo, 12 / 16 bit, Si Si --Cargador de batería, batería, cables, control remoto,
21
Titulador, Interfaz Digital IEEE 1394, efectos digitales, control de edición LANC, 16x9, con batería especial tipo NP-F930 permite una duración de 6,5 horas,
Digital Motor Drive, Interfaz IEEE 1394, Ilumin. Mínima 3 lux,
Figura 2
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Saber Electrónica Nº 160
Sony DCR-PC7 DIGITAL DVC 60 minutos con cassette DVM60 90 minutos con cassette DVM60 18,812 mm/seg 12,555 mm/seg Si Zoom óptico 10:1, zoom digital 120:1, CCD, 680.000 pixels, 1/3” Auto Auto 1/60 a 1/4000 seg, LCD color, 2,5”, y EVF, Stereo, 12 bit/32 kHz, Si Si 118x59x129 mm 0,500 kg Cargador ac, batería de litium-ion, cables, control remoto, Filtro de colores primarios, imagen detenida, Modo fotográfico, DV input/output, Interfaz IEEE 1394,
Figura 3
Video Nº guía 1 JVC 2 GV-DVL9500 (fig. 4) 3 Digital Video DVC 4 60 minutos con cassette DVM60 5 90 minutos con cassette DVM60 6 18,812 mm/s 7 12,555 mm/s 8 Si 9 Zoom 10 CCD, con barrido progresivo, Pixels: 760.000 NTSC 900.000 PAL 480 líneas en NTSC 560 líneas en PAL 11 Autom. y manual de 1/500 a 1/6 seg. 12 AF 13 Autom. 14 Color, y Pantalla LCD 3,8”, 15 Stereo digital, PCM, 16 Si 17 Si 18 19 20 Cargador de batería, Batería, cables, 21 IEEE1394, JLIP, Filtro de color progresivo, almacena 100.000 imágenes fijas, Efectos especiales, Nº guía 1 Canon 2 XL1 (figura 5)
Sharp VL-DX10U DIGITAL DVC 60 minutos con cassette DVM60 90 minutos con cassette DVM60 18,812 mm/seg 12,555 mm/seg Si Zoom digital 25:1, Zoom óptico 10:1, F= 1,8, CCD, 1/4“, 410.000 pixels,
Sharp VL-DC3U DIGITAL DVC 60 minutos con cassette DVM60 90 minutos con cassette DVM60 18,812 mm/seg 12,555 mm/seg Si Zoom digital 25:1, Zoom óptico 10:1, CCD, 1/4“, 410.000 pixels,
Auto Auto Auto Exposure LCD, color, 3”, 89.856 pixels Stereo, parlante incorporado, Si Si 157x90x56 mm 0,625 kg Cargador ac, cables, batería litium-ion, c. remoto, Modo fotográfico, salida A/V, 16:9, software para fotos, parlante incorporado,
Auto Auto Auto Exposure, LCD color, 4”, 112.320 pixels, Stereo, parlante incorporado, Si Si 158x68x90 mm 0,640 kg Cargador ac, cables, batería litium-ion, c. remoto, Salida DV, A/V, 16:9, software para fotos, parlante incorporado,Modo fotográfico,
Panasonic AG-EZ20
3 4 5 6 7 8 9
Digital Video DVC 60 minutos con cassette DVM60 90 minutos con cassette DVM60 18,812 mm/s 12,555 mm/s Si Zoom 16:1, f/1,6
Panasonic AG-EZ1 (para NTSC) AG-EZ1U (para PAL) Digital Video DVC 60 minutos con cassette DVM60 90 minutos con cassette DVM60 18/812 mm/s 12,555 mm/s Si Zoom 10:1, f/1,6
10 11 12 13 14
3Xccd, 1/3 pulgada, 270.000 pixels c/u, 1/15.000 seg. TTL, automático Autofocus LCD, 0,7 pulg, color, 180.000 pixels,
3xCCD, 1/3 pulgada, 270.000 pixels c/u Autom. Automático Autofocus LCD, 0,7 pulg, color,
15 16 17 18 19 20
Stéreo, electret No Si 223 x 214 x 415 mm 1,7 kg Adaptador a.c., cable, batería (litio), correa, c.l remoto,
21
Conector IEEE1394, sonido PCM (16 bits, 48 kHz), efectos digitales, AE, salida S-video
Stéreo, electret, No Si 144 x 121 x 265 mm 1,1 kg Adaptador a.c., cable, batería (litio), correa, c. remoto, Grabación Y/C, conector IEEE 1394, sonido PCM (16 bits, 48 kHz), 2 canales, o 12 bits,32 kHz, 4 canales, cassette limpieza,
F = 1,8,
Digital Video DVC 60 minutos con cassette DVM60 90 minutos con cassette DVM60 18,812 mm/s 12,555 mm/s Si Zoom óptico 10:1 Zoom digital 100:1 CCD, 1/3 pulgada, 650.000 pixels, Autom. Automático Autofocus LCD, 180.000 pixel Pantalla 3,8 pulg., color Stéreo, electret, No Si
Adaptador a.c., cable, batería, correa, contr. Remoto, cassette limpiador, Conector IEEE 1394, sonido PCM (16 bits, 48 kHz), 5 modos AE, efectos digitales, búsqueda por índice,
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Camcorders Digitales en Latinoam rica Figura 4
Figura 5
Figura 6
Figura 8
80
Figura 7
Figura 9
Saber Electrónica Nº 160
Video Nº guía 1 JVC 2 GR-DVM5 (figura 6) 3 Digital Video DVC 4 60 minutos con cassette DVM60 5 90 minutos con cassette DVM60 6 18,812 mm/seg 7 12,555 mm/seg 8 Si 9 Zoom motoriz. Óptico 10:1, digital 100:1, F:1,8, 10 CCD, _ pulgada, 11 Autom. 12 Autom. 13 Autom. 14 LCD color, 0,55 pulg. 13.000 pixels, Monitor LCD, 2,5 pulg. 180.000 pixel, 15 Stereo digital, parlante mono, 16 No 17 Si, DIS, 18 47 x 135 x 81 mm 19 0,530 kg con cassette y batería, 20 Batería litio, cargador, cables, 21 Efectos especiales digitales, interfaz IEEE 1394, parlante incorpor., entrada micrófono externo, conector AV,
Nº de guía 1 Sony 2 DSR-200A 3 DVCAM 4 184 minutos con PDV184ME 5 6 7 8 9
10
11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21
--28,2 mm/seg --No Zoom óptico 10:1 10,6 lux sistema EIA, Zoom digital 20:1 Velocidad variable, F:1,6, min. 3 lux, 3 CCD con 500 líneas de resolución,
1/4 a 1/10.000 seg, Autom. y manual, Autom. B/W, 1 “, 500 líneas, Stereo, 2 pares, 16 bit/48 kHz, 12 bit/32 kHz, Electret stereo micrófono, Si No ----Batería, adaptador, cables Efectos digitales, formatos 16:9 y 4:3, IEEE 1394, Time code RC y SMPTE,
JVC GR-DV3 (figura 7) Digital Video DVC 60 minutos con cassette DVM60 90 minutos con cassette DVM60 18,812 mm/seg 12,555 mm/seg Si Zoom motoriz. Óptico 10:1, digital 100:1, F:1,8, CCD, _ pulgada, Autom. Autom. Autom. LCD color, 0,55 pulg.
Panasonic ACE DA1 Digital Video DVC 60 minutos con cassette DVM60 90 minutos con cassette DVM60 18,812 mm/seg 12,555 mm/seg Si Zoom motoriz. Óptico 17:1, digital 34:1 y 200:1, F:1,4, CCD, Autom, Autom. AE, Autom. LCD, color 2,5 pulg. 120.000 pixels,
Stereo digital, No Si, DIS, 45 x 135 x 81 mm 0,470 kg con cassette y batería, Batería litio, cargador, cables, Efectos especiales digitales, interfaz IEEE 1394, entrada micrófono externo, conector AV,
Stereo digital No Si, Super Image Stabil. 86 x 54 x 118 mm 0,710 kg con cassette y batería, Batería litio, cargador, cables, Efectos digitales (se pueden agregar en grabación o reproducción), digital photoshot, time code, cinema mode (16:9), especial para multimedia,
Sony UVB-100B Betacam 90 minutos con BCT-90ML --96,7 mm/seg --No Zoom óptico, F:11 con 2000 lux, low light 4 lux,
Sony DCR-TRV900 (fig. 8) Digital Video DVC
3 CCD de 1/2 “ con 380.000 pixels,
1/100 a 1/2000 seg, Autom. Autom. B/W, 1,5 “, 600 líneas, Stereo, digital, Si No --6,75 kg Batería, adaptador, cables Timecode SMPTE LTC, display LCD de 8 dígitos, ajuste diópteros (-3 a 0), Interfaz VTR de 26 patas,
60 minutos con cassette DVM-60 90 minutos con cassette DVM-60 18,812 mm/seg 12,555 mm/seg Si Zoom óptico 12:1, 4 lux low light, 3 CCD con l,000.000 de pixels, resolución horizontal 530 líneas en cámara, 500 líneas en VCR, _ seg en adelante, Autom. y manual Autom. Color, 380 líneas, Stereo, digital, 20 Hz a 8 kHz, 16 bit, -13,6 Db en 20 kHz, 12 bit, -12 dB en 15 kHz Si Si, óptico, 95 x 105 x 194 mm 1kg Batería, adaptador, cables, IEEE 1394, Pantalla 4 “, 410 líneas, doblaje digital, entrada para grabación de línea,
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Radioaficionado
R ADIOAFICIONADO
Precisi n y Exactitud Cuando alguien menciona a un capacitor cerámico de 0.1µF x 25V o a una resistencia de alambre de 10kΩ y 25W entendemos perfectamente de que está hablando nuestro interlocutor. Pero cuando se trata de error, precisión o exactitud ya no tenemos tan claro de que se trata. Por otra parte es muy importante que hablemos un idioma común, con sus términos bien definidos, pues sino lo que tenemos es una gran confusión. Por Arnoldo Galetto de GA Electrónica xactitud y precisión son términos empleados para describir sistemas y métodos que miden, estiman o predicen. En todos estos casos existe algún parámetro del cual deseamos conocer el valor. Este es el llamado valor verdadero o simplemente verdad. Los métodos de medición nos entregan un valor medido, el que queremos esté lo más cerca posible del valor verdadero como sea posible. Precisión y exactitud son dos maneras de describir el error que puede existir entre estos dos valores. Desgraciadamente, precisión y exactitud se usan en forma indistinta en los ambientes no técnicos, y muy a menudo en los técnicos también. De hecho, en los diccionarios los definen con referencia a uno u otro. Por ejemplo, en el diccionario inglés-castellano de Simon & Schuster’s, para el término accuracy, nos dice: exactitud, precisión, esmero, y para precision: precisión, exactitud. O sea que, como diría un programador, nos encontramos en una especie de bucle infinito. A pesar de esto, tanto la ciencia como la ingeniería tiene definiciones específicas para cada una de ellas. Debemos emplear estos términos correctamente y tolerar con paciencia y diplomacia el mal uso que hacen otras personas. Como ejemplo, consideremos el ca-
E
so de un oceanógrafo que mide la profundidad del océano usando un sistema de sonar. Pulsos breves de sonido se transmiten desde una embarcación, se reflejan en el suelo del océano y se reciben en la superficie como un eco. Las ondas sonoras viajan por el agua a una velocidad relativamente constante, permitiendo calcular la profundidad midiendo el tiempo pasado entre el pulso transmitido y el eco recibido. Como en todas las mediciones empíricas, existe un cierto error entre el valor medido y el verdadero. Esta medida en particular puede estar afectada por varios factores: ruido aleatorio en la electrónica, olas en la superficie del agua, vegetales en el piso del océano, variaciones en la temperatura del agua, lo que hace variar la velocidad del sonido, etc. Para investigar estos efectos, el oceanógrafo toma muchas lecturas sucesivas de un lugar del que se sabe que tiene una profundidad exacta de 1000 m. Estas mediciones se visualizan en un historigrama como el de la figura 1. Tal como podíamos esperar del Teorema del Límite Central, los datos adquiridos se encuentran normalmente distribuidos. La media ocupa el centro de la distribución y representa la mejor estimación de la profundidad basada en todos los datos medidos. La
desviación estándar define el ancho de la distribución, describiendo cuanta variación existe entre mediciones sucesivas. En esta situación se suelen presentar dos tipos de errores. Primero la media puede estar desplazada del valor verdadero. La magnitud de esta desviación se llama la exactitud de la medición. Segundo, las medidas individuales pueden no estar de acuerdo unas con otras, tal como lo indica el ancho de la distribución. Esto se llama la precisión de la medición, y se expresa mediante la desviación estándar, la relación señal-ruido o el coeficiente de variación. Consideremos una medición que tenga buena exactitud pero una precisión pobre, el historigrama está centrado sobre el valor verdadero, pero es muy ancho. Aunque las mediciones son correctas consideradas como grupo, cada medida individual es una pobre medición del valor verdadero. En esta situación decimos que hay una pobre repetitibidad ya que las mediciones tomadas en sucesión no coinciden bien. Una precisión pobre resulta en errores aleatorios. Este es el nombre dado a errores que cambian cada vez que la medición se repite. El promediar varias mediciones siempre va a incrementar la precisión. En resumen, la
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Radioaficionado Si la respuesta es si, será exactitud, sino será precisión. Esto puede hacer necesario el pensar un poco antes de decidir, especialmente en lo que se relaciona en como se calibrará al sistema y cuán a menudo deberá hacerse.
Fig. 1
Apéndice. Algunos de los términos empleados pertenecen a la estadística por lo que daremos una breve definición de ellos. La media o promedio es la suma de todas las mediciones dividida por el número de ellas: 1 µ = —— N precisión es una medida del ruido aleatorio. Imaginemos ahora a una medición que es muy precisa, pero que tiene mala exactitud. Esto hace al historigrama más fino, pero no centrado sobre el valor verdadero. Las mediciones sucesivas se encuentran muy cerca en valor entre ellas, pero todas tienen un error importante. Una exactitud pobre proviene de errores sistemáticos. Estos son errores que se repiten exactamente de la misma manera cada vez que se repiten las mediciones. La exactitud normalmente depende de lo bien calibrado que esté el sistema. Por ejemplo, en la medición de la profundidad del océano, el parámetro directamente medido es el tiempo transcurrido. Este está convertido a profundidad por un procedimiento de calibración que relaciona milisegundos con metros. Esto puede ser tan simple como multiplicar por una velocidad fija, o puede estar afectado de varias correcciones de segundo orden. El promediar mediciones individuales no aumenta la exactitud. En resumen la exactitud es dependiente de la calibración. En realidad existen muchas maneras en las que la exactitud y la precisión se encuentran entrelazadas. Por ejemplo, imaginemos que construimos un amplificador electrónico con resistores al 1%. Esta tolerancia significa que cada resistor estará dentro
88
del 1% de su valor marcado en un amplio rango de condiciones, tal como temperatura, humedad, envejecimiento, etc. Este error en las resistencias ocasionará un error correspondiente en la ganancia del amplificador. ¿ Es éste un problema de exactitud o de precisión ? La respuesta depende de como se toman las mediciones. Por ejemplo, supongamos que se construye un amplificador y se lo prueba varias veces en unos pocos minutos. El error de la ganancia permanece constante con cada medida, entonces llegamos a la conclusión que el problema es de exactitud. Si por otra parte se construyen mil amplificadores. La ganancia entre uno y otro va a variar al azar, entonces el problema es de precisión. Del mismo modo, cualquiera de estos amplificadores tendrá variaciones en la ganancia en respuesta a cambios en la temperatura y a otros cambios en su entorno. De nuevo el problema sería de precisión. Cuando tengamos que decidir que característica asignarle al problema, debemos hacernos dos preguntas. Primera: ¿ El promediar lecturas sucesivas, nos dará una mejor medición ? Si la respuesta es si, se llamará al error precisión, sino exactitud. Segunda: ¿ Corregirá al error una calibración ?
Saber Electrónica Nº 160
N-1
∑ xi i=0
(x i - µ) describe en cuanto una medición i difiere de la media. La desviación media de una señal se halla sumando las desviaciones de todas las medidas y luego dividiendo por el número de mediciones. La desviación estándar o varianza es similar a la desviación media, solo que el promedio se hace con potencia en lugar de amplitud. 1 2 r = ——— N - 1 N-1
N-1
∑ (xi - µ)
2
i=0
La varianza representa el valor de CA de una señal, mientras que el valor eficaz contiene a ambos componentes, CA + CC. La relación señal-ruido (SNR) es igual al promedio dividido por la varianza. El coeficiente de variación es : CV = (1/SNR) . 100 El historigrama muestra el número de medidas que existen en una señal que tiene cada uno de los valores posibles. ✪ BIBLIOGRAFIA. Digital Signal Processing . Cap. II Analog Devices Mediciones Electrónicas. Cap.I Ed. Quark
SABER
EDICION ARGENTINA
ELECTRONICA
Recepci n de Se ales V a Sat lite Manual de Instalaci n de Antenas Parab icas Por Ing. Horacio D. Vallejo
Manual de Instalaci n de Antenas Parab licas
I ndice La Recepción de Señales Vía satélite...........3 El Receptor de Señales de TV Vía Satélite........................................3 La Antena Parabólica ........................4 Diámetro del Reflector ..................5 Ganancia .....................................5 Rendimiento.................................6 Relaciones D/f y f/D ......................7 Angulo de Radiación.....................7 Lóbulos principal y secundarios......8 Ancho de Banda ...........................9 Relación Señal/Ruido ..................10 Factor de Ruido ..........................10
Fabricación de Antenas Parabólicas .......10 Tipos de Reflectores ........................11 Antena Parabólica de Foco Centrado ..................................11 Antena Off-Set ...........................12 Antena Plana .............................13 Bases y Soportes para Antenas.........14 Bases para antenas parabólicas.....14 Características mecánicas de las bases ....................................15 Montaje de las bases....................15 2
Fijación de una base-soporte tetraédrica........................................15 Fijación sobre la terraza de una base-soporte tetraédrica ..............16 Fijación al terreno de una base tipo mástil ................................17 Fijación sobre la terraza de un edificio de una base tipo mástil .....................17 Fijación de Pequeñas Antenas Parabólicas.........................18 Tipos de Soportes ...........................18 Soporte que fija el acimut y la elevación ......................................19 Soporte polar ..............................19 Soporte Polar con Actuador .........20 Soportes para Alimentadores ...........20 Soporte de un Alimentador Multisatélite.....................................21
Montaje Final de la Antena Parabólica..........23 Ajuste y Calibración de Antenas Parabólicas ......................................24 A) Determinación del ángulo de Off-Set ........................................24 B) Ajuste de la Superficie de Montaje de la Antena .......................25 C) Localización del Norte Real .......................................25 D) Elevación del Eje Polar ..........26 E) Elevación al Norte..................27 ¿Cuál es el mejor sistema satelital?...28 La Banda KU..................................29 ¿Cómo ver por Satélite?...................30
Manual de Instalaci n de Antenas Parab licas
La Recepción de Señales Vía Satélite Introducción Estudiaremos en este manual, los equipos e instalaciones necesarios para la recepción de señales de radio y televisión vía satélite. Nos dedicaremos a profundizar lo aprendido en la nota dada en Saber Electrtónica Nº 148 y posteriores; es decir, el funcionamiento y construcción de antenas parabólicas y sus elementos asociados. Debido a las frecuencias tan elevadas utilizadas en esta clase de emisiones (superiores a los 10GHz), debemos tomar ciertas precauciones para no atenuar la señal y así poder obtener una buena recepción.
nos permite comunicarnos vía satélite. Consta, básicamente, de tres partes o elementos (véase la figura 1). • Antena parabólica • Unidad externa • Unidad interna
La antena parabólica se encarga de captar las señales procedentes del satélite. Estas señales llegan al reflector parabólico reflejándose y concentrándose en el denominjado “foco” del plato de la unidad externa. La unidad externa convierte las señales de alta frecuencias captadas por la antena, del orden de 10,75GHz a 12,75GHz, en otra señal de frecuencia intermedia o FI. La conversión debemos realizarla antes de que El Receptor de Señales nuestra señal circule por un coaxil, dado que no de TV Vía Satélite existen cables que permitan el traslado de señales El receptor es el último eslabón del enlace que cuya frecuencia sea superior a los 10GHZ sin atenuación. Dicho de otra manera, no es posible Figura 1 conectar, mediante cables coaxiles, la antena parabólica con la unidad interna sin grandes pérdidas de señal. La unidad interna se instala en el interior de la vivienda y se encarga de preparar la señal para que pueda ser vista en un receptor de televisión. Existen dos configuraciones básicas de estaciones receptoras: • Estación de 4GHz y • Estación de11GHz. El sistema de 4GHz se utiliza gene-
3
Manual de Instalaci n de Antenas Parab licas Figura 2
ralmente tanto en nuestro país como en América en general, mientras que el sistema de 11GHz suele emplearse en el viejo continente. En el sistema de 4GHz, el diámetro de la antena parabólica es mayor y la FI de salida del conversor es de 70MHz. El tamaño de la antena parabólica del sistema de 11GHz es más pequeño y la FI va de 1 a 2GHz.
Todo el conjunto se monta sobre una base rígida, denominado mástil o soporte triangular, que evita movimientos de la antena por la acción del viento. La potencia de emisión de los satélites de comunicaciones es muy pequeña (del orden de 200W) y como estos equipos están situados a unos 36.000 km de distancia de la superficie de la Tierra, las señales que emiten llegan al reflector muy atenuadas. Esto hace que debamos captar la mayor energía posible y concentrarla en un punto, donde se dispone la antena propiamente dicha (foco de la antena). Esto se consigue mediante un reflector parabólico. El perfil de un reflector para antena parabólica sigue la figura geométrica de una parábola (figura 3), ya que en ella, cualquier punto P que está Figura 3
La Antena Parabólica Las partes que constituyen una antena parabólica son básicamente (figura 2): • Plato • Soporte • Mástil El plato o reflector, que se orienta hacia el satélite desde el que se desea recibir la señal. El ajuste se realiza en el mástil que lo sostiene. El plato posee un sistema de varillas sobre las que se dispone el soporte de la unidad externa.
4
abscisas
Manual de Instalaci n de Antenas Parab licas Figura 4
a igual distancia de un punto f (foco) situado en el eje x, que de un punto D situado en la perpendicular de una línea recta paralela al eje y (que se denomina directriz). En una parábola, toda línea paralela al eje x, que incida sobre un punto de ésta, se desvía hacia el foco f con un ángulo θ, que geométricamente se demuestra que es igual a θ’. De esto último se deduce que si el eje x de la parábola se apunta hacia un punto del espacio, todas las radiaciones que procedan de ese punto y que sean paralelas al eje x, se desviarán hacia el foco f, concentrándose en éste tal como se grafica en la figura 4. El foco puede estar situado en cualquier punto del eje x, dicha ubicación provocará que la curva parabólica adquiera una forma más abierta o más cerrada. Para elegir una antena parabólica deben tenerse en cuenta una serie de características técnicas a saber: • Diámetro del reflector • Ganancia • Rendimiento • Relaciones directriz/foco (D/f) y foco/directriz (f/D) • Angulo de radiación • Lóbulos principal y secundarios de radiación • Ancho de banda • Relación señal/ruido • Factor de ruido
Diámetro del Reflector El diámetro del reflector de una antena parabólica (tamaño del plato) depende de dónde se lo va a colocar y del nivel de señal del satélite que deseamos captar (en realidad del nivel de la señal que llega a la antena). Cada satélite tiene una zona de cobertura o “huella” dentro de la cual es posible recibir sus señales. En el centro de la huella se recibe la máxima señal y a medida que nos alejamos del centro las señales se atenúan y, por lo tanto, la recepción es más complicada. Cuanto mayor sea el diámetro del reflector, más energía tendrá la señal que le llegará y mayor será la energía concentrada en el foco. Dicho de otra forma, cuanto mayor sea el diámetro del reflector, mayor energía se concentrará en el foco de la parabólica; lo que significa que para el mismo nivel de señal emitida por un satélite, una antena parabólica de gran tamaño tendrá más ganancia que otra de menor tamaño situada en el mismo punto geográfico. Mayor ganancia implica una mejor recepción Ahora bien, no siempre se deben utilizar los reflectores de mayor diámetro para todos los casos, ya que a mayor tamaño más alto será el precio y mayor influencia tendrá el viento, lo que puede desajustar su orientación con respecto al satélite. Se debe elegir el diámetro de la antena según las recomendacines del organismo explotador del satélite a través de sus mapas de huella, que son publicadas por dichos organismos y de lo cual hemos hablado en Saber Electrónica Nº 149 y 150. En la actualidad se fabrican reflectores para antenas parabólicas de 30, 45, 60, 80, 90, 120, 150, 220 y 280 cm de diámetro, que cubren cualquier necesidad tanto en instalaciones individuales como colectivas. Cuando se desea recibir varios satélites, la elección del diámetro del reflector dependerá del que proporcione la señal más débil. Ganancia La ganancia de una antena parabólica indica la
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Manual de Instalaci n de Antenas Parab licas cantidad de señal captada que se concentra en el alimentador. La ganancia depende del diámetro del plato, de la exactitud geométrica del reflector y de la frecuencia de operación. Como hemos dicho, si el diámetro aumenta, la ganancia también, porque se concentra mayor energía en el foco. La exactitud geométrica está relacionada con la precisión con la que se ha fabricado el reflector de la antena parabólica. Recuerde que la antena debe ser parabólica de modo que exista uno y sólo un foco y que en él se debe colocar el alimentador. Cualquier desviación de la curva parabólica hará que toda la energía que llegue al reflector no se refleje en el foco, sino en un punto por delante o por detrás de éste, con lo cual perderemos energía. Lo mismo podemos decir de las irregularidades mecánicas en la superficie del reflector. Un golpe o abolladura presente en el plato hará que las señales reflejadas no se desvíen correctamente hacia el foco disminuyendo la energía electromagnética efectiva en el alimentador. Por otra parte, cuanto mayor sea la frecuencia, menor deberá ser el diámetro del reflector. Así, una señal en la banda KU (de 11GHz) necesita un reflector de menor diámetro que otra señal de
la banda C (de 4GHz). La ganancia del reflector se expresa en dB y se la define con respecto a una antena isotrópica (antena de longitud λ omnidireccional que se considera de ganancia unitaria); es decir, en relación a una antena que reciba exactamene lo mismo en todas direcciones. En las tabla 1 se relacionan las ganancias de antenas parabólicas comerciales de foco centrado (las llamamos con las letras A a F pero normalmaente se las reconoce por su diámetro). En las mismas puede comprobar que cuanto mayor es el diámetro del reflector, mayor es la ganancia.
Rendimiento Se define como rendimiento de una antena parabólica a la relación entre la cantidad de energía incidente en el reflector y la concentrada en el foco. El rendimiento está determinado, fundamentalmente, por el alimentador (iluminador) y por las desviaciones mecánicas que pueda sufrir el reflector con relacióna a una parábola perfecta. Tenga en cuenta que desviaciones de unos pocos milímetros son importantes en el rendimien-
Tabla 1. Ganancia de antenas parabólicas comerciales de foco centrado. Referencia
A
B
C
D
E
Diámetro (mm)
900
1.200
1.500
1.800
2.200
2.800
Ancho de banda
F
10,90 a 12,80GHz
Ganancia a 11GHz
39,1
41,6
43,00
44,80
46,40
48,30
Dist. focal (mm)
384
512
630
755
925
1.190
2
2
2,2
3
3,1
11
45
58
112
273
Espesor (mm) 3,2 Peso del sistema (kg)
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6
Manual de Instalaci n de Antenas Parab licas sí. Cualquier variación en uno de ellos afecta a todos los demás. Conocido el diámetro D de la parábola, se puede calcular la distancia al foco f y la profundidad P. Para que la antena alcance un alto rendimiento, el cociente D/f debe estar comprendido entre 2,3 y 2,7. Las antenas con relaciones D/f altas requieren alimentadores especiales, mientras que las de relaciones D/f bajas presentan problemas de ruido, debido a la poca concavidad del reflector y el mínimo apantallamiento del reflector contra la superficie en que se encuentra. Muchos fabricantes de antenas parabólicas prefieren indicar en sus catálogos la relación f/D ( o sea, la inversa de D/f ), con lo cual tendríamos vato, por lo que para asegurar una buena ganancia lores comprendidos entre 0,37 y 0,43. y rendimiento es preferible que los reflectores se fabriquen de una sola pieza y con una desviación Si f/d es igual a 2,3, entonces: máxima de la curvatura de 1 mm. 1 1 El rendimiento no se calcula teóricamente dado que el tipo de superficie del plato o la mala colo- D/f =———=———= 0,43 f/D 2,3 cación del alimentador o la simple suciedad acumulada son algunos de los muchos factores que influirán negativamente en el rendimiento de la Si f/d es igual a 2,7, entonces: antena. 1 1 Se considera aceptable un rendimiento comprendido entre el 50% y el 65%, ya que un ren- D/f =———=———= 0,37 f/D 2,7 dimiento mayor provoca la aparición de lóbulos secundarios que interferirán con el principal (esto quiere decir que de cada 2 miliwat de señal que llega al reflector, al alimentador sólo le llega 1 mi- Angulo de Radiación El ángulo de radiación es el ángulo dentro del liwat. cual, la señal captada por la antena se mantiene entre el 50% y el 100% de potencia, o sea, el ánRelaciones D/f y f/D Con el objeto de comprender este concepto, es gulo que puede desplazarse la antena con respecpreciso que analice la figura 5. Para lograr un ren- to a la dirección exacta hacia el satélite hasta que dimiento alto, es necesario que el perfil del reflec- la señal sufre una atenuación de 3dB. En la figura 6 exponemos el caso en que una tor se acerque lo máximo posible a la parábola. antena está apuntando en una dirección incorrecPara que esto se cumpla debe existir una relación exacta entre el diámetro, el foco y la profun- ta pero que, de todos modos, la señal se recibe didad del reflector parabólico, pues estos tres pa- con el 50% (-3dB) de la potencia que arrojaría rámetros están estrechamente relacionados entre una antena apuntando correctamente. Figura 5
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Manual de Instalaci n de Antenas Parab licas Figura 6
Supongamos que la ganancia de la antena es de nima desviación supone una considerable pérdi40dB lo que hace que, cuando está perfectamen- da de señal. El ángulo de radiación disminuye con el aute alineada posea una ganancia de potencia de: mento de la frecuencia y con el incremento del diámetro del reflector; es decir, que cuanto mayor 40dB GP = antilog ———= antilog 4 = 10.000 veces sea el plato y a igualdad de frecuencia, más directiva será la antena. 10 Este suele ser un problema para los aficionados, Movemos ahora la antena, desviándola de la quienes creen que una antena grande asegura una posición ideal un ángulo ƒ, hasta que la potencia mejor recepción y esto suele ser perjudicial y hascaptada por la antena descienda aproximadamen- ta desalienta al instalador novato. te a la mitad, es decir, que la ganancia de potencia pase a ser unas 5.000 veces, lo que supone una Lóbulos principal y secundarios Una antena parabólica capta la máxima energía ganancia en decibeles: cuando está orientada en dirección hacia un satélite y, dentro de un pequeño ángulo, se mantiene GdB = 10 log 5.000 = 10 x 3,7 dB = 37dB el valor de la energía captada entre el 50 y el (3dB por debajo del nivel obtenido al estar bien 100% de la máxima. Fuera de dicho ángulo, el orientada la antena). valor de la energía captada cae rápidamente. El ángulo medido desde la posición correcta de Se denomina lóbulo de radiación al “espacio” apuntamiento hasta el máximo desplazamiento en que puede captar energía una antena sin que hacia “cualquier lado” donde la ganancia de la an- su ganancia caiga a más de 3dB. O sea, es la retena baja a 3dB, es lo que se denomina ángulo de presentación mediante un sistema de coordenaradiación. das polares, de la ganancia de la antena en funDe lo expuesto se deduce la importancia de una ción del ángulo que forma el eje de la misma con buena orientación de la antena, ya que la más mí- el satélite (figura 7).
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Manual de Instalaci n de Antenas Parab licas
Figura 7
El diagrama de radiación de una antena suele presentar:
en el centro de la abscisa y su ambplitud máxima se corresponde con la ganancia de la antena, que en nuestro ejemplo hemos era de 40dB. 3dB por debajo de la ganancia máxima; es decir, a 37dB, se traza una recta que corta el lóbulo principal en dos puntos (P y P’). Una proyección vertical de estos puntos sobre la abscisa nos permite determinar al ángulo de radiación de la antena (ángulo α en la figura 8). Los lóbulos secundarios tienen poca amplitud, tanto menor cuanto más se acercan al ángulo de 180° o ángulo opuesto al de orientación de la antena. Los lóbulos secundarios son una medida de la capacidad de la antena de captar señales electromagnéticas de satélites situados en ángulos distintos del de orientación (aunque con muchísima menor potencia). Tenga en cuenta que “siempre”, los lóbulos secundarios deben tener una amplitud sensiblemente menor que la del lóbulo principal, ya que de lo contrario la señal de otro satélite interferiría a la señal que se desea captar. Se dice que una buena antena es aquella en la que el lóbulo principal tiene una ganancia superior a 20dB respecto a la de los lóbulos secundarios.
• El lóbulo principal que es el de mayor tamaño y alcanza el círculo de las coordenadas polares correspondientes a 0dB. Es decir, no presenta atenuación alguna de la señal. • El eje del lóbulo principal coincide con el eje de la antena; es decir, que todo satélite que se encuentre en la misma dirección que el eje de la antena entrará dentro del lóbulo principal y será captado con la máxima ganancia. • El ángulo de radiación pertenece al lóbulo principal y abarca todo el ancho del citado lóbulo con una ganancia por encima de -3dB. • Existen lóbulos secundarios, dispuestos en ángulos distintos al del eje principal y que disminu- Ancho de Banda yen de tamaño a medida que se acercan al ángu- El ancho de banda de una antena parabólica inlo de 180°. dica la banda de frecuencias para las que está diLos lóbulos secundarios o lóbulos laterales determinan la capacidad de una antena parabólica para captar radiaciones que le llegan de direcciones fuera de su eje. Se pueden representar los lóbulos principal y secundarios mediante un sistema de coordenadas cartesianas, en el que, el lóbulo principal ocupa la posición correspondiente al ángulo de 0°,
Figura 8
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Manual de Instalaci n de Antenas Parab licas señada la antena. Por ejemplo, una antena con un ancho de banda de 10,9GHz a 12,8GHz está diseñada para captar todas las frecuencias comprendidas entre los dos límites citados, lo que implica que tiene un ancho de banda de 1,9GHz a partir de 10,9GHz. Es un dato que, como todos los anteriores debe facilitar el fabricante del reflector parabólico
En las antenas parabólicas también debe tenerse presente el ruido que al propia antena genera. Toda onda electromagnética que incida sobre la superficie del reflector es reflejada por éste, por lo que podemos decir que se convierte en emisor de nuevas ondas. Estas ondas se mezclan con la señal principal, formado una señal de ruido. Para que la recepción sea buena, es preciso que la señal “reflejada” se sume a la “incidente” y Relación Señal/Ruido también se debe poder separar a la señal del ruiTanto el ruido del medio ambiente como el del do lo que implica que la relación señal/ruido espacio exterior puede ser captado por una ante- (S/N) sea lo más elevada posible. na parabólica. Los fenómenos naturales, tales como tormen- Factor de Ruido tas, lluvia, viento excesivo, etc., originan señales Se define el factor de ruido (F) de una antena de ruido de la misma forma que lo hacen ciertos como la potencia mínima que debe tener la señal fenómenos artificiales, tales como lámparas fluo- captada para que quede totalmente enmascarada rescentes. No obstante, las principales fuentes de por el ruido de la propia antena. ruido, son el ruido atmosférico, el ruido galácti- En el caso de antenas parabólicas, para la recepción de emisiones de radio y televisión vía satélico procedente de las estrellas y el suelo. Si el suelo origina ruido, al reflector le llegará te, en las que las potencias que llegan son muy tanto más ruido cuanto más “desnivelado” se en- pequeñas, es muy importante alcanzar un factor de ruido muy pequeño. cuentre el suelo.
Fabricación de Antenas Parabólicas o existen técnicas específicas de fabricación de reflectores. En general, se utilizan materiales y métodos muy diversos. El material utilizado debe mantener su forma durante largo tiempo, ya que cualquier deformación afecta negativamente el rendimiento de la antena, tal y como ya hemos expuesto anteriormente. Debe soportar bien las contracciones y dilataciones debidas a los cambios de la temperatura ambiente y a las inclemencias meteorológicas. Los fabricantes suelen emplear duraluminio, chapa de acero, malla metálica o bien, fibra de vi-
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drio epóxica (u otros materiales plásticos) recubierta de una capa metálica, para que reflejen con eficacia las señales que llegan desde un satélite. Se pueden fabricar de una sola pieza o por sectores (pétalos). En la actualidadd, los reflectores suelen ser de una sola pieza, pues captan mejor las frecuencias de la banda Ku, al tener mayor precisión en su superficie. Tanto es así que una antena con un reflector de 120 cm puede ofrecer la misma ganancia que otra fabricada por sectores de 240 cm. Los reflectores de malla metálica o de chapa de metal perforado tienen una buena consistencia
Manual de Instalaci n de Antenas Parab licas debido a nervios que se colocan para impedir la Figura 9 deformación. Presentan buena resistencia al viento si la velocidad de éste es reducida, pero son poco consistentes a esfuerzos mecánicos. El tamaño de las perforaciones debe ser menor que la décima parte de la longitud de onda de la señal que se desea captar, lo que supone diámetros de perforación inferiores a 2,7 mm en la banda Ku. vel. de la luz λ = ——————————— = frecuencia 300.000.000 m/s λ = ——————— = 0,0027 m = 2,7 mm 11 x 109 Si las perforaciones son de mayor diámetro se producen considerables pérdidas y, además, pueden llegar al alimentador señales procedentes de la parte posterior del reflector, reduciéndose la relación señal/ruido. Es por ello que es muy común encontrar antenas de malla metálica cuya apariencia asemeja a la de un tejido mosquitero (pero de mayor grosor y consistencia). Los reflectores para antenas parabólicas se pintan de un color que no debe ser brillante, pues si así fuera, concentraría la luz solar sobre el iluminador que se deformaría y hasta se le derretiría el recubrimiento plástico. Un excelente recubrimiento es la pintura de poliéster, aplicada electrostáticamente que, además de evitar el sobrecalentamiento del alimentador, evita el deterioro de la parábola con el transcurso del tiempo.
Tipos de Reflectores Hemos considerado la parábola como única forma para un reflector de antena parabólica. Sin embargo, a partir de esta figura geométrica se obtienen otros tipos de reflectores que incluso son más eficaces que el parabólico. De acuerdo con
esto y refiriéndonos a las antenas para recepción de señales de radio y televisión de uso doméstico, podemos clasificar las antenas en los siguientes tipos: • Antenas parabólicas de foco centrado • Antenas off-set • Antenas planas
Antena Parabólica de Foco Centrado La antena parabólica de foco centrado es la más común (la que hemos estudiado hasta aquí y que se muestra en la figura 9). En ésta, el alimentador se encuentra situado en el foco del reflector tal como muestra la figura 10. Este tipo de antena es relativamente fácil de construir y no es demasiado sensible a errores de ajuste. Como inconveniente podemos citar la “sombra” que producen el alimentador y las varillas de sujeción de éste, con lo cual no se aprovecha al 100% la superficie reflectante del plato, lo que implica una ligera pérdida en el rendimiento de la antena. Note este fenómeno en la misma figura 10. La zona grisada representa la energía elec-
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Manual de Instalaci n de Antenas Parab licas tromagnética incidente en el reflector. En el centro se obtiene una zona a la que no llega energía electromagnética, debido a que el alimentador hace sombra en ella. Las antenas de foco centrado son las más utilizadas en instalaciones colectivas, especialmente cuando el diámetro del reflector supera los 90 cm. El rendimiento es del orden del 60%. La atenuación de los lóbulos secundarios es buena y operan muy bien para señales con polarización circular, no tanto así para la polarización lineal.
Figura 10
Figura 11 Figura 12
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Antena Off-Set Esta antena se emplea mucho en sistemas de TV doméstica (figuras 11 y 12). El reflector está constituido por una sección transversal de una parábola y el foco queda fuera de la vertical a dicha sección. En la figura 13a se dibuja un reflector parabólico de foco centrado visto de frente, donde la zona grisada corresponde a lo que sería una antena off-set (ya no se emplea todo el plato sino una porción de éste). Observe en esta figura cómo el foco queda situado fuera de la vertical del reflector. En la parte b de la figura se observa el perfil de un reflector parabólico y una parte resaltada que corresponde a lo que sería el reflector de la antena off-set. Note que la superficie del reflector offset es mucho menor que la del reflector parabólico que lo produce, pero que no se trata de comparar estos dos diámetros de reflector, sino de ver cómo se diseñan, ya que el reflector de antena off-set obtenido debe compararse en rendimien-
Manual de Instalaci n de Antenas Parab licas
Figura 13
Figura 14
to con el de un reflector parabólico de igual diámetro. De la figura 13 se deduce que toda señal que incida sobre el plato quedará reflejada hacia el foco, pero que éste, al no estar centrado, no producirá sombra sobre el reflector. Para sostener el alimentador en una antena offset se utiliza un brazo que sale por debajo del reflector (figura 14), de manera que ni la unidad exterior ni el brazo que la sustenta proyectan sombra alguna sobre el plato, porque quedan fuera de la línea de visión del satélite. Debido a la reflexión de las ondas electromagnéticas en la superficie del reflector, el reflector está mucho más inclinado que el de las de foco centrado.
El rendimiento de las antenas off-set alcanza el 65% con lo cual, a igualdad de ganancia, el diámetro del reflector es menor que el de las antenas de foco primario. La atenuación a los lóbulos secundarios es muy buena. La polarización circular es también muy buena, pero no así la polarización lineal. Las antenas off-set son muy utilizadas en instalaciones individuales, donde el diámetro del reflector no supera los 90 cm. (es muy común verlas de unos 45 cm para recepción doméstica de TV satelital). Antena Plana Las antenas planas se fabrican agrupando pequeñas antenas elementales (dipolos) en configuración array. Estas antenas se conectan de forma que se suman las señales individuales para obtener un rendimiento máximo, que puede alcanzar el 80%. La ganancia es de unos 30dB. Una particularidad de estas antenas es la de llevar el conversor incorporado, así resultan más compactas y, por tanto, ocupan un espacio muchísimo menor. Otra ventaja de las antenas planas es que poseen un mayor ángulo de radiación que las antenas parabólicas, lo que facilita su orientación hacia el satélite pero, a la vez, supone una atenuación menor de los lóbulos secundarios y, en consecuencia, un mayor riesgo de interferencias entre satélites.
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Manual de Instalaci n de Antenas Parab licas Otro inconveniente de estas antenas es que sólo captan eficazmente señales procedentes de satélites de alta potencia, pues para señales débiles un aumento de la superficie de la antena no implica un aumento proporcional de la ganancia. Su diseño es circular o cuadrado, con dimensiones que no suelen superar los 50 cm de diámetro o de lado, respectivamente, lo que permite su instalación en el interior de las viviendas sin problema alguno de espacio siempre y cuando la antena apunte al satélite sin que existan obstáculos entre ellos. Figura 15
Figura 16
zonas donde soplen vientos fuertes. Esta resistencia debe ser suficiente para evitar cualquier movimiento del reflector que lo desvíe de su correcta orientación.
Bases para antenas parabólicas En la figura 16 puede ver una base tipo mástil con su soporte. En la figura 17 hemos dibujado un conjunto base-soporte de forma tetraédrica, con tres de sus Bases y Soportes para Antenas aristas para la base y las otras tres, a modo de trípode, para el soporte del reflector. Es necesario distinguir entre base y soporte de Y, finalmente, en la figura 18 se ha dibujado una antena parabólica. una base en forma de “U” invertida para anclaje El soporte sostiene la antena y la base sostiene a la pared, también con soporte. el soporte (que sostiene la antena). Las bases más utilizadas son las de tipo mástil La base es el conjunto normalmente formado por un mástil o por un tetraedro de perfiles me- Figura 17 tálicos que sostienen el conjunto mediante un punto de apoyo (suelo pared, etc.), mientras que el soporte está integrado por los elementos que, fijados a la base, soportan el reflector de la antena parabólica y permiten su orientación. En la figura 15 puede ver la fotografía de una antena parabólica de foco centrado, vista por su parte posterior, y en la que se distingue perfectamente la base del soporte. Una característica importante que deben poseer tanto la base como soporte de una antena parabólica es su resistencia mecánica, sobre todo en
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Manual de Instalaci n de Antenas Parab licas Montaje de las bases Vamos a describir cómo se debe instalar una base tipo mástil y otra triangular comunes, teniendo presente que los enclavamientos que realizaremos deben ser estudiados por un arquitecto o maestro mayor de obra para evitar sorpresas en el futuro (muchas veces el lugar donde realizaremos el enclavamiento es menos resistente de lo que pensamos y con el tiempo la antena se nos viene abajo). Las pequeñas antenas con fijación a un muro no presentan grandes problemas ya que se consigue (para antenas colectivas de gran diámetro) y las por medio de tarugos y tornillos adecuados. de enclavamiento a la pared (para antenas individuales de pequeño diámetro). Fijación de una base-soporte tetraédrica Supongamos una antena parabólica de 1,8 m de diámetro, para instalaciones colectivas de reCaracterísticas Mecánicas de las Bases cepción de satélites de baja potencia. Esta antena sólo permite captar las señales proSi observa la tabla 1 de la página 6, se dará cedentes de un único satélite, ya que en una inscuenta de que una antena parabólica suele ser talación colectiva no debe existir la posibilidad de mucho más pesada de lo que en principio nos orientar la antena hacia diversos satélites, porque imaginamos, por lo que el esfuerzo que sufre su provocaría conflictos entre vecinos que desean rebase puede ser considerable a velociddes de vien- cibir señales de satélites distintos. to elevadas, máxime si la superficie del reflector Por tanto, si en una comunidad de vecinos se es grande. Es por ello que debemos ser meticu- desean recibir señales de dos o más satélites, delosos con las recomendaciones que proporcionan berán disponerse tantas antenas parabólicas como los fabricantes de reflectores en sus catálogos, so- satélites se deseen recibir, o bien (si los satélites bre todo en zonas geográficas donde se alcancen están cerca uno de otro) disponer de antenas con altas velocidades de viento. Entre los datos que soportes alimentadores multisatélites (ya lo verefacilita el fabricante podemos citar la velocidad mos). de viento operativa y la resistencia al viento. La base de esta antena está formada por una estructura triangular equilátera, hecha con perfiles Velocidad de viento operativa metálicos angulares. En la figura 19 indicamos las Es aquella a la que la antena sufre una desvia- dimensiones de esta base y su fijación al terreno ción máxima de 0,2° respecto de su correcta con tres zapatas de hormigón. orientación. Si la base se fija al terreno mediante tres zapatas aisladas, las dimensiones de éstas depederán de la Resistencia al viento velocidad que el viento alcance en la zona de insEs la velocidad de viento que provocaría defor- talación. maciones irreversibles en la antena. Suele oscilar Para ello, en la figura 20 se indican las dimenentre 150 y 180 km/h, según el modelo y el fa- siones de las zapatas para velocidades del viento bricante. de 90, 120 y 150 km/h, respectivamente. ConsisFigura 18
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Manual de Instalaci n de Antenas Parab licas Figura 19
ten en una armadura con varillas de acero en forma helicoidal o de tirabuzón, dispuestas como se indica en las figura. En la figura se indica el número y diámetro de las varillas (en milímetros) que deben emplearse en cada una de las caras. Note que las varillas utilizadas en las aristas verticales del cubo tienen mayor diámetro que las utilizadas en las caras. Las varillas horizontales son las que rodean el cubo. Se disponen separadas 15 cm unas de otras y todas de igual diámetro (8 mm). Esta armadura metálica se introduce en un encofrado que sobresalga 10 cm del nivel del suelo y con una holgura de 5 cm entre la superficie del encofrado y cada una de las caras de la armadura. Al echar hormigón en el encofrado, la armadura quedará empotrada a 5 cm de profundidad. Recuerde que es aconsejable consultar a un arquitecto.
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Por supuesto, no intente hacer esto en la loza de su casa...
Fijación sobre la terraza de una base-soporte tetraédrica Aquí es esencial que consulte a un profesional, pues pueden producirse daños de difícil reparación en la estructura de la terraza del edificio. Existen dos métodos fundamentales para fijar la base triangular de una antena parabólica en una terraza: a) Fijación durante la construcción de la estructura del edificio b) Fijación posterior a la ejecución de la obra En ambos casos se utilizará el mismo tipo de apoyo, cuyas dimensiones serán facilitadas por el fabricante de la antena al profesional. No detallamos el procedimiento por considerar riesgosa la operación si no se tienen todos los conocimientos necesarios. Fijación al terreno de una base tipo mástil En las figuras 21 y 22 se pueden ver los detalles de las zapatas de hormigón armado Figura 21 para la fijación de un mástil para antena parabólica comercial. Se trata de una antena parabólica de 1,5 m, dispuesta sobre un mástil de 1 m de altura y 114 mm de diáme-
Manual de Instalaci n de Antenas Parab licas tro. Este mástil se fija a la zapata mediante una placa de anclaje triangular, como la que muestra la figura 21b. Las ilustraciones de las figuras 22a, 22b corres-
Figura 20
ponden a la armadura y dimensiones de las zapatas para velocidades de viento de 120 y150 km/h, respectivamente. Cuanto mayor es la velocidad de viento, mayor es la cantidad de varillas que conformarán el encofrado de la zapata. El anclaje del mástil se realiza mediante tres varillas roscadas que deben introducirse en el interior del bloque de hormigón de la zapata antes de que fragüe. Es muy importante que la zapata esté bien nivelada para evitar inclinaciones anormales del mástil, las cuales no sólo complicarían la labor de orientación de la antena, sino que, además, lo someterán a esfuerzos mecánicos no deseables. Advertimos al lector que el hecho de dar estas dimensiones y enrejados de zapatas para la base tipo mástil de una antena parabólica no presupone que sean válidas para todas las antenas parabólicas con base tipo mástil, por lo que siempre, antes de anclar la antena, deberá consultar el correspondiente manual . Fijación sobre la terraza de un edificio de una base tipo mástil La fijación sobre la terraza de un edificio es una labor delicada en la que deben tomarse precauciones para no dañar el suelo. Por
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Manual de Instalaci n de Antenas Parab licas que será facilitado por el fabricante. Posteriormente debe hacer las perforaciones indicadas en el esquema, con una mecha de widia, de diámetro adecuado. La fijación de los soportes de la antena, se realiza con tarugos de plástico y tornillos que suele suministrar el propio fabricante de la antena. La fijación del mástil se realiza con tornillos y tuercas de cabeza hexagonal.
Figura 22
este motivo, este tipo de instalación también deberá hacerla un profesional. Nunca intente realizar estos trabajos, primero porque usted es un técnico instalador de antenas, no un profesional de la construcción y segundo porque puede provocar desperfectos en la terraza o tejado del edificio con la responsabilidad que ello conlleva. Lo único que puede hacer en este caso es solicitar al fabricante de la antena las dimensiones de la zapata que debe emplearse y poner a disposición del aparejador o arquitecto esa documentación.
Fijación de Pequeñas Antenas Parabólicas Las antenas pequeñas son cada vez más populares en instalaciones individuales (vea la fig 23), por lo que sin duda usted tendrá ocasión de colocar unas cuantas. Primero debe elegir una pared desde la que la antena “vea” el satélite, es decir, que ningún obstáculo se interponga entre ésta y el satélite. Luego debe hacer el esquema de perforaciones
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Tipos de Soportes El soporte que sostendrá al reflector debe permitir modificar su posición y, con ello, facilitar el cambio de orientación para enfocar a un satélite determinado. Además, la orientación de una antena parabólica, para un mismo satélite, cambia Figura 23
Manual de Instalaci n de Antenas Parab licas ca de fijación del reflector al soporte. El ajuste de la elevación se consigue ajustando el tornillo dispuesto en una de las patas del trípode que soporta la antena (vea nuevamente la figura 17), que es de tipo telescópico. Ajustando dicho tornillo, la pata posterior se acorta o alarga y, con ello, la antena se eleva o desciende de su posición. El ajuste del acimut se realiza haciendo girar el soporte sobre el mástil, hasta que ocupe la posición correcta y, para evitar que se mueva, se fija con tornillos. Los soportes de este tipo norsegún la posición geográfica donde se instale la malmente son más estables que los polares, por lo antena, por lo que toda antena parabólica debe que son los más utilizados para sistemas recepposeer los mecanismos adecuados para modificar trores domésticos fijos. su orientación tanto en acimut (de izquierda a derecha) como en elevación (de abajo hacia arri- Soporte polar ba). Este tipo de soporte permite la localización de Es importante que los mecanismos de orienta- todos los satélites geoestacionarios con un solo ción del soporte faciliten la labor de apuntamien- movimiento y, por lo tanto, es ideal para las anto del reflector y la localización rápida de todos tenas orientables manualmente y para las acciolos satélites de la órbita geoestacionaria (vea Saber nadas con un motor (vea Saber Electrónica Nº Electrónica Nº 152). 152). Con este montaje es posible mantener la antena orientada hacia un punto del espacio medianSoporte que fija el acimut y la elevación te un sistema de dos ejes en ángulo recto en el La orientación de la antena con un soporte de que gira sólo uno de los ejes. Este eje, llamado eje este tipo se realiza con dos movimientos (uno pa- polar, es paralelo al eje de la Tierra y apunta hara el acimut y otro para la elevación). Es el meca- cia la estrella Polar, tal como graficamos en la finismo más simple, pero tiene el inconveniente de gura 24. que debe efectuarse un doble ajuste cada vez que El ángulo que forman el eje polar con la horise desea orientar la antena hacia un nuevo satéli- zontal es igual a la latitud geográfica del lugar te, lo cual limita su uso a antenas parabólicas fi- donde se monta la antena. jas. El mecanismo consiste en una serie de arandeLa orientación correcta del acimut simplemen- las suplementarias y palancas ajustables para te se obtiene instalando la base de la antena con mantener los errores de seguimiento lo más redula dirección adecuada y luego efectuando un ajus- cidos posible y suelen ser estándar para la mayote fino mediante un sistema de tuerca-contratuer- ría de las antenas. Figura 24
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Manual de Instalaci n de Antenas Parab licas Figura 25
giro de la antena parabólica y que se fija en el otro extremo a la pieza (7,) con la que se ajusta el ángulo de compensación. Esta pieza está unida a la parábola mediante la pieza (4). Por último, el tornillo (8) modifica la elevación de la parábola al girar el eje (3). Este tipo de mecanismos puede variar según el fabricante, pero todos persiguen los mismos resultados.
Soportes para Alimentadores
Soporte Polar con Actuador En la figura 25 tenemos un dibujo con indicación de las partes constituyentes de un soporte polar con actuador. La orientación de esta antena se efectúa mediante un actuador (1) que se acciona desde el interior de la vivienda. También puede realizarse un apuntamiento manual de la antena si ésta es de pequeñas dimensiones, ya que en las de dimensiones grandes resulta prácticamente imposible debido al peso del reflector. El actuador, también llamado tracker, consiste en un motor eléctrico que hace girar un tornillo sinfín que, a su vez, prologna un brazo telescópico. Este actuador se fija, por un lado, al soporte del mástil mediante el anclaje (5) y por otra al soporte transversal (2) por medio de otro sistema de sujeción (6). Al aumentar o disminuir la longiutd del brazo telescópico del actuador, éste empuja o tira del soporte transversal (2) unido a la antena, obteniendo el giro del reflector de este a oeste, o viceversa. El soporte transversal (2) está unido en su centro con una barra (3), que coincide con el eje de
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El alimentador de una antena parabólica es el elemento sobre el que se concentran las señales reflejadas por el plato y debe estar situado exactamente en el foco de la parábola, ya sea una antena parabólica de foco centrado o una tipo off-set. Para ubicarlo se precisan elementos de sujeción específicos. En el caso de una antena parabólica de foco centrado, los elementos de sujeción del alimentador son: • Un trípode de varillas • El portaalimentador o “pletina feeder” Tanto el trípode como la pletina se fabrican de acero inoxidable y aluminio para evitar su deterioro y oxidación. En la figura 26 se puede ver la fotografía de un soporte para alimentador de una Figura 26
Manual de Instalaci n de Antenas Parab licas Mediante tuercas y contratuercas se fijan las varillas del trípode al plato y la pletina a las varillas (figura 27). La distancia focal correcta puede ajustarse con los tornillos (1) y las tuercas (2) de la figura. Observe finalmente en la figura 27 que la pletina del alimentador posee cuatro orificios, en los cuales se fijará el alimentador mediante tornillos. En el caso de las antenas off-set, el alimentador se fija a un brazo que sobresale por la parte inferior del plato. Figura 28 En la figura 28 puede ver cómo se monta un típico soporte de alimentador, que en este caso consiste en dos medias piezas (2 y 3) que encajan una en otra perfectamente y que se unen mediante los tornillos (4). Estas dos piezas abrazan y sujetan firmemente el alimentador (6) de la antena off-set. El soporte del alimentador se monta luego en el brazo (1) de la antena off-set y se sujeta con los tornillos (5). antena parabólica de foco centrado. Las tres varillas del trípode deben tener la misma longitud, y debe ser posible realizar un pequeño ajuste poste- Soporte de un Alimentador Multisatélite Una buena opción para recibir las señales de varior a sus colocación en el plato. rios satélites próximos entre sí es disponer varios alimentadores en un soporte único, de diseño especial. Este soporte está formado por un aro circular, un soporte orientable y cuatro portaalimentadores (2 de la figura 29). Todo el conjunto se monta en el plato; tenga en cuenta que la varilla superior del trípode debe coincidir en la posición que se aprecia en la figura 29. El descripto es un sistema desarrollado por la empresa española TELEVES, basado en el estudio del desplazamiento lateral del alimentador colocado Figura 29 en el foco de la parábola. La Figura 27
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Manual de Instalaci n de Antenas Parab licas Figura 30
desviación del haz de la antena es proporcional a estos desplazamientos. Este sistema sólo es válido para recibir señales de satélites separados entre sí 6,2°, abarca un arco entre los satélites extremos de 9,2°, lo cual significa que si se desea recibir las señales de satélites con mayor ángulo de separación no existe otra opción que modificar la orientación del reflector. En la figura 30 se han dibujado las posiciones que ocuparán los cuatro alimentadores con respecto a la parábola y en la figura 31, el arco cubierto por el conjunto. El alimentador A1 se instala Figura 31 en el centro de la parábola, es decir, en el foco, y recibirá las señales del satélite SAT1, al cual se orientará la antena. Los restantes alimentadores, desplazados del foco, recibirán los satélites SAT2, SAT3 y SAT4. Una vez instalado el soporte multisatélite en el trípode del reflector multisatélite, se ajusta el alimentador central (el A1), de forma que ocupe la distancia focal correcta. El ajuste se consigue actuando sobre los tornillos (6) de la figura 29,
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que fijan el aro a las varillas del trípode, ya que el alimentador A1 deberá ir introducido a tope en el portaalimentador A1. Luego se debe ajustar el alimentador de un extremo. Aflojando los tornillos (3) queda liberado el soporte orientable (1), lo que permitirá su giro. Posteriormenet se debe girar el soporte orientable (1) hasta que se localice el satélite y se obtenga el máximo nivel de señal posible. Hecho esto se deben apretar los tornillos (3), de forma que el soporte quede perfectamente fijo. Ahora se deben aflojar los tornillos (4) del portaalimentador (siempre hacemos referencia a la figura 29), así obtenemos un pequeño ángulo de giro del portaalimentador que permite el ajuste fino de su posición hasta obtener el máximo nivel de señal. Al obtener el punto óptimo, se fija allí el portaalimentador apretando los tornillos (4). Finalmente ajustamos los tornillos (5) para bloquear los alimentadores. Todo este proceso se repetirá con el alimentador del extremo contrario, salvo en lo que respec-
Manual de Instalaci n de Antenas Parab licas Figura 32
que forman parte del soporte, cuyo montaje se efectuará como describimos a continuación:
1. Coloque la goma protectora que suministra el fabricante en el borde del plato. Para ello se sitúa la goma por la cara exterior, rodeando el plato y a continuación se acomoda en el borde. 2. Ponga las mordazas A y B sobre la pieza P, sin ajustar excesivamente las tuercas de sujeción. 3. Coloque tapones en el brazo soporte del alimentador para protegerlo del agua de lluvia. 4. Se introduce el brazo soporte del alimentador (E) en el soporte del reflector C y se atornilla fuertemente . 5. Se monta el conjunto en el mástil D, orientando la antena hata al soporte, que no debe desbloquearse. Sólo en cia el satélite que se desea recibir. Una vez orienel caso de obtener una perfecta orientación de es- tada, se apretarán las tuercas de las mordazas A te tercer alimentador es posible ajustar la posi- para que la antena quede inmóvil en esa posición. ción del soporte (1). Por último, es recomendable que observe cualquier reflector parabólico que esté a su disposiMontaje Final de la Antena Parabólica ción (es muy común ver de distintos tipos cuando uno viaja), identificando a qué tipo pertenece (foco centrado u off-set). Identifique su diámeComo ya hemos mencionado, existen varios tro, localice su soporte y fíjese de qué tipo es (si sistemas que permiten el montaje de un plato es fijo orientable), mire su base y fíjese si es te(reflector) en su soporte y éste en su base. traédrica o de mástil. Voy a describir brevemente el proceso para la Intente comprobar si todo cuanto ha estudiado instalación final de una antena comercial, tal co- en este manual se ha aplicado en la práctica. mo lo indica el fabricante. Visite a algún distribuidor o fabricante de anteSe trata de una antena off-set de 80 cm. nas parabólicas y solicite catálogos de características técnicas. Compare las características entre diSiempre deberá fijarse en las recomendaciones del ferentes modelos de un mismo fabricante y los de fabricante cuando adquiera, para su instalación, un diferentes fabricantes. determinado modelo de antena parabólica. Una vez que sepamos instalar una antena parabólica estaremos en condiciones de proseguir con En la figura 32 puede ver las diferentes piezas la instalación de un sistema de recepción de seña-
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Manual de Instalaci n de Antenas Parab licas Figura 33
les satelitales, esto es, la colocación tanto de la unidad exterior como de la unidad interior, pero de esto nos ocupamos en el Manual de Instalación del Sistema de Recepción de Señales Satelitales.
Ajuste y Calibración de Antenas Parabólicas Ya dijimos que las antenas parabólicas motorizadas están concebidas para captar las emisiones de los satélites situados en la llamada órbita de Clark. Esta órbita está situada a unos 36.000 km de distancia sobre el ecuador terrestre y tiene la particularidad de que cualquier objeto situado en ella tiene el mismo periodo de rotación que la Tierra, por lo tanto, para un observador situado en la superficie terrestre estos objetos permanecen inmóviles. El arco descripto por esta órbita es tal que el punto más elevado de la misma se halla justamente en el Sur geográfico, y que al alejarse hacia los extremos desciende hasta llegar al horizonte. Para mayores detalles, vemos en la figura 33 como sería dicha órbita para diferentes latitudes para una longitud de 0˚. El mecanismo que le permite a las antenas parabólicas motorizadas seguir esta órbita (órbita de Clark) se denomina Montura Polar (del inglés: "Polar-mount"). Este mecanismo requiere para
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su correcto funcionamiento una serie de ajustes que se deben realizar cuidadosamente, tal como se observa en la figura 34. Para poder realizar los ajustes que describimos en esta nota, deberemos disponer de un "inclinómetro", a ser posible de una precisión de 0,1° o, en su defecto, de 0,2 °. Además sería conveniente (aunque no imprescindible ) disponer de un medidor de campo adecuado para las frecuencias de operación de las antenas parabólicas (950-2050MHz). Al hallarse los satélites situados sobre la vertical del ecuador terrestre, las antenas situadas en latitudes al SUR del ecuador deben mirar hacia el Norte y las situadas al Norte hacia el Sur, con mayor o menor desviación hacia el Este u Oeste en función del satélite elegido y de la situación geográfica de la antena. Para las antenas motorizadas el Sur o Norte geográfico real es de gran importancia, como veremos a continuación. En adelante cuando se haga referencia al Norte real, significará indistintamente el Sur real (180 grados de azimut) o el Norte real (0 grados de azimut), según se encuentre situada la antena al Norte o al Sur del ecuador, respectivamente. A) Determinación del ángulo de Off-Set Suponiendo que vamos a ajustar una antena tipo "Off-Set", antes de comenzar con los ajustes, tenemos que averiguar cuál es el ángulo de offset, dato que muchas veces se acostumbra a omitir en las características de las antenas y que es de suma importancia. El ángulo de off-set indica la diferencia entre la elevación real de la antena y la elevación con que nos llegan las señales que capta. Figura 34
Manual de Instalaci n de Antenas Parab licas Figura 35
Figura 36
Para averiguar este dato tenemos que ajustar la antena como si se tratara de una antena fija,y orientarla a un satélite cualquiera que deseemos usar como referencia. Por elevación entendemos la inclinación que debe poseer una línea recta imaginaria que pase por el borde superior e inferior de la parábola, respecto de la vertical (figura 35). Una vez que tengamos la antena ajustada a este satélite se debe medir con el inclinómetro la elevación de la antena. tenemos que restar este dato a la elevación real con la que se recibe su señal, consultando las tablas correspondientes, según la localidad donde se encuentre la antena y el satélite elegido. Para medir este ángulo nos ayudaremos de un listón de madera que sea totalmente plano y rígido; situamos el listón en la parte frontal de la antena, de forma que quede apoyado en posición vertical sobre dos puntos del borde exterior del plato,y sobre este listón situaremos el inclinómetro (vea la figura 36). Por ejemplo, supongamos estar recibiendo señal desde el Nahuelsat 1 en Bs. As. con una elevación de 37˚ (dato que obtenemos de las tablas correspondientes –vea Saber Nº 150 y 151–). Si al medir la elevación de la antena, el inclinómetro nos indica 14°, esto quiere decir que el offset de la antena es de:
to que lo necesitaremos más adelante. Ahora ya podemos empezar con el ajuste del montaje. B) Ajuste de la Superficie de Montaje de la Antena Aunque muchos instaladores no le dan la importancia que se merece, un ajuste esencial es la perfecta verticalidad que debe presentar el mástil respecto del soporte de la antena, obviamente, no existen técnicas preferibles ni instrumentos específicos, el inclinómetro será suficiente C) Localización del Norte Real Localizar el sur geográfico real, para latitudes situadas al norte del ecuador, o el norte para las situadas al sur, es muy importante ya que es la orientación que debe tener la antena cuando se encuentre en su posición central,y que coincide con la elevación máxima del disco. Para ello siga los siguiente pasos:
c.1- Situar todos los elementos de la instalación al lado de la parábola: receptor, posicionador y televisor todo ello debidamente conectado a la unidad externa y actuador de la antena. c.2- Sintonizar en el receptor de satélite un canal conocido del satélite que hayamos elegido como referencia, por ejemplo, el NAHUELSAT 1. Mediante el posicionador alinear perfectamente el montaje, de forma que la antena se encuen37° - 14° = 23° . tre en su posición central. Esto coincidirá con la Una vez hallado este dato lo anotaremos pues- máxima elevación de la parábola.
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Manual de Instalaci n de Antenas Parab licas Figura 37
c.3- Ajustar el ángulo de elevación necesario para recibir el satélite elegido. Si utilizamos el mismo satélite de referencia que al averiguar el angulo de offset de la antena, este dato ya lo tenemos. Es el que nos indicaba el inclinómetro al captar dicho satélite . c.4- Dejar libre el montaje respecto del mástil de soporte, de modo que pueda girar libremente todo el conjunto montaje-antena sobre éste. c.5) Girar lentamente el bloque "montaje-antena" hasta conseguir captar la señal deseada. Si el satélite transmite con mucha potencia puede ser necesario desajustar la elevación de la antena para determinar con mayor exactitud el punto exacto de orientación, en el caso de no disponer de medidor de campo y si nos guiamos únicamente por la imagen del televisor. En esta posición, realizar una marca coincidente en el mástil y montaje lo más fina posible, por ejemplo con un rotulador fino o un objeto punzante (figura 37). c.6- Medir el perímetro del mástil con la máxima precisión posible. Usar para ello un metro de papel o tela, colocado alrededor del mástil. Con el dato sobre el azimut del satélite para nuestra localidad, proporcionado por la tabla (vea saber 150 y 151), calcular el desplazamiento necesario del cabezal alrededor del mástil, a partir de la marca realizada. ProFigura 38
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ceder a la corrección y fijar el cabezal firmemente al mástil de soporte. Por azimut se entiende la orientación real con respecto al punto en donde se encuentra el observador. Se mide en grados absolutos, tomando como referencia el NORTE a 0 grados, se sigue el sentido de las agujas del reloj hasta llegar al ESTE a 90 grados, el SUR a 180 grados, el OESTE a 270 grados y de nuevo el NORTE a 360 grados (figura 38). En el ejemplo utilizado en el punto (A), y para utilizar datos acordes con los de la figura 1, supongamos un ángulo de azimut de 156˚ para recibir señales desde el Nahuelsat situado a 19º Este. Como el NORTE REAL corresponde a un azimut de 180˚, tendremos: 180˚ - 156˚ = 24 hacia el Este desde el Norte. Suponiendo que el mástil tuviera un perímetro de 125 mm, el desplazamiento necesario para encarar el Norte sería: 125 mm / 360° = 0,347 mm / grado 0,347 mm X 24 = 8,33 mm Esto es así porque los 125 mm del total del perímetro equivalen a 360˚ de giro del mástil. Por lo tanto deberemos desplazar el cabezal 8,33 mm hacia el Este alrededor del mástil, a partir de la marca realizada al recibir el satélite. Si todo se ha realizado tal como se ha indicado anteriormente ya tenemos perfectamente ajustado el NORTE REAL y sólo nos queda proceder al ajuste del montaje propiamente dicho. D) Elevación del Eje Polar El montaje tiene un eje que une la parte fija sujeta al mástil con la parte móvil fija a la antena. Por este eje es por donde pivota la antena mediante el "actuador". La inclinación de este eje respecto de la vertical y que llamaremos "elevación del eje polar", debe ajustarse según las ta-
Manual de Instalaci n de Antenas Parab licas blas. Este ángulo depende únicamente de la latitud donde se halle la antena. E) Elevación al Norte El último paso consiste en ajustar la elevación total al Norte. Para ello seguiremos los siguientes pasos:
Figura 39
e.1- Compruebe que la antena sigue en su posición central. Si Figura 40 no es así, corríjala valiéndose del actuador. Este punto es muy importante, asegúrese bien antes de seguir adelante. e.2- Consulte la tabla de datos para averiguar la elevación total al Norte según la ubicación de la antena. Si se tratase de una antena del tipo offset, réstele el ángulo de offset de la antena Figura 41 que habremos obtenido previamente, tal como explicamos anteriormente. Ayudándose con el inclinómetro ajuste la elevación de la antena al ángulo resultante del cálculo anterior, válgase del ajuste del ángulo de compensación o declinación y cuide no alterar el ángulo del eje de rotación ni la orientación al Norte. Con esto finalizamos la totalidad de los ajustes requeridos. Si se han realizado con precisión, ningún tipo de retoque será necesario y el recorrido de la antena seguirá fielmente la órbita de Clark, por lo tanto no escatime esfuerzos a la hora de conseguir la máxima exactitud al realizarlos. Si observa algún problema de seguimiento, es mejor reiniciar de nuevo todos los ajustes empezando por recalcular el ángulo de offset de la antena. Preste especial atención a la verticalidad del
mástil de soporte y a la localización del Norte. Asegúrese de estar usando correctamente el inclinómetro. Es frecuente cometer errores con él. Todos los ángulos que se han indicado aquí son respecto de la vertical. El inclinómetro en cambio los mide respecto de la horizontal, si se hace coincidir la marca 0° interior, con la marca 0° exterior. Para medirlos respecto de la vertical tenemos que hacer coincidir la marca de 90° interior con el 0° exterior. En la figura 39 vemos el aspecto de un inclinómetro comercial de bajo costo, de una precisión de 0,2˚. A los fines didácticos, en la figura 40 puede observar una medición realizada con el inclinómetro respecto de la horizontal mientras que en la figura 41 puede observar una medición respecto de la vertical. ¿Hay un buen manual que me ayude a configurar, alinear y reparar mi sistema satelital? Frank Baylin escribió un buen manual de referencia titulado "Instale, Controle y Repare su propio Sistema de TV Satelital". Lamentablemente no he encontrado una versión en castellano pero el inglés con que se presenta es muy fácil de comprender. Este manual es claro e incluye TODA la información que necesita para sintonizar correctamente su plato, encontrar los satélites y alcanzar la mejor recepción. También lo ayudará a resolver problemas, y le indicará qué componentes debe reemplazar o corregir para recuperar una recepción defectuosa. Tiene numerosos diagramas y
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Manual de Instalaci n de Antenas Parab licas fotografías, es IDEAL para los iniciados. de Argentina, lo que no significa que no se enYo lo compré enviando un giro de U$S 12 por cuentre en el país). Ahora bien, es precisamente la falta de bibliografía específica en español lo correspondencia a: que me ha llevado a escribir este manual (en reaUniversal Electronics Bookstore lidad, ésta es la primera parte de una obra de tres 4555 Groves Road, Suite 12 capítulos que enseña a instalar una estación reColumbus, OH 43232 - Estados Unidos ceptora de señales satelitales). Si Ud. se dedica a instalación de antenas sateli- ¿Cuál es el mejor sistema satelital? tales, le recomiendo que adquiera este texto (la- La respuesta a esta pregunta es muy difícil. Le mentablemente no lo he encontrado en librerías recomiendo conocer todos los sistemas disponi-
Figura 42
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Manual de Instalaci n de Antenas Parab licas bles antes de elegir uno pero no se deje presionar por los vendedores. Con respecto a la implementación de un sistema de TV satelital, mucho hemos hablado en las páginas de Saber Electrónica, pero aun cuando desconozca la tecnología específica, si lo ayudan algunos amigos podrá montar, instalar y rastrear su propio sistema satelital en un día. Sólo debe cavar un pozo, rellenarlo de hormigón y colocar, de manera perpendicular, un conducto dentro del hormigón. Muchos manuales de instalación pueden ayudarlo. Si lo hace usted mismo se ahorrará alrededor de $1.000. Si no le incomoda gastar esta suma, su vendedor local estará encantado de armarle el sistema y Ud. sólo deberá sentarse y pulsar los botones del control remoto (para lo cual deberá abonar más de $1.500). Es su decisión. A algunos no les gusta experimentar. Puede no estar satisfecho con los resultados iniciales si lo instala usted mismo, pero lentamente advertirá que puede mejorarlo. Incluso, podrá localizar mayor cantidad de canales en la medida que le vaya “sacando el jugo” a su instalación. Si quiere experimentar, mi consejo es que lea detenidamente los capítulos sobre Comunicaciones Vía Satélite, que comenzamos a publicar en Saber Electrónica Nº 146 (hace más de un año). Incluso, hasta es posible ver señales satelitales sin necesidad de platos para la recepción. Veamos cómo es esto.
La Banda KU Los satélites de banda KU no siempre requieren platos para ser recibidos, algunos tiene 32 transponders en lugar de los 24 de la banda C. El verdadero aficionado a los satélites deseará usar esta banda, ya que es posible encontrar programación de todo tipo en KU. Además, cada vez se realizan más transmisiones en esta banda. SBS6, por ejemplo (ubíquelo en 74º en la figura 42), es un satélite ocupado con muchos depor-
tes y alimentaciones de noticieros. KU le ofrece mucho a quien desee experimentarla y explorarla. G4 y G7 tienen bonitas señales KU, y con mucha suerte también encontrará material interesante en los satélites ANIK de la banda KU (esto es muy dificil en el Cono Sur, pero para quienes viven en Centroamérica, Estados Unidos y Canadá, les resultará más fácil; hacemos esta aclaración, dado que este Manual se distribuye en toda América). Los satélites de la banda KU son más difíciles de sintonizar que los de banda C y requieren numerosos ajustes manuales. KU también es más sensible al clima. Los servicios de programación KU no están tan bien documentados como los de banda C. En un plato más grande (de 3 m), las señales KU son tan estrechas como un rayo láser. Con un breve roce del impulsor se pierde la señal. Rastrearla y estabilizarla no es una labor para gente impaciente. De todos modo, si ha colocado su plato para que capte banda KU, no podrá usarlo para captar banda C. PBS está actualmente en KU, y ABC también tiene alimentaciones en esta banda, ambas en el Satélite T-401. Esto puede impulsar a muchos aficionados a actualizarse en Banda KU (como verá, hacemos referencia a señales de Estados Unidos, porque son las más conocidas por quienes han visto TV satelital alguna vez). NBC alimenta toda su programación en K2, un satélite KU. Actualmente la programación NBC está desencriptada. EL CANAL TODO NOTICIAS también aparece con frecuencia en SBS6 cuando los dos canales CONUS no se usan para alimentaciones de noticieros. Los dos satélites ANIK tienen mucha programación KU, incluidos el SERVICIO DESENCRIPTADO DE PELICULAS SIN CORTES, dos canales musicales, redes públicas regionales, ASN (Red del Satélite Atlantic) y una cantidad de material en francés. Estos dos satélites sólo pueden captarse en el NORTE de Estados Unidos. Por otra parte, hay bastante material mexica-
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Manual de Instalaci n de Antenas Parab licas no en los Satélites Morellos. KU tiene franjas de recepción más estrechas. Si busca señales de NOTICIAS y DEPORTES, en KU encontrará una gran cantidad de toda clase. También tendrá acceso a programación internacional (china, rusa, japonesa, española) y alimentaciones educativas. Ajuste el extremo de su plato a KU y podrá comprobarlo. Si su plato es KU compatible (algunos dishers rejilla no lo son), todo lo que necesitará agregar AFUERA es una ALIMENTACION de BANDA DUAL y un LNB KU adicional que puede costar unos $200, según donde lo adquiera y la capacidad del LNB KU. Para saber si su plato puede operar en KU, mida el tamaño de los agujeros o aberturas de la rejilla. Si son superiores a 1/4 de pulgada, no tendrá una buena recepción KU. Los LNBs de KU se miden en dB, no en grados Kelvin (como es medido el LNB de banda C). 0,6dB es lo ideal. Un LNB de 2,0 es muy poco, si bien puede encontrar un LNB KU de 2,0dB económico, que le brindará señales aceptables desde la mayoría de los satélites, y seguramente le resultará aceptable para comenzar si consigue uno usado. Obviamente necesitará un receptor que sintonice banda KU. La mayoría de los receptores nuevos pueden hacerlo. No hay un estándar verdadero del esquema de
Figura 43
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canales KU como lo hay en banda C. Los diversos receptores numeran los canales de manera diferente. Ajustar su plato para KU es más difícil. El ancho de rayo es muy estrecho, y cada movimiento es crítico. Si pudo ajustar su sistema a un buen rastreo de banda KU, su recepción de banda C será perfecta. En definitiva, si bien esta banda puede aportarle momentos mucho más agradables, debe saber “un poco más” sobre recepción de TV vía satélite. ¿Cómo Ver por Satélite? Vamos a ver cómo son los equipos necesarios para ver televisión digital en los hogares, centrándonos en el decodificador, “set-top-box”, o IRD; y comentando también las características de antena, LNB, y resto de equipos terminales.
El IRD El IRD -Integrated Receiver Decoder- es la caja que contiene el hardware, software e interfaces necesarios para seleccionar, recibir, decodificar y visualizar los programas y servicios ofrecidos por la televisión digital. Hoy se venden en casas de telecomunicaciones, en negocios de venta de componentes electrónicos y por medio de avisos que suelen aparecer en diarios y revistas. Está previsto que su precio, dependiendo de las prestaciones que incluya, oscile entre los $120 y $250, pero debido a este precio tan alto muchas cadenas de televisión ofrecerán a sus usuarios
Manual de Instalaci n de Antenas Parab licas de pago tenerlo en alquiler a un coste más asequi- ma de transporte MPEG2– libre de errores, es ble. Los bloques que componen el IRD (figura necesario demultiplexar toda la información contenida para obtener las tramas comprimidas de 43) son los siguientes: video, audio y datos que pasarán al decodificador MPEG-2. TUNER Traslada la señal procedente del LNB a una seDECODIFICADOR MPEG-2 gunda frecuencia intermedia de 479,5MHz meDe él saldrá la información de audio en fordiante un oscilador sincronizado al canal selecmato PCM y la de video en formato digital 4:2:2. cionado por el usuario. Ambas serán tramas de datos digitales. DEMODULADOR QPSK Una vez con la señal a frecuencia fija se proceMICROPROCESADOR Será la CPU, el cerebro encargado de controde a su demodulación. La señal viene modulada en QPSK -debido a las limitaciones de potencia lar todos los sistemas que estamos describiendo. de los servicios DTH se exige un compromiso De arquitectura de 16/32 bits, será capaz de traentre robustez contra ruido e interferencias sin bajar con al menos 5 MIPS y almacenará la inforexcesiva penalización del espectro- por lo que la mación en una memoria DRAM con capacidad demodulación tendrá que ser coherente. Además superior a 512kb, además dispondrá de una para reducir las distorsiones lineales que introdu- ROM de 512kb con posibilidad de cargar el softce el canal se da a la señal una forma adecuada en ware de operaciones y su futura expansión. coseno alzado, la finalidad es tener un ecualizaSALIDAS dor que evite la interferencia entre símbolos. Como aún los televisores seguirán siendo exclusivamente analógicos, es necesario convertir CORRECCION DE ERROR Se emplean dos técnicas, una encaminada a las señales digitales de audio y video procedentes evitar los errores de ráfaga y otra a evitar los de ti- de decodificador MPEG-2 a formato analógico po aleatorio. Para recuperar estos últimos se utili- (PAL, SECAM o NTSC), bien en banda base paza un algoritmo, y para los primeros se usa un có- ra sacarlo a través del euroconector, o bien en RF digo bloque del tipo Reed-Solomon junto con un para usar la entrada de antena, siendo necesario entrelazado de los símbolos en el transmisor para que existan ambos tipos de salidas para poder dispersar los errores de ráfaga y convertirlos en funcionar con cualquier televisor. También hará aleatorios. Con todas estas técnicas se consigue falta tener otro euroconector para un equipo de una salida prácticamente libre de errores (Quasi- grabación de video analógico y otro para digital Error-Free) con un BER de 10e-10/10e-11 o de así como la posibilidad de estar conectado a un 7x10e-4 en presencia de errores de ráfagas. segundo IRD analógico. Otra salida indispensaAdemás de esto también hace falta deshacer la ble será un módem telefónico, para poderlo usar aleatorización introducida en el transmisor con el como vía de retorno y permitir la interactividad. objeto de mantener la anchura del espectro lo También debe disponer el IRD de una salida más constante posible y tener una señal con tran- RS-232 para poder transmitir datos con un dissiciones uniformemente distribuidas a la entrada positivo del tipo PC y un RS-422 para transmidel ecualizador. sión por el puerto de alta velocidad. DEMULTIPLEXADO Una vez que se tiene el flujo de datos –la tra-
ACCESO CONDICIONAL Puesto que en la mayoría de los casos las seña-
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Manual de Instalaci n de Antenas Parab licas les llegarán criptografiadas Figura 44 (encriptados o codificados) para permitir servicios de pago, el receptor deberá disponer además de un lector de tarjetas, ya sea PCMCIA o inteligente (smart card, vea Saber Electrónica Nº 154), que enviará los códigos de criptografiado pertinentes al demultiplexor. El acceso condicional puede ser uno de los grandes problemas que encuentre la TV digital para su expansión, al no haberse llegado a un acuerdo en el sistema de encriptado a utilizar (figura 44). Debido a esta falta de acuerdo podríamos llegar a la situación de tener un IRD para cada paquete digital de pago que quisiera verse. El DVB define solamente un tipo de interface común que permita añadir un módulo externo que variará según el modo de acceso condicional. Parece que en principio habrá en el mercado dos maneras de gestionar este acceso. Una primera solución será alquilar el IRD con un sitema decodificador incorporado, las cadenas de TV contratarán con un fabricante y un sistema de encriptado para tener su receptor específico. El segundo método es la compra del IRD por parte del usuario, del tipo con interface común definido en DVB. Estos receptores incluirán un sistema de decodificación por defecto y tendrán el conector adicional para incorporar otro. Ahora bien, debido a la menor relación portadora-ruido requerida en la transmisión digital, será posible reducir entre un 20 y un 30% las dimensiones de las antenas de los consumidores. Este hecho será positivo tanto para los que ya poseen una antena para TV analógica, que no necesitarán cambiarla, como para los que deseen comprar un equipo nuevo destinado a digital, que verán abaratados los precios. Como ejemplo, suponiendo un LNB de factor
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de ruido cercano a 1dB, se necesitarán unas antenas parabólicas de unos 45 cm para recibir satélites visibles desde América del Sur. El LNB El Low Noise Blockconverter (LNB) es el dispositivo encargado de amplificar la señal y trasladarla a una primera frecuencia intermedia. La banda de la portadora de radiofrecuencia debe estar entre 10,7 y 12,75GHz y la de FI resultante entre 950 y 2.150MHz. Será necesario cambiarlo en la mayoría de instalaciones 'analógicas' existentes debido a que los LNB usados comúnmente para recepción analógica tienen una respuesta en fase demasiado mala para señales digitales por lo que si se emplean para TV digital aparecerá en pantalla el fenómeno de la 'pixelación' -como un especie de mosaico- o bien la imagen desaparecerá por completo. Para los sistemas fijos la solución óptima es poner un LNB universal. En caso de un sistema motorizado sería preferible optar por un LNB de cuádruple banda de última generación, con un umbral de ruido mínimo ya que éste es un factor determinante en las señales digitales. Como puede apreciar, escuchar señales satelitales o ver TV por este sistema, requiere un equipo específico, al que hemos llamado “unidad exterior” y “unidad interior” de la estación receptora de señales vía satélite. Precisamente de estos temas nos ocupamos en los otros dos manuales de esta serie. FIN