3 7 3 - 5 0 7 8 - - 5 2 8 N:: 0 3 2 S S N I S
0 5 55 0 $ 6 , 5 9 - $ 9 9 1 9 º 1 N / 4 / 0 0 2 0 1 7 // 2 o 1 ñ o A ñ EDITORIAL
QUARK
SABER
EDICION ARGENTINA
ELECTRONICA
EDITORIAL
QUARK Año 17 - Nº 199 FEBRERO 2004
YYaaestá estáen en Internet Internetelelprimer primerportal portalde de electrónica electrónicainteractivo. interactivo. Visítenos Visítenosen enla laweb, web, obtenga obtenga información informacióngratis gratiseeinnumerables innumerablesbeneficios beneficios
www.webelectronica.com.ar www.webelectronica.com.ar SECCION SE CCIONE ES FIJ AS Nuestros Productos Sección del Lector
40 96
ARTICULO DE TAPA Mini-robótica: construcción de prototipos
3
MON MO N TAJ ES Fuente de alimentación para radioaficionados 10 circuitos prácticos con Fets Prescaler para medir frecuencias mayores a 1GHz Carnada electrónica
10 14 17 20
Circuitos para guitarra
68
INFORME ESPECIAL ¿Qué le pasó al canal 1?
22
SERVICE La etapa driver horizontal
29
Usos del generador de barras a color para la reparación de monitores
32
TV Curso superior de TV Color 26 fallas generales en receptores de TV
35
CUADERNO DEL TECNICO REPARADOR Solución de fallas en mecanismos de videocaseteras
57
LABORATORIO VIRTUAL PCB Wizard 3, Bright Spark y Livewire Tres programas diseñados para trabajar en conjunto Usando los instrumentos en la simulación de circuitos con el Livewire
73
ELECTRONICA Y COMPUTACION RISC: juego de instrucciones mínimo para el PIC16F84
78
MANTENIMIENTO DE COMPUTADORAS Mundo inalámbrico: el triunfo de las redes sin cables
84
CABLEADO DE COMPUTADORAS Detección de problemas en el cableado coaxil de una red con topología en BUS
89
MICROPROCESADORES El software: las instrucciones Distribución en Capital Carlos Cancellaro e Hijos SH Gutemberg 3258 - Cap. 4301-4942
93 Distribución en Interior Distribuidora Bertrán S.A.C. Av. Vélez Sársfield 1950 - Cap. Impresión:New Press, Buenos Aires, Argentina
Uruguay RODESOL RODESOL SA Ciudadela 1416 - Montevideo 901-1184
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LABORATORIO VIRTUAL PCB Wizard 3, Bright Spark y Livewire Tres programas diseñados para trabajar en conjunto Usando los instrumentos en la simulación de circuitos con el Livewire
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E D I C I O N A R G E N T I N A - N º 1 99 99
Director Ing. Horacio D. Vallejo Jefe de Redacción Pablo M. Dodero Producción José María Nieves Columnistas: Federico Prado Luis Horacio Rodríguez Peter Parker Juan Pablo Matute Matute Colaboradores: Paula Mariana Vidal EDITORIAL QUARK S.R.L.
EDITORIAL
QUARK
Propietaria de los derechos en castellano de la publicación mensual SABER ELECTRONICA Herrera 761 (1295) Capital Federal T.E. 4301-8804 Director
Horacio D. Vallejo Staff
Teresa C. Jara Luis Leguizamón Olga Vargas Natalia Ferrer Carla Lanza Alejandro Vallejo Diego H. Sánchez Marcelo Blanco Diego Pezoa Gastón Navarro
DEL DIRECTOR AL LECTOR
Continuamos Trabajando para Ud. B ien, amigos de S abe aberr E le lect ctrónica rónica,, nos encontramos nuevamente en las páginas de nuestra revista predilecta para compartir las novedades del mundo de la electrónica. electrónica. Otro año que pasó y nosotros continuamos adquiriendo experiencia y creciendo junto a usted, el mes próximo llegaremos a las 200 ediciones de Saber Electrónica, podemos decir que hemos recorrido un largo camino, pero nuestro compromiso continúa. Quienes hacemos mos S aber E lectró lectrónica nica s omos mos concientes concientes de que estam es tamoos en el camicamino cierto, cierto, el de la educación, la creatividad, la imagi nación, el de formar técnicos, esforzándonos mes a mes para traerles a todos nuestros lectores la mejor y más actualizada información técnica, dando cursos, seminarios, proveyendo cantidad de información extra y gratuita a traves de nuestro portal de Internet, dando gran cantidad de beneficios y descuentos para nuestros socios, en fin, tratamos de hacer todo lo posible y lo imposible para que todos nuestros lectores encuentren todo lo necesario, en la revista que todos los los me mess es editamos editamos . Queremos Queremos agr adecerles adecerles por por s eguir egui r compartiendo compartiendo con con nos nos otros tros totodos estos conceptos y decirle que “continuamos “continuamos trabajando para me jorar s us co conocimientos nocimientos de electrónica” electrónica”..
Atención al Cliente
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[email protected] Internet: www.webelectronica.com.ar Web Manager: Luis Leguizamón Editorial Quark SRL
Herrera 761 (1295) - Capital Federal www.webelectronica.com.ar La Editorial no se responsabiliza por el contenido de las notas firmadas. Todos los productos o marcas que se mencionan son a los efectos de prestar un servicio al lector, y no entrañan responsabilidad de nuestra parte. Está prohibida la reproducción total o parcial del material contenido en esta revista, así como la industrialización y/o comercialización de los aparatos o ideas que aparecen en los mencionados textos, bajo pena de sanciones legales, salvo mediante autorización por escrito de la Editorial. Tirada de esta edición: 12.000 ejemplares.
In g. H oracio D. Vallejo Vallejo
A RTÍCULO DE T APA
M in i-ro b ó t ica Construcción de Prototipos La robótica es uno de los te- mas más apasionantes de la tecnología actual, pero hay una rama derivada de ella que ha cobrado auge entre la co- munidad de lectores desde el aficionado y el estudiante has- ta el profesional, es la mini-ro- bótica, y la presente nota es el inicio de una serie que los acercará a este tema de una manera práctica y sencilla guiándolos en el entendimien- to y la construcción de un mó- vil el cual con cada número tendrá módulos funcionales que lo dotarán de prestacio- nes cada vez más avanzadas. Autor: Ing. Juan Carlos Téllez Barrera e-mail:
[email protected]
I NTRODUCCIÓN El estudio de los insectos ha destacado que de una manera organizada y ejecutando tareas sencillas bien definidas se pueden ejecutar funciones en comunidad bastante complejas, esto puede recrearse con pequeñas unidades robóticas autónomas operando bajo los mismos principios que puedan imitar de manera muy aproximada a dichas comunidades, y así como este hay muchos ejemplos representati-
vos en los cuales se encuentra involucrada la mini-robótica. Su aplicación no es exclusiva de la investigación, en el ámbito recreativo se ha extendido bastante así como su uso como herramienta educativa ha dado como consecuencia la proliferación de concursos estudiantiles de “mini-robótica” donde pequeños “engendros” haciendo gala de la electrónica de punta pueden desde seguir una línea hasta sortear obstáculos por medio de visión artificial, pero aquí
llegamos a un punto muy importante antes de seguir, ¿Quienes los construyen? ¿qué necesito para construirlos? ¿es ne- cesaria una preparación técnica pa- ra poder llegar a construir uno pro- pio? ¿su costo es muy alto? ¿yo puedo hacerlo? Como respuesta a estas interrogantes he aquí el presente artículo el cual de manera muy condensada pretende contestar esta y más preguntas. Mi interés es que con estas Saber Electró nic a
Artículo de Tapa notas se entiendan los principios básicos y la finalidad de los mini-robots y sobre todo, que quede claro que cualquier persona podrá construirlo, desde el aficionado hasta el técnico experimentado y al mismo tiempo sirva de apoyo a los profesionales en potencia para inclinarse a realizar sus estudios en alguna rama afín, no es necesario invertir demasiado dinero ni tener un nivel elevado de conocimientos ya que al construirlo aprenderemos y será sobre todo con un lenguaje sencillo y sin manejar conceptos muy profundos, así que manos a la obra.
D E FINICIÓN DE E STRUCTURAS Antes que nada todos tuvimos esta pregunta:
Figura 1
Saber Electró nic a
¿Qué son los mini-robots? Son aquellos robots de bajo costo cuya función primordial es la realización de tareas sencillas que pueden ejecutar con el mínimo de errores. Esta descripción es un tanto generalizada pues ahora pueden ejecutar funciones muy sofisticadas pero nos centraremos en el concepto inicial, la simplicidad de funciones. Lo anterior es muy importante ya que el definir de manera adecuada el tipo de mini-robot que deseamos construir y el fin al cual lo enfocaremos nos delimitara en gran medida las herramientas o elementos a abordar para poder llevar a cabo un diseño óptimo y por consiguiente que cumpla la función para la cual será diseñado. Podemos mencionar 4 tipos im-
portantes de mini-robots: Terrestres, acuáticos, aéreos y espaciales, de los cuales por ahora nos limitaremos a los mini-robots terrestres, específicamente a los dotados con ruedas ya que son los más utilizados debido a su simplicidad y facilidad de construcción, su capacidad de carga, mayor control y estabilidad mecánica aunque tienen en contra que se limitan a terrenos planos y que los posibles obstáculos que se presenten no deben ser mayores al tamaño de las ruedas. Se presentan cuatro estructuras básicas, tal como se puede apreciar en la figura 1.
Diferencial: Se componen de 2 ruedas en un eje común, cada rueda se controla independientemente, puede realizar movimientos en línea recta, en arco
Mini-robótica: Construcción de Prototipos y sobre su propio eje de contacto de rodamiento, requiere de una o dos ruedas adicionales para balance o estabilidad. Sencillo mecánicamente, puede presentar problemas de estabilidad y su cinemática es sencilla (La cinemática de un robot se refiere a la manera en que se mueve), para lograr el movimiento en línea recta requiere que las dos ruedas de tracción giren a la misma velocidad.
Sincrono: Todas las ruedas se mueven al mismo tiempo (manera sincrona) para el avance y vuelta. Las ruedas siempre apuntan en la misma dirección, para dar vuelta giran sobre su propio eje de apoyo manteniendo la posición del frente del robot, evita inestabilidades y pérdida de contacto diferencial, pero presentan el inconveniente de complejidad mecánica. Triciclo: Dos ruedas de tracción fijas y una tercera para la dirección sin Figura 2
tracción, presenta estabilidad y simplicidad mecánica con facilidad para los movimientos rectos pero presenta una cinemática compleja, esto es que para realizar giros y vueltas requiere de grandes desplazamientos o movimientos
Carro: Es similar al triciclo, cuenta con dos ruedas de tracción y dos ruedas de dirección, tiene buena estabilidad y facilidad para movimientos rectos pero presenta mayor complejidad mecánica por el acoplamiento entre las dos ruedas de dirección y también complejidad cinemática. A partir de este punto nos referiremos al mini-robot como un “móvil”, y como tal se rige con algunos de los principios de la robótica. El primero y más importante de ellos para nuestros fines son los grados de libertad, lo que en pocas palabras podemos definir como “la capacidad de movimientos que puede realizar”, y con respecto a un punto de referencia (posición en el espacio) tiene tres, la
posición X, posición Y y su orientación (ángulo con respecto a su posición de origen, figura 2). Desde cualquier punto donde inicie su movimiento se tendrá una posición X,Y y una orientación (ángulo). ¿Cuál es la importancia de lo an- terior? Que esto nos ayudara a justificar alguna estructura de las nombradas anteriormente para construir nuestro móvil, ya que por experiencia en aulas el error recurrente es que usan la estructura del primer carro de juguete que encuentran y al no percatarse de la complejidad mecánica que implica muy difícilmente logran que funcione. Para lo anterior recurrimos a las “Restricciones Cinemáticas” (aplicadas a nuestro móvil), esto es, la relación que hay entre los diferentes grados de libertad y su repercusión en los demás cuando cambia de posición alguno de ellos. Traducido a nuestros mundanos fines, quiere decir que si desplazo a mi móvil o lo cambio de orientación que movimientos implica realizar, y si analizamos las estructuras básicas podemos determinar que la más sencilla por la facilidad para realizar desplazamientos con el mínimo de movimientos es la diferencial. Si quieren un ejemplo comparen los movimientos que realiza un automóvil para estacionarse en un lugar reducido contra los que realizaría un carro de “hot dogs” (figura 3). Quizá no es la manera mas ortodoxa para representarlo, pero sí muy ilustrativa. Ya que elegimos la estructura base, necesitamos construirla y dotarla de la electrónica necesaria para que funcione prácticamente Saber Electró nic a
Artículo de Tapa Figura 3
desde el principio. Pero antes de darnos a la tarea de conseguir todo lo necesario debemos de aclarar otros puntos. La estructura básica de cualquier móvil la podemos simplificar de la manera especificada en la figura 4.
Sistema de alimentación: Se compone de pilas, baterías celdas solares o cualquier elemento que proporcione la energía para “alimentar” al Móvil. Sistema de control: Es el que se encargará de procesar las señales de los sensores e indicará el momento del funcionamiento de los actuadores. Actuadores: Motores, electroimanes, luces o elementos que lo dotarán de movimiento o respuesta física. Sensores: Interruptores, elementos infrarro jos, fotorresistencias, piroelementos o cualquier otro que se le parezca para “sentir” el entorno o estímulo. Queda claro que aquí involucramos elementos eléctricos y electrónicos, dicho de otra manera “las tripas” de nuestro móvil. Lo sencillo sería comprar el kit, montarlo y admirarlo, pero si algunos quisieran construirlo con sus propias manos e Saber Electró nic a
Figura 4
involucrarse más a fondo, tendrían que echar mano de las siguientes consideraciones y de paso ahorrar dinero. La construcción parte del diseño adecuado que nos dará la pauta para elegir los materiales de la estructura principal y los motores que proporcionarán el desplazamiento o esfuerzo. No es lo mismo motores de corriente contínua (C.D.) que motores a pasos, o si llevarán reducción o girarán libremente, si no contemplamos la carga total a desplazar o a qué estímulo va a reaccionar, a la luz o al contacto, éstos y muchos más detalles delimitarán nuestro trabajo. Por tal motivo iniciaremos la estructura más sencilla y popular para nuestro mini-robot la cual se construye a partir de unos pocos materiales y mecanismos que obtendremos de juguetes en desuso o si la economía lo permite con servos.
Consideraciones de Materiales, Electrónica y Mecanismos El construir un móvil requiere sobre todo de ingenio, razón por la cual soy partidario del “reciclado” de partes y materiales, la gran mayoría de los proyectos de este tipo no requieren gran inversión monetaria por lo que no se preocupen, entre los “trebejos” tienen un móvil en potencia. En cuanto al material de construcción recomiendo láminas de acrílico, inclusive he visto móviles armados con cajas de CD (discos compactos) o el CD mismo dándole originalidad y vista agradable, el uso de aluminio también es buena opción pero precisa de herramientas más especializadas. Ambas opciones son buenas para la construcción de la base principal ya que ahí soportaremos el peso de las pilas y circuitos así como el fijado de los motores.
Mini-robótica: Construcción de Prototipos Para la realización de los circuitos es importante el uso de tabletas universales por las constantes adiciones de circuitos o modificaciones, para los más osados es válida la realización de circuitos impresos pero esa tarea la facilitaremos en ediciones posteriores que incluirán los impresos y así darle una mejor presentación en caso de que participe en algún concurso que están ahora en su creciente apogeo. Si sólo desea hacer pruebas temporales el mismo protoboard puede fijarlo en su móvil y hacerlo parte de su base y así realizar las modificaciones de último momento o para ajustes empíricos, recuerde, todo es válido siempre y cuando trabaje ordenadamente y no quiera perderse en una maraña de cables. Un error constante es el uso de alambres en vez de cables, entre los sensores y circuitos el uso de cables le dan la flexibilidad suficiente para las modificaciones o adición de módulos, el uso de conectores es fabuloso y procuraremos usarlos más a menudo, el uso de alambres sólo es válido en el Protoboard ya que su rigidez limita los movimientos y es constante un malfuncionamiento debido a alambres cortados entre módulos. ¿Dónde consigo cable flexible? En cualquier tienda de electrónica encuentra de varios calibres, o si tiene por ahí un Mouse de PC dañado puede obtenerlos de ahí y usarlo para sus conexiones a sus sensores o entre tarjetas, puede reutilizar hasta los sensores que tienen dentro, sólo debemos tener cuidado en que los cables no sean tan delgados en las conexiones a las pilas y motores ya que por ellos fluirá mayor corriente.
Los mecanismos que darán movilidad a nuestro “monstruo” deberán ser con reducción, los motores en si no dan la fuerza (o torque) necesaria para desplazar el peso y en caso de que así lo fuera la velocidad no nos daría la posibilidad de gobernarlo adecuadamente, la reducción no sólo disminuye la velocidad sino “aumenta la fuerza “(esto debido a las relaciones mecánicas entre engranajes) que puede ser aplicada a cualquier mecanismo, en nuestro caso a las ruedas motrices. Si su pregunta es dónde conseguirlos, puede reciclar mecanismos de juguetes económicos, el uso de servos es lo más adecuado ya que proporciona el torque o la fuerza suficiente para el desplazamiento, más sin embargo su precio es muy elevado y nuestra finalidad es realizar un móvil económico y funcional. De cualquier manera, más adelante se describirá el proceso de modificación de un servo y su correcto em-
pleo. Quizá se preguntarán porque no se usan motores a pasos, la limitante es su costo el cual es compensado por su precisión, pero el conseguir motores pequeños y que consuman poca corriente es un tanto difícil, además su aplicación es mas justificable si nuestro proyecto fuera un robot de mayor tamaño cuya precisión sea necesaria, su enfoque es a brazos robóticos y sistemas de ejes coordenados, ante todo simplicidad es lo que necesitamos. Para simplificar el diseño los motores con su respectiva reducción los consideraremos genéricos, esto es que su unidad principal sea un motor de C.D. de 3 a 5 volt, de ahí partiremos a definir la estructura básica y el por qué de la misma. Lo anterior nos lleva a una cuestión importante, ¿Qué comerá? ¿cuál será su fuente de energía principal? Al rescate vienen toda una gama de baterías, se puede usar casi cualquier batería recargable ya sea de gel, NiCad, NiH, ion de litio como las usadas en los teléfonos celulares, etc., hoy en día su coste ha disminuido tanto que podemos esforzarnos y comprar aquella que cumpla con nuestras expectativas de durabilidad y costo, pero como nuestra finalidad es la simplicidad supondremos que usaremos el clásico portapilas para cuatro unidades “AA” de 1.5 volts, esto nos dará en total 6 volts, si elegimos cualquier otra procuraremos que los voltajes que entreguen sean cercanos a éste, de cualquier modo por el momento no usaremos lógica TTL o algún otro dispositivo que sea poco tolerante a variaciones de voltaje cercanos al indicado, si se diera el caso de usar alguna batería de mayor voltaje lo indicado es utilizar un regulador Saber Electró nic a
Artículo de Tapa Figura 5
de voltaje de 5 Volts. Pero recuerde, que está en una etapa de inicio y siga el camino simple, que no es lo mismo que el mas fácil.
P LATAFORMAS ALTERNATIVAS Solo lo tomaremos como comentario, en la actualidad hay una gran variedad de “juguetes” educativos que pueden servirnos como plataforma base para construir mini-robots,
Saber Electró nic a
Figura 6
las más populares son el LEGO y el MECANO, la primera tiene una serie llamada Technic que está enfocada a la construcción de infinidad de pro- en desuso o económicos que sean totipos, desde una simple articula- de baterías, las ruedas, motores, cación hasta un robot manipulador con jas de reducción y hasta los portapielementos neumáticos. Y si bien son las pueden ser reutilizables y por muy flexibles lo complicado es el consiguiente económicos. conseguir los elementos reductores y motores que sólo pueE STRUCTURA B Á SICA DEL M ÓVIL des adquirirlos en casas especializadas, que son un poco caLa estructura básica es la mosros, el adquirir algún kit básico para armar algún vehículo nos trada en la figura 5 que nos muestra proporcionará las piezas nece- una configuración de tres ruedas. sarias para construir nuestro Como se indica, dos de las ruedas móvil, con sólo unas cuántas que denominaremos ruedas motrimodificaciones y un poco de in- ces son las responsables del desgenio podemos adaptarlos a plazamiento del móvil y serán impulmotores comunes y corrientes, sadas por una caja de reducción y ante todo lo dejaremos a la un motor de DC por cada una, esta creatividad de los lectores y a caja puede ser de algún juguete o su bolsillo. Una opción muy via- un servo modificado (posteriormente ble es el reciclado de juguetes se explicará la técnica de modifica-
Mini-robótica: Construcción de Prototipos Figura 7
que gire sobre si mismo 360 grados. Las ventajas son: -Girar sobre si mismo 360 grados. -Evadir obstáculos más fácilmen-
te. -Moverse en lugares muy reduci- dos. -Menor lógica de control sobre los motores en su etapa inicial. -Control total del desplazamiento del móvil por medio de PMW (Modu- lación por ancho de pulso).
ción), la tercer rueda es de giro libre o “rueda loca” que está adosada a un eje que no es concéntrico permitiéndole así no presentar alguna resistencia al desplazamiento del móvil y su función principal es de apoyo. Las ventajas en cuanto a su desplazamiento (figura 6) son las siguientes: al girar las ruedas motrices a la misma velocidad el móvil se desplazará en línea recta, si en algún momento deseamos que el mismo gire hacia la derecha o izquierda podemos detener uno de los motores y el móvil dará vuelta tomando como eje de giro el punto de contacto de la rueda que esté detenida, en caso de girar en el otro sentido el eje de giro será la que esté en turno sin girar, analizando éstos movimientos observamos que el desplazamiento es mínimo al dar vuelta además que ya no requeriremos de algún otro motor que haga la función de eje de dirección como sería necesario
en caso de ser de cuatro ruedas (por ejemplo el automóvil), la rueda loca solo cumple la función de dar estabilidad al sistema. Lo anterior es válido para cuando el móvil sólo tiene la capacidad de que sus ruedas motrices se desplacen en un solo sentido. Las cosas mejoran para el caso en que las ruedas motrices tengan la capacidad de invertir su sentido de giro (figura 7), si hacemos girar las ruedas una en sentido contrario a la otra el eje de giro del móvil será la parte central del eje imaginario que pasa por las dos ruedas. Esto dará la posibilidad de que podamos orientar al móvil en cualquier dirección o
Una vez que definimos nuestra estructura básica y sus ventajas podemos pasar a la construcción de la misma, la nota del siguiente número proporcionará los elementos necesarios para la construcción de nuestra estructura base y la prueba de operación sin sensor de ningún tipo, conforme el móvil “evolucione” e incorporemos la electrónica necesaria para su funcionamiento lo conjuntaremos con la teoría necesaria para su análisis de funcionamiento y el constructor se aventure a incorporar mejorías o simplemente disfrute de su creación robótica. Mientras tanto una de las mejores referencias para que tengan idea de lo que se puede lograr con un mini-robot es: http://www.depeca.uah.es/alcabot/ Por último, aclaramos que éste artículo es el primero de una serie destinada a explicarle cómo armar su propio prototipo. Si Ud. no quiere esperar hasta la próxima edición, puede buscar los borradores de diseño, tanto de la parte mecánica como de la parte electrónica en nuestra web: www.webelectronica.com.ar, debe dirijirse al ícono password e ingresar la clave: sarobot. ✪ Saber Electró nic a
MONTAJE
Fuente de Alimentación p a r a Ra d i o a f i c i o n a d o s Hoy en día, donde el radioafi- cionado generalmente utiliza equipos comerciales (VHF, HF o BC), sus ganas y entusiasmo por hacer cosas se limitan a construir una antena, un aco- plador y muchas veces la fuen- te de alimentación, constante- mente me piden algún “plani- to” de alguna fuente que sea fácil de hacer y que no lleve “integrados pequeños”, para poder así armarla sin dificultad. Autor: Guillermo H. Necco LW 3DYL
B
ien, la fuente que aquí presento cumple con éstos requisitos, puede manejar corrientes elevadas y la regulación es muy buena. La primera que armamos sigue en funcionamiento como el primer día (y esto fue hace ocho años). Pero, no solamente quiero brindarles el circuito y un dibujo para poder guiarse en el montaje, sino que también comentaré algo de la teoría de funcionamiento de estos dispositivos. El primer elemento que encontramos es el transformador reductor de tensión. La mayoría de los equipos funcionan a 12 Volts y la tensión de red es de 220 Volts, por lo que es necesario reducirla con un transformador como se ve en la figura 1. Muchos radioaficionados utilizan transformadores de surplus o bobinan los propios. La salida del transformador es de Saber Electró nic a
corriente alterna, por lo que es preciso rectificarla, o hacerla contínua, ésto se logra con un rectificador de onda completa, logrando entonces una corriente contínua, pero pulsante. Para mantenerla en un nivel se
utiliza un capacitor de filtro, que mantiene la carga entre hemiciclo y hemiciclo, para evitar un desagradable ruido de 100 hertz. (Figura 2) Vemos en la figura que el capacitor se carga al valor de pico y se des-
Figura 1
Montaje carga hasta el próximo hemiciclo. Esta diferencia entre el valor de pico y el valor de descarga hasta el nuevo hemiciclo se conoce como ripple, y es como un serruchito. Mientras más elevado sea el ripple, peor es la regulación de la fuente. Para atenuar el ripple podemos pensar con certeza en agregar más capacidad, y es cierto, a más capacidad, más posibilidad de mantener la carga, pero...¿Cuál es el valor correcto?¿Voy experimentando valores hasta encontrar uno que me satisfaga? No, mejor estudiemos el tema con detenimiento: Tenemos que un rectificador de onda completa (con cuatro diodos) el capacitor electrolítico se carga a un valor pico de:
valor de pico, Vtransformador es la tensión alterna que nos entrega el transformador por la raíz cuadrada de 2 menos 1.4 que es la caída de tensión en los diodos rectificadores. Bien, supongamos que debemos hacer una fuente de 12V para una corriente de 5 Amper. ¿Cuánto ripple sería aceptable? Los diseñadores industriales sostienen que un ripple mínimo aceptable es del 25%. Por lo tanto, si la tensión en el momento de mayor descarga del capacitor es de 12V, la tensión de pico debe se un 25% mayor, esto es de 15 Volts. La fórmula para hallar la tensión del transformador es entonces:
Vemos ahora cómo elegir el capacitor adecuado para cumplir con estos valores. Recordemos que una de las fórmulas para la capacidad es:
C = ( ∂t / ∂v) . I Aquí tenemos que C es el valor de capacidad requerida en Farads. I es la máxima corriente de la carga (en nuestro caso 5 A) ∂t es el tiempo de carga del capacitor (10 ms) la inversa de 100Hz ∂v tensión de ripple aceptable (en nuestro caso 3 Volt) Poniendo en la fórmula nuestros valores tenemos que:
C= (5 . 0.01) / 3 = 0.016 Farads Vsec = (Vcc + Vripple + Vrect) / √2 O lo que es lo mismo: 16.000 µF
Vp= (Vtransformador .√ 2) – 1.4 En este caso vemos que Vp es el
En nuestro caso Vcc=12V, Vripple 3V y Vrect 1,4 V ( en cada diodo caen 0,7V)
Figura 2
Figura 3
Recordemos que esta es la capacidad mínima para que nuestra fuente funcione bien. Si ponemos un capacitor más grande no es problema, al contrario. Pero los que armaron este tipo de fuentes y le conectaron algún equipo de potencia (un autoestéreo por ejemplo) habrán notado que la regulación es pobre y es evidente al subir el volumen un zumbido de fondo. La tensión sobre la carga también fluctúa, bajando al aumentar los requisitos de corriente. Para eliminar estos inconvenientes se utiliza un regulador serie, que es un dispositivo que emplea un transistor de potencia entre la fuente y la carga como resistencia variable, de modo que la tensión sobre la carga permanezca estable. El diagrama básico que muestra la figura consta de una referencia de tensión (una tensión totalmente estable) en una entrada de un comparador (un amplificador operacional por ejemplo) y la otra entrada toma una muestra de la tensión de salida. La salida del comparador va a la base de un transistor de paso en serie
Saber Electró nic a
Fuente de Alimentación para Radioaficionados con la carga. Como se puede ver en la figura 3. Cuando la carga absorbe mucha corriente la tensión sobre la misma tiende a bajar. La tensión en la pata inversora del comparador se hace más negativa, por lo que la tensión en la base del transistor se hace más positiva y deja pasar más corriente, hasta equilibrarse al valor de tensión prefijado. En este tipo de fuentes tenemos que sumar a la tensión que deseamos obtener a la salida la caída de tensión propia del regulador (drop out) que está entre
3 y 5 Volt. Por lo tanto, si tenemos un regulador de 12V (un 7812 por ejemplo) la tensión mínima de entrada debe ser de 15 Volt. Otro detalle a tener en cuenta es la disipación de calor del regulador, dado que por él circula corriente y hay una caída de tensión existe generación de calor, cuya disipación en Watts se calcula:
Dis = (Volts ent – Volts sal) . I Un inconveniente muy grave de éstas fuentes en equipos de radioafi-
Figura 4
Figura 5
Figura 6 Saber Electró nic a
cionado es que, como vimos, para obtener una buena regulación hay que elevar la tensión en la entrada del regulador. Algunas fuentes comerciales manejan hasta 24V en su entrada. Si por algún motivo (a veces la misma radiofrecuencia del transmisor) se pone en cortocircuito un transistor de paso en serie, los 24V van directamente al equipo, pasándolo a mejor vida en forma instantánea. Ver figura 4. Para evitar este desastre se colocan sistemas de protección contra sobretensiones, conocidos como crowbar. Constan de un tiristor conectado a la entrada del regulador. El gate del tiristor está conectado a la salida por medio de un diodo zener de valor un poco superior a la tensión de trabajo. Funciona del siguiente modo: Supongamos una tensión de trabajo de 12V. Utilizamos un zener de 15V, el cual estará inactivo mientras existan 12V en la entrada. Si se quema el regulador la tensión de salida se elevará, el zener dejará pasar corriente excitando el gate del tiristor, el que a su vez se encenderá, provocando un cortocircuito que quemará el fusible de entrada, por lo que el regulador quedará inactivo y el equipo no sufrirá ninguna sobretensión. Como se ve en la figura 5. Para realizar un crowbar efectivo en una fuente de alta corriente es necesario contar con tiristores muy potentes, que suelen ser caros y difíciles de conseguir. En este circuito utilizamos transistores 2N 3055 que son encendidos por un pequeño TIC 106D, que es muy común, barato y por sobre todo, muy sensible, dado que a veces los tiristores grandes son muy “duros”, tardando mucho tiempo en encenderse y poniendo en riesgo el equipo conectado a la fuente. En este crowbar los 2N 3055 no necesitan disipador de calor, dado que están encendidos muy poco tiempo, el necesario para que se
Montaje corte el fusible. Ver figura 6. Los reguladores serie más conocidos son los 78XX, que tienen tensiones fijas de trabajo. Es necesario conectarles lo más cerca posible de la entrada y salida sendos capacitores de 0,1µF para evitar autooscilaciones indeseadas. Para lograr tensiones variables tenemos el LM 317,
Figura 7
Figura 9
al cual, como vemos en la figura podemos conectarle un preset para obtener diversas tensiones de salida. Si deseamos calcular R1 para obtener un valor fijo de tensión podemos utilizar la siguiente fórmula provista por el fabricante:
Vsal = Vent – drop out
Vsal = Vent – 3 V R1 = ? (Vsal / 1,25) - 1? . R2 Ahora bien, estos reguladores son muy buenos, pero pueden soportar una corriente máxima de 1 Amper. ¿Cómo hago para aumentar su capacidad de corriente para alimentar un equipo de BC por ejemplo? Simple, le agregamos un transistor PNP de potencia como se muestra en la figura 7. Para hacer una fuente de alimentación de mediana potencia, buena regulación y extremadamente sencilla recomiendo el siguiente circuito, que está muy probado y no da mayores inconvenientes. Lleva un TIP 36 por cada 5 A de consumo. En el dibujo aparecen 2, pero no hay inconvenientes en poner hasta 4. Ver la figura 8. Para facilitar el armado de la misma proveo un dibujo explicativo. Recuerden aislar los transistores con respectivas micas. Si no tienen TIP 36 pueden utilizar cualquier transistor PNP de potencia, como el MJ 15002 o incluso el MJ 2955 sólo si es de buena calidad pues tuve muchas malas experiencias con este tipo de transistores. Ver figura 9. Bien, espero que se animen a construir este proyecto, que es muy útil incluso como fuente variable para el taller de reparaciones. ✪
Figura 8 Saber Electrón ica
MONTAJE
1 0 Circuit os Práct icos co n S e g u i d o r e s d e F u e n t e Describimos a continuación 10 circuitos muy sencillos, utilizando FETs, que pueden ser de gran utilidad en el banco de trabajo de todo técnico, estudian- te o hobista de electrónica. Autor: Ing. Arnoldo C. Galetto e-mail:
[email protected]
C
asi cualquier configuración de seguidor de fuente puede cubrirse con diez circuitos básicos, y considerando los parámetros relacionados, un diseñador puede conseguir un comportamiento consistente a pesar de las variaciones inherentes del dispositivo. Existen dos conexiones básicas para seguidores de fuente, con realimentación de compuerta y sin ella, y por simplicidad las consideraremos separadamente. Polarización sin Realimentación
El circuito de la figura 1 corresponde a una disposición de auto polarización en la cual la caída sobre Rs polariza la compuerta por medio de Rg. Ya que no se desarrolla voltaje entre la compuerta y la fuente Vgs cuando Ip = 0, la línea de carga pasará por el origen. Usando al 2N4339 como ejemplo en todos los casos, la corriente de drena je en reposos está entre 0.25 y 0.55 mA cuando Rs = 1kΩ. Entonces la tensión de salida en reposo estará entre 0.25 y 0.55 V. Una disposición similar a la anterior pero con una fuente negativa agregada (-Vss) se observa en la figura 2. Esto tiene la ventaja sobre el circuito de la figura 1, ya que la señal de enSaber Electró nic a
trada puede ir en su parte negativa hasta casi (-Vss). Las dos líneas de polarización que se aprecian en la figura 2 son para Vss = -15 V y para Vss= -1.6V. En el primer caso la tensión de salida en reposo está entre +0.18 y +0.74V, en el segundo caso entre +0.3V y + 0.82V. En el circuito de la figura 3 una fuente de corriente mejora la estabilidad de la corriente de drenaje (Ip), luego la línea de polarización será una línea horizontal cuando Ip = corriente constante. Para Ip = 0.3mA la tensión de salida en reposo está entre = 0.15V y 0.7V. El cuarto circuito (figura 4) es similar al de la figura 3, con la excepción de que la fuente de corriente es el FET A que permite una corriente constante, el valor de la cual corresponde a Vgs = 0 volt. Debe considerarse que el FET A va perdiendo linealidad en su corriente a medida que Vds
se aproxima a cero, de modo que esta técnica puede usarse solamente para polarizar efectos de campo que tiene un valor de tensión de corte más alta que la del FET que forma la fuente de corriente. El circuito de la figura 5 se consigue empleando un par de efectos de campo apareados, uno como seguidor de fuente y el otro como fuente de corriente, el punto de operación de la corriente de drenaje Idq está determinado por Rs2. En este caso (1.5k Ω) la corriente de drenaje estará entre 0.2mA y 0.42mA (como se ve por las
Montaje
intersecciones). Sin embargo como ambos fets están apareados, Vgs1 = Vgs2, y ya que Id1 = Id2, haciendo Rs1 = Rs2 la tensión entre A-B será igual a C-D que en este caso es cero. Esta disposición exhibe una salida igual a cero o casi cero, y si los fets están apareados en temperatura en el punto Id, este circuito tendrá desplazamiento por temperatura igual a cero o muy próximo a cero. Polarización con Realimentación
Los circuitos siguientes aparecen en la misma secuencia que antes
para que sea más fácil su comparación. En cada caso Rg, se retorna a un punto tal que existe una realimentación unitaria para el extremo inferior de Rg. Si el valor de Rs está elegido tal que el retorno de Rg es de cero voltios (excepto el circuito de la figura 6), luego la diferencia entre la entrada y la salida es de cero volt. R1 es normalmente mucho mayor que Rs. La disposición del circuito de la figura 6 es útil para circuitos acoplados en alterna, y con Rs<
Saber Electró nic a
10 Circuitos Prácticos con Seguidores de Fuente
teniendo, no obstante una impedancia alta. En el circuito de la figura 8, R1 se ha reemplazado por una fuente de corriente ideal, y ésta tiene, teóricamente una impedancia infinita, la línea de carga es ahora perfectamente plana. Tomando la salida desde la parte superior de Rs (figura 9), la impedancia de salida se reduce y Rs debe ser ajustada para que el circuito funcione correctamente. La línea de corriente constante (Is = 0.3mA) y el efecto de un resistor de fuente de 1 k muestran una tensión de salida entre 0.2 y 0.75V. La intersección entre la línea de carga Rs y el eje Vgs determina el voltaje Vfb en la unión de Rs y la fuente de corriente. Para Rs = 1k Ω, Vfb estará entre –0.1V y –0.45V. Ya que Vfb aparece en la compuerta, debe ser cero si la impedancia de continua del circuito debe ser preservada. Esto se consigue modificando Rs (líneas de puntos) con lo que se consigue el circuito de la figura 8. El circuito de la figura 10 es idéntico al de la figura 5, excepto que se le agrega realimentación para aumentar la impedancia de entrada.
Resumen
Los circuitos 1,4 y 6 pueden aceptar solamente señales positivas y pequeñas señales negativas, ya que los resistores de fuente están a masa. Todos los otros circuitos, pueden manejar señales negativas y positivas limitadas solamente por las tensiones disponibles y la tensión de ruptura del dispositivo empleado. Los circuitos 3, 4, 5, 8, 9 y 10 emplean fuentes de corriente para aumentar la
Saber Electró nic a
estabilidad y la ganancia. De estos 4, 5 y 10 usan fets como fuentes de corriente. Los circuitos 5,7, y 10 emplean un resistor de fuente Rs, el que puede seleccionarse para tener una tensión de salida en reposo igual a cero. Los circuitos 5 y 10 emplean fets apareados. Rs se selecciona para tener una Id cerca del punto de corriente de buena estabilidad. La diferencia entre la salida y la entrada es cero. ✪
MONTAJE
Prescaler para Medir Frecuencias Mayores a 1GHz En varios articulos de Saber Electrónica se han publicado diferentes circuitos para la construcción de frecuencíme- tros, pero en el mejor de los ca- sos se pueden medir señales con frecuencias cercanas a los 100MHz. Por otra parte, si de- sea comprar un frecuencíme- tro digital, normalmente debe optar por uno de 100MHz en vez de 300 ó 500MHz por razones de costo, pero luego al emplearlo, uno se arrepiente de no haber comprado uno de 500 MHz. En este artículo damos una solución a este problema, mediante la utilización de un equipo que po- see la ventaja contra otros de su mismo tipo, de producir una división exac- ta por 10 de la lectura que se está realizando. Cabe aclarar que el presente proyecto es la base de un artículo más completo sobre frecuencímetros, publicado en Saber Electrónica Nº 132. Autor: Horacio D. Vallejo
E
l presente m ontaje es la base de un artículo m ás com pleto sobre el tem a que fué pub licado en la edición núm ero 132 y q ue consiste en u n divisor de frecuencia por 10 para ser usado en la entrada de frecuencím etros, con el objeto de poder m edir frecuencias de h asta 1,5G H z (1500M H z). Si tuviera un frecuencím etro de 200M H z, para algunas aplicaciones sería insuficien te, porque en la actualidad es corriente tener que controlar aparatos que trabajan a frecuencias superiores, com o los teléfonos celulares que operan en la banda de 900M H z, o los transm isores para equipos de T V, o los equipos de radioaficionados que transm iten en la banda de los 1,2G H z.
Figura 1 Saber Electró nic a
Montaje U na posible solución a este problem a es el uso de un prescáler, pero para con struirlo, norm alm ente no se encu entran circuitos qu e dividan x 10, sino por valores “ dentro del dom inio digital” , com o ser por 256- 512-1.024, etc., de m od o tal que, aunque se consiga hacer aparecer núm eros en el frecuencím etro, no sabrá nunca la frecuencia exacta, a no ser que se tenga una calculadora a m ano. Por ejem plo, si optó por un prescáler que divide por 512 y desee m edir un a frecuencia de 500M H z, aparecerá en el display 0,976, es decir, un núm ero qu e nada tiene qu e ver con la m edida que se está realizando. Si aparece el núm ero 0,976 n o se sabrá a qué frecuencia corresponde, siendo éste un inconveniente que siem pre se quiere evitar. Para solucionar este problem a, se tendrá que elegir circuitos que dividan exactam ente por 10, aunqu e los que se encuentran con m ás facilidad a un precio razonable no sup eran los 400M H z. Los que sup eran esta frecuencia son un p oco m ás caros, pero al tener que m edir frecuencias m ayores a 1G H z y al tener un frecuencím etro de 200M H z, cuesta m ucho m eno s construir un prescáler que com prar un nu evo frecuencím etro para U H F. El integrado elegido p ara este m ontaje es elSP.8830 que opera con una frecuencia m áxim a de 1,5G H z.A hora bien, no es m uy fácil localizar este circuito, aunque en algunas casas de electrón ica de latinoam érica sí se con siguen por un
Figura 2 Saber Electrón ica
costo q ue ronda los u$s 9. Sin em bargo, existen otros integrados sim ilares por precios m ás caros pero qu e cum plen la m ism a función, aunque deberá cam biar el diseño del circuito im preso, dado que tiene otro diagram a de conexiones para sus pines. La figu ra 1 m uestra el circuito com pleto del prescáler propuesto, el cual em plea un solo integrado SP.8830 fabricado por la em presa G EC Plessey. El costo de este integrado es realm ente alto, porque contiene en su interior do s prescaler, una etapa pream plificadora diferencial de banda ancha y una etapa final am plificadora que puede sum inistrar en la salida una señal TTL. En la tabla 1 señalam os la am plitud m ínim a en m ilivolt eficaces que hay que em plear en la en trada del prescáler para que pueda operar con frecuencias com prendidas entre 10M H z y 1,5G H z. La señal ap licad a a la entrada llegará directam ente a la p ata de entrada 2 del integrado IC1, pasand o por un lim itador de am plitud form ado por dos diodos schottky ubicados en o posición de fase. Estos diodos lim itan la am plitud de cualquier señal a un valor m áxim o del orden de los 350m V con el objeto de proteger el integrado. La m áxim a tensión que se p uede ap licar a la en trada de este integrado no pued e ser m ayor a los 800m V. D e la pata 7 d el circuito integrado se obtendrá la señal con su frecuencia dividida por 10, con un nivel TTL que p odrá aplicarse directam ente a la entrada de cualquier frecu encím etro
Lista de Materiales
R1 - 220k Ω R2 - 47 Ω R3 - 2k2 C1, C3, C6 - 10nF – Capacitor de poliéster C2 - 100pF – Capacitor cerámico C4 - 100pF – Capacitor cerámico C5 - 1nF – Capacitor de poliéster C7 - 1µFx 25V - Capacitor electrolítico C8, C9, C10 - 100nF – Poliéster C11 - 10µF x 25V – Capacitor electrolítico C12 - 10nF – Capacitor de poliéster C13 -1nF - Capacitor cerámico D1, D2 - Diodo schottky BAR.10 DL1 - Diodo led de 5mm color rojo IC1 - Circui to integrado divisor de frecuencia SP.8830 IC2 - Reg. de V de 3 terminales MC.78L05 S1 - Interruptor NA Var ios
Placas de circuito impreso, gabinete para montaje, estaño, fuente de alimentación, cables, etc. digital. La resistencia de 47 Ω puesta en serie con la salida, tien e la finalidad de proteger el integrado en el caso d e que se produjera un cortocircuito en el cable coaxial de salida. Con el objeto de obtener un dispositivo portátil, se em plea una alim entación de 9V, provista por una batería com ún, pero com o el integrado SP.8830 no acepta tension es m ayores a 9V, se utiliza un regulador de ten sión del tipo
Fig ura 3
Prescaler para Medir Frecuencias Mayores a 1GHz
Figura 4
78L05 que entrega una salida estabilizada de 5V. El m ontaje debe realizarse en una placa de circuito im preso com o la m ostrada en la figura 2. Para la instalación del integrado es con ven iente el uso de un zócalo. A l finalizar el m ontaje de todos los com ponentes, se insertarán en los orificios correspondientes, los term inales
para conectar los cables de alim entación y los conectores BN C de entrada y salida. Para los dos B N C, no se deberá obviar conectar sus cuerpos a la m asa del circuito im preso. Se conectará uno de los term inales del interruptor de encendido a un cable de la tom a de la pila y el otro al circuito im preso. Term inado el m ontaje, conectando su salida a la en trada de su frecuencím etro, por m edio de un cable coaxial de 52Ω,se p uede verificar sielcircuito funciona. Si se tiene un generador RF con la capacidad de sum inistrar una señal de 400M H z, se aplicará señal a la entrada del prescáler y al hacerlo, en el frecuen -
cím etro se leerá la frecuencia exacta p ero dividida x 10. Tabla 1
FREC U EN CIA 10 M H z 25M H z 50M H z 75M H z 100M H z 250M H z 500M H z 750M H z 900M H z 1.000M H z 1.200M H Z 1.300M H z 1.400M H z 1.500M H z
SEN SIB ILID A D 30m V 13m V 7,5m V 5m V 4m V 3m V 2,5 m V 2m V 3m V 5m V 6,5m V 7m V 10m V 12m V
Para quienes no están en tem a, les com entam os qu e construir un circuito para m ed ir frecu encias cercanas a 1G H z, es un tanto com plicado y m erecen ciertos cuidados. ✪
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MONTAJE
Carnada Electrónica Ya son varias las cartas que nos llegan pidiendo un circuito de carnada electrónica. Se trata de un circuito electrónico para atraer a los peces. Fué por eso que decidimos volver a publicar un proyecto que tuvo gran éxito en su momento, armamos un circuito con resultados sorprendentes que ofrecemos en este artículo. Autor: Federico Prado
U
na carnada electrónica es un generador de frecuencias de audio capaz de atraer a los peces. Más concretamente, es un oscilador de onda cuadrada de unos 5kHz conectado a una cápsula piezoeléctrica que se acercará al lugar donde se colocará la caña de pescar, con el objeto de atraer a los peces que merodeen la región. En base a experimentos realizados en todo el mundo, es sabido que algunos sonidos generados bajo el agua, son capaces de atarer a los peces, por supuesto, bajo determinadas condiciones. Para la mayoría de las especies, el sonido debe ser contínuo, con potencia suficiente, y debe ir acompañado del alimento preferido del animal. Así por ejemplo, puede colocar en el anzuelo una lombriz y cerca Saber Electró nic a
Figura 1
Montaje de ella puede arrojar la cápsula piezoeléctrica para poder pescar pejerreyes con cierta facilidad. Para ello, la frecuencia del sonido debe ubicarse en torno de los 3.500Hz. El circuito eléctrico de la carnada se muestra en la figura 1. Para su construcción se emplea un único circuito integrado, el CD40106, consistente en 6 inversores CMOS schmitt trigger. El primer inversor se emplea para construir un oscilador de unos 10Hz, necesario para obtener una modulación del oscilador básico, que está formado por otro inversor. Dicho de otra manera, el sonido emitido no será continuo, sino que será por ráfagas, para que en el agua se produzcan algunas vibraciones como las que suele causar un insecto cuando cae al agua y tratando de escapar, agita repetídamente sus alas. CI-1a, R1 y C1 forman el oscilador de baja frecuencia (modulante), que puede funcionar o no, en función de la posición de la llave S1. El oscilador de alta frecuencia está formado por CI-1b, P1, R2, C2 y R3. Cuando S2 está abierto, dicho oscilador genera señales con frecuencias comprendidas entre
Fig ura 2
1kHz y 10kHz, mientras que al cerrar el interruptor, la señal generada está entre 100hZ y 1kHz. La variación de frecuencia se consigue girando el potenciómetro P1. De esta manera se puede generar una señal cuadrada modulada con una frecuencia central variable entre 100Hz y 10kHz y una modulante de unos 10Hz. Ahora bien, la señal generada por los inversores no posee la suficiente amplitud como para excitar la cápsula piezoeléctrica, por ello, se emplean las otras cuatro compuertas inversoras del CD40106, en una configuración amplificadora con dos compuertas en contrafase. De esta manera, se puede cubrir una zona bastante amplia al sumergir la cápsula bajo el agua. El circuito se alimenta con una tensión de 9V y el consumo puede llegar a 1mA. La cápsula piezoeléctrica se conecta a la placa de circuito impreso, mostrada en la figura 2, por medio de un cable bipolar de unos 50 metros como máximo y de 0,35 mm de diámetro por conductor. En ocasiones conviene que el cable sea mallado y que la malla esté conectada a la masa del circuito. Con esto se evitan posibles interferencias.
Un detalle a tener en cuenta es que no se precisa impermeabilizar la cápsula, pues posee una vida útil bastante extensa. Cualquier intento de protección atenuará el sonido emitido y con ello el radio de cobertura de la carnada. Antes de sumergir la cápsula al agua debe verificar el funcionamiento, luego, se la introduce en el agua a una profundidad mínima de 1,5 metros. ✪
Fig ura 3
Figura 4
Lista de Materiales
CI 1 - C D40 106 - séxtuple inversor CMOS. R1 - 1,2M Ω R2 - 2k2 P1 (R3) - Potenciómetro de 100k Ω logarítmico. R4 - 12k Ω C1, C2 - 0,1µF - Cerámicos. C3 - 0,01µF - Cerámico. C4 = 0,1µF - C erámico. C5 - 100µF x 16V - E lectrolítico. C6 = 0,33µF - Poliéster. D1 - 1N4148 o B AY71 BUZZER - Cápsula piezoeléctrica S1, S2 - I nterruptores s imples S3 - Pulsador Var ios
Placas de circuito impreso, gabinete para montaje, estaño, baterí a de 9V con conector, cables, etc.
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INFORME
ESPECIAL
¿Qué le Pasó al Canal 1? ¿Ha pensado alguna vez, porqué los canales de televisión de VHF comien- zan por el canal 2? Veremos el por qué en esta breve reseña de los primeros días de la televisión en los Estados Unidos. AUTOR: Ing. Arnoldo C. Galetto e-mail:
[email protected] INTRODUCCIÓN Cuando compramos un receptor de TV en cualquier parte del país lo llevamos a casa, lo enchufamos en la línea y a la antena y comienza a funcionar correctamente. Esto es posible porque tenemos estándares que son uniformes en todo el país. No obstante hubo una época en que la televisión comercial estuvo a punto de ser introducida al pueblo americano (del norte) sin estándares de ninguna clase, afortunadamente, ese “experimento” terminó prácticamente antes de comenzar. Pero comencemos con nuestra historia. Hasta 1934 Durante los primeros meses de 1933 la RCA demostró el primer sistema de televisión totalmente electrónico exitoso. Las transmisiones fueron hechas desde el transmisor experimental, W2XBS, que la RCA poseía en la cima del Empire State Building, (el edificio más alto del mundo en ese entonces) en la ciudad de Nueva York. Las características del sistema fueron modestas: Líneas: 240 Cuadros: 24 por segundo Barrido: secuencial (sin entrelazado) Ancho de Banda 2MHz Portadora Video modulación AM, ambas bandas laterales Portadora Sonido modulación AM, ambas bandas laterales
No obstante los resultados fueron mucho mejor que cualquier sistema mecánico de la época. Para dichos experimentos la portadora de video era de alrededor de 45MHz. Puede ser difícil para nosotros apreciar ahora lo que la RCA había conseguido en esa época de 1933. Consideremos lo que habían logrado otros experimentadores; muchas de las transmisiones se hacían en frecuencias de entre 2 y 3MHz, los anchos de banda de 100kHz. Además los sistemas anteriores eran mecánicos empleando engranajes, motores, espejos, etc. A medida que la televisión avanzaba cada paso apuntaba a sistemas no mecánicos, a mayores anchos de banda y fre-
cuencias de portadora más elevadas. La FCC (Comisión de Comunicaciones Federales) se estableció por un acto del Congreso (de USA) el 22 de junio de 1934. Fue en ese tiempo que una porción del espectro de VHF fue asignada a la televisión por primera vez. Previamente toda frecuencia por sobre los 30MHz, estaba disponible para los experimentadores en forma libre. Estos incluían radio aficionados adelantados, también hubo estaciones experimentales que incluían a la televisión. En 1934, los experimentadores fueron movidos a las frecuencias superiores a los 110MHz, mientras que a la TV se le designaron dos bandas, 42-56MHz y 60-86MHz. No existían canales asociados con estas ubicaciones, pero era un principio, la televisión estaba haciendo su primera jugada. Desde 1934 a 1938 El progreso era lento para la TV durante esos años. La depresión en su época peor, y aún la poderosa RCA perdía dinero. No obstante se hicieron avances en el sistema totalmente electrónico de RCA. En junio de 1936, la compañía dio comienzo a una serie de pruebas masivas. Para ello un total de 100 receptores experimentales fueron distribuidos entre sus empleados para su uso en sus hogares y oficinas. Luego la RCA comenzó un servicio regular de transmisiones desde la W2XBS, usando sus estudios de Radio City. Éstos estudios estaban conectados al transmisor ubicado en el Empire State mediante una conexión experimental por radio y parte por cable coaxial. La composición de la señal de televisión fue la siguiente: Líneas 343 Cuadros 30 por segundo Barrido entrelazado (2:1) Ancho de banda 5.75MHz Portadora Video modulación AM, ambas bandas laterales Portadora sonido modulación AM, ambas bandas laterales
El 15 de junio de 1936, la FCC dio comienzo a au-
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diencias informales, respecto al uso del espectro sobre los 30MHz. En ese momento había una demanda que se incrementaba mes a mes para dichas frecuencias y una nueva palabra comenzó a escucharse en la FCC, dicha palabra fue estándares. La RMA (Radio Manufactures Association), la asociación de fabricantes para equipos de radio y TV, había formado un sub-comité para TV. Ellos asistieron a las audiencias de junio 1936 a causa de su interés en la posible comercialización futura de la televisión. Además de urgir para la ubicación definitiva de los canales de televisión, la RMA tenía un conjunto de normas para presentar sobre los canales de televisión (figura 1). Aunque estas normas no eran totalmente completas, una recomendación importante que la RMA hizo a la comisión, fue que el ancho de banda de un canal de televisión debería ser de 6 MHz, el mismo ancho que usamos hoy. Las normas de la RMA eran: Líneas Cuadros Barrido Ancho de banda Portadora video bandas laterales Portadora sonido bandas laterales.
441 30 por segundo entrelazado (2:1) 6MHz modulación AM ambas modulación AM ambas
Las normas de 441 líneas estaba más allá de las capacidades de cualquier sistema que había sido demostrado hasta ese momento. No fue sino hasta ocho meses más tarde, el 11 de febrero de 1937, que un fabricante (Philco) dio una demostración convincente de un sistema que cumplía fielmente con las normas de la RMA. Las audiencias de la FCC que habían comenzado el 15 de junio de 1936, resultaron en la ubicación de 19 canales, cada uno con un ancho de banda de 6 MHz. Las nuevas ubicaciones, se hicieron efectivas el 13 de octubre de 1938. La RAMA revisó y completó su conjunto de normas, que fueron esencialmente las mismas de 1936, excepto por una importante diferencia: La portadora de video sería transmitida ahora con su banda superior completa y la banda lateral inferior sólo en forma parcial (figura 2). Este sistema vestigial fue el
Informe Especial eventualmente adoptado por la FCC y es el que se usa hoy en día. La televisión tenía ahora ubicación y número de canales. Nuestro misterioso canal 1 fue asignado a la banda de 44-50MHz, tal como se ve en la tabla 1. La estación experimental de la RCA prontamente recibió un permiso para el uso de estos nuevos canales de TV y seleccionó el Canal 1! Desde 1938 hasta 1940 La industria de televisión estaba generalmente satisfecha con la ubicación de los 19 canales hecha por la FCC. Ellos realmente esperaban una banda corrida para simplificar el diseño de los sintonizadores y estaban un tanto decepcionados en el hecho que 12 de los 19 canales estuvieran sobre los 150MHz; estas frecuencias estaban prácticamente sin uso, y se pensaban que su utilidad estaba en la retransmisión de televisión. Pero los 7 canales entre los 44 y 108MHz, eran suficiente para comenzar a planear la operación de televisión comercial. Por entonces se creía que las normas que se iban a adoptar eran las de la RMA. Pero no todos los fabricantes estaban de acuerdo con las normas de la RMA, y la FCC no pensaba aprobar normas que no fueran aprobadas por la mayoría de la industria. El 20 de octubre de 1938, una semana antes de que las asignaciones se hicieran efectivas, la RCA anunció que los programas regulares de TV iban a comenzar como un “servicio público” el 30 de abril de 1939. Esa fecha coincidía con la apertura de la feria mundial de Nueva York. Algunos fabricantes comenzaron a producir receptores de TV, y para la apertura de la feria estaban en los negocios y listos para la venta. Las ceremonias de apertura fueron transmitidas por el canal 1 por la estación W2XBS de la RCA y con la presencia del presidente de los EE UU. Hacia el fin de mayo de 1939 los comercios importantes de Nueva York, ofrecían al público hasta 9 modelos diferentes; estaban ofrecidos por tres fabricantes (Andrea, DuMont y RCA). Los tamaños de las pantallas variaban desde 5 hasta 14 pulgadas y los precios lo hacían desde 189,50 hasta 600 U$D. La mayoría de los primeros receptores eran completos, pero uno, el modelo TT-5 de RCA no tenía sección de audio, si se deseaba sonido, tenía que ser conectado a un receptor RCA compatible. Desgraciadamente, las ventas de estos primeros televisores no fueron muy buenas, y hacia el final de 1939 menos de 400 habían sido vendidos en el Figura 1
área de Nueva York. La mayoría de la estaciones de TV (aún eran consideradas experimentales) habían adoptado las normas de la RMA para el final de 1939. Esto incluía las estaciones en Nueva York, Chicago, Los Angeles y Schenectady. La FCC fue presionada para que adoptara las normas de la RMA de modo que la comercialización pudiera comenzar enseguida. La FCC respondió a dicha presión publicando reglas para una comercialización limitada el 22 de Diciembre de 1939. Fue una especie de regalo de Navidad para la industria de la televisión. Mientras se publicaban estas normas, la FCC anunció que habría audiencias en enero, antes de confirmar una fecha para una comercialización limitada. En dichas audiencias se hizo claro para la FCC que muchos fabricantes de equipos no estaban de acuerdo en que las normas de la RMA fueran las mejores. Philco urgía a la FCC para que adoptara su sistema de televisión con 605 líneas y 24 cuadros por segundo. DuMont quería estándares que incluyeran 625 líneas y 15 cuadros por segundo. Por otra parte, existían algunas charlas algo vagas sobre algo llamado televisión en colores. Sin embargo el 29 de febrero de 1940, la FCC dispuso que una comercialización limitada podría comenzar el 1º de Setiembre, pero alertó que no se debería hacer nada para alentar una gran inversión pública en receptores de TV. Se rehusaron a adoptar ninguna norma, con la implicación de que cada una de las emisoras podría usar la norma que le conviniera más, para que el público decidiera quién tenía el mejor sistema. La RCA respondió a esta autorización con avisos a página completa en los periódicos más importantes, y en marzo anunció la “llegada de la televisión,” y ordenó la inmediata producción de 25000 receptores. La FCC apreció que una comercialización limitada no iba a funcionar, ya que la venta de miles de aparatos lo que haría es “congelar” las normas, haciendo que un cambio posterior a otra mejor fuera casi imposible. Apocos días de los avisos de la RCA, la FCC suspendió los permisos para una comercialización limitada. La televisión también sufrió algunos otros cambios. La modulación de frecuencia (FM) había sido introducida por su inventor, el Mayor Edwin H. Armstrong, en 1935. Corto tiempo después, se le permitió a la FM cinco frecuencias experimentales entre 42,6 y 43,4MHz. Para 1940 la FCC tenía 150 solicitudes para estaciones de FM experimentales que no podía otorgar a causa de la falta de frecuencias
libres en el espectro. Como resultado de audiencias mantenidas el 18 de marzo de 1940, la FCC asignó a la FM una banda continua de frecuencias (para simplificar el diseño de los sintonizadores) y expandió la ubicación de la FM a la banda de 44 a 50 MHz que había sido asignada previamente al Canal 1. Pero esto no es lo que le pasó al canal 1. Los canales de TV fueron renumerados, con el Canal 1 asignado ahora a la banda de 50 a 56MHz y el resto de los canales fueron desplazados. Pero cuando todo se aclaró la industria de la televisión había perdido un canal, ya que ahora eran sólo 18 canales. Los nuevos canales de FM y los cambios en las ubicaciones de los de TV se hicieron efectivos el 20 de junio de 1940. La transmisión de FM comercial fue autorizada a comenzar el 1º de enero de 1941. Desde 1940 a 1946 Cuando la ubicación revisada de la ubicación de los 18 canales se hizo efectiva, la industria de la televisión, fue todo menos feliz. El plan de comercialización limitada había sido suspendido; la FCC continuaba rechazando el dictar normas para la TV, un canal había sido cedido a la FM, y a causa de los cambios de banda muchas de las estaciones experimentales se vieron obligadas a salir del aire para permitir la reforma de sus transmisores. Por ejemplo, la estación experimental W2XBS de la RCA, que había estado operando en el Cabal 1 (44-50MHz), a causa de los cambios se vio forzada a cambiar al nuevo Canal 1 (50-60MHz). Sin embargo poco tiempo después las cosas comenzaron a mejorar. Un miembro de la RMA tuvo reuniones con la FCC para averiguar qué podía hacer la industria de la TV para que se aprobara un conjunto de normas. La FCC contestó que si la industria podía ponerse de acuerdo en una sola norma, sería aprobada sin demora. Rápidamente, la RMA organizó el National Television Standards Committee (NTSC). El NTSC se abrió a todos aquellos interesados en el campo de la televisión, ya sea que estuvieran asociados a la RMA o no. Eventualmente, más de 160 individuos se hicieron socios del NTSC. El 31 de julio de 1940, con el patrocinio de la RMA y con las bendiciones de la FCC, el NTSC tuvo su primera reunión. Con la oportunidad para proponer un conjunto de normas a la FCC, se podría haber pensado que el NTSC simplemente confirmaría las normas de la RMA, pero eso no es lo que sucedió. Cada aspecto de la cuestión de los estándares de la televisión fue re-examinada y discutida en detalle. El 27 de enero de 1941, el NTSC se reunió con la FCC y presentó un reporte del progreso hecho hasta ese momento. Las normas presentadas por el NTSC eran muy similares a las de la RMA. Ello parecía indicar que las normas de la RAMA eran esencialmente correctas. No obstante, había una diferencia importante, la portadora de audio se transmitía en FM. La FCC tenía sus reservas acerca del estándar propuesto, ellos creían que 441 líneas eran muy pocas. Esto retrocedía a las primeras normas
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¿Qué le pasó al Canal 1? de la RMA en 1936. Era conocimiento común que el sistema de banda vestigial, en uso desde 1938 permitía mayor cantidad de líneas, y una imagen de mayor definición. El NTSC acordó re-examinar dicha cuestión y dijo que presentaría más información en una audiencia que se haría en marzo de 1941. Dicha audiencia se efectuó el 20 de marzo de 1941. La norma que presentó el NTSC era casi idéntica a la propuesta anteriormente, excepto que el número de líneas se había incrementado hasta 525 líneas. (Aunque el número de líneas parecía elegido al azar, no lo era. La cantidad de líneas tenía que ser un número impar, tales como: 3 x 3 x 7 x 7 = 441 ó 3 x 5 x 5 x 7 = 525
La nueva norma fue la siguiente: Líneas: 525 Campos: 30 por segundo Barrido: entrelazado (2:1) Portadora video: modulación AM, banda lateral vestigial Portadora sonido: modulación FM, desviación ±75 kHz, posteriormente desviación ±25 kHz
Virtualmente todos los participantes en las audiencias (duraron 4 días) estuvieron de acuerdo en que las normas NTSC eran correctas y debería ser adoptadas con rapidez. La FCC estaba convencida de que la industria, finalmente estaba de acuerdo y las normas NTSC fueron adoptadas en abril de 1941. La fecha efectiva fue la del 1º de julio de 1941; la televisión comercial podía por fin comenzar. Cuando el gran día llegó, solamente dos estaciones estaban licenciadas y listas para transmitir; WNBT (NBC, la vieja W2XBS) transmitiendo en Canal 1, y WCBW (CBS, antes W2XAX) que lo hacía en el Canal 2. Ambas emisoras estaban en la Ciudad de Nueva York. Poco después, el 1 de Setiembre de 1941, WPTZ en la ciudad de Filadelfia, salió al aire transmitiendo en el Canal 3. Para la primavera de 1942, un total de 4 estaciones comerciales se encontraban en pleno funcionamiento y alrededor de 10000 receptores habían sido vendidos. El crecimiento de la TV fue detenido por la Segunda Guerra Mundial, la construcción de nuevas emisoras de radio y TV fue prohibida. La programación de TV fue disminuida a 4 horas por semana por aquellas emisoras que ya se encontraban operando. A medida que se aproximaba el final de la guerra, la FCC se encontró con una tarea monumental. El esfuerzo de guerra había traído con él, un avance extraordinario en la tecnología de las comunicaciones. Frecuencias que se suponían antes que eran inútiles tenían ahora una demanda extraordinaria. El espectro entero tenía que ser re-examinado, hacer nuevas ubicaciones y revisar las antiguas. La FCC comenzó por mantener audiencias el 29 de Setiembre de 1944. Se saturaron inmediatamente. ∞
La ubicación de los 18 canales de TV en efecto desde 1940, fue atacada por un grupo que los hacía responsables de un desperdicio muy grande del espectro de VHF, mientras que otro grupo quería un incremento hasta los 26 canales. Otros urgían a la FCC que desplazara a todos los canales de TV a la zona de UHF en forma inmediata. Pero la industria de la televisión argumentó que había esperado lo suficiente y que debería desarrollarse ahora, dentro de los canales existentes. Luego de las audiencias del 14 de febrero de 1945, se hizo claro que nadie iba a conseguir todo lo que deseaba. En la decisión final de la FCC el 27 de junio de 1945, la televisión se redujo a 13 canales y la FM se movió desde 42-50MHz a la banda de 88 a 106MHz (la banda se incrementó posteriormente de 88 a 108 MHz). Los intereses de la televisión no estaban totalmente felices ya que quedaban con solamente 13 canales, pero los intereses de la FM, tuvieron muchos más problemas, ya que todas las estaciones que existían hasta el momento, debían dejar de transmitir y cambiar a nuevas frecuencias. Además 500000 receptores quedaron completamente inútiles. La reducción a 13 canales fue acompañada con nuevas y reorganizadas ubicaciones de frecuencia. Otra vez las emisoras tenían que salir del aire y cambiar de frecuencia. Nuestro Canal 1 todavía existía, pero fue movido de nuevo a la banda de 40-50MHz que había ocupado desde 1938 hasta 1940.. Además existía una restricción para él; podía funcionar como canal comunitario con una potencia máxima de 1000W. Otros canales tenían permiso para emitir con una potencia de 50000 vatios. Todos los canales, excepto el 6, estuvieron compartidos entre servicios fijos y móviles, un hecho que dejó a los intereses de la televisión preocupados en lo que concernía a la interferencia. Los cambios se hicieron efectivos el 1º de marzo de 1946. Desde 1946 hasta 1948 Aún con el reducido número de canales, el éxito fue inmediato. Los fabricantes comenzaron a fabricar receptores, transmisores, antenas, etc. Nuevas emisoras comenzaron a construirse en todo el territorio del país. La FCC había identificado a las 140 ciudades más importantes y le asignó a cada una por lo menos un canal, un total de 400 debían ser Figura 2
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distribuidos. La FCC recibía muchas más solicitudes que los canales disponibles. Para poder disponer de tantos canales como fuera posible, la FCC comenzó a ignorar el “actor de seguridad” o sea la distancia mínima entre emisoras que transmitían en el mismo canal. La venta de receptores iba muy bien, ya que se vendían tan rápido como se fabricaban a pesar de su precio algo alto, uno de 10 pulgadas se vendía por 375 dólares (de esa época!). Pero comenzaron los problemas. Las teorías de la propagación de entonces predecían que las señales de televisión no pasarían del horizonte, pero el problema era que ellas sí pasaban. De modo que aún con 50 estaciones en el aire los problemas de interferencia comenzaron a aparecer. Mientras, la FCC había reducido la distancia mínima entre estaciones usando el mismo canal a 80 millas (alrededor de 150 km.). Un estudio de ingeniería entregado por la FCC avisó de los problemas de interferencia si no se tomaban acciones inmediatas. Esto hizo que en un informe de la FCC del 5 de mayo de 1948 se dispusiera que la televisión ya no podría compartir sus frecuencias con los servicios fijos y móviles y que la banda de 72 a 76MHz podría ser empleada para servicios de radio fijos solamente. ¿Dónde podrían ir los servicios móviles? Ya no podían usar las frecuencias de TV ni la banda de 72 a 76MHz. Había un solo lugar a donde ir, la industria de la TV tenía que sacrificar otro canal. ¿Pero cuál? La American Radio Relay League (una asociación de radio aficionados) sugirió que se eliminara el canal 2, de modo que la segunda armónica de la banda de 28 a 229.7MHz no interfiriera con la recepción de televisión. La industria, aunque no precisamente alegre por la pérdida de otro canal, aceptó, ya que era preferible tener 12 canales libres y no 12 compartidos con otros servicios. Y si tenían que perder otro canal preferían que fuera el número 1, porque su ausencia tendría un impacto menor sobre la comercialización de receptores. La FCC aprobó la sugerencia de la industria, y el 14 de junio de 1948, el Canal 1 fue eliminado de todo planeamiento de ubicación de frecuencias. La banda ocupada por el Canal 1 pasó a ser utilizada por servicios fijos y móviles de radio. Al mismo tiempo la FCC decidió no renumerar los canales, y así desapareció el número 1. ✪
La Revista del Técnico Montador y Reparador
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QUARK
SERVICE CURSO DE REPARACIÓN DE MONITORES Nº 13
La Etapa Driver Horizontal En la edición anterior terminamos de explicar el funcionamiento de la etapa de salida horizontal. En este artículo expone- mos el funcionamiento de la etapa driver horizontal, tan importante para el funcio- namiento de la etapa de salida “como el más importante de sus componentes”.
Autor:
Ing. Alberto H. Picerno e-mail:
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INTRODUCCION
momento existe una de las dos llaves en estado cerrado y esto garantiza ¿Qué tipo de circuitos existen en- que todo el circuito está siempre a baja impedancia y por lo tanto libre tre el jungla y el yugo de deflexión? Sólo existen dos llaves electróni- de la posibilidad de destrucción por cas, una es la etapa de salida hori- un flashover de alguno de los dos zontal y la otra es el transistor driver. transistores (se protegen uno al otro). En efecto, aunque parezca extraño, La secuencia de las llaves es ambas etapas trabajan con dispositi- idéntica para todos los monitores (y vos que están o al corte o a la satu- es además la misma que utilizan los ración (justamente la mayoría de las TVs). Por lo tanto es importante cofallas de estas etapas ocurren cuan- nocerla sin ninguna duda. En la figudo alguna de las dos llaves no funcio- ra 1 se puede observar una simulana correctamente y se cierran o ción de la etapa driver con la juntura abren parcialmente). de la etapa de salida horizontal como Es importante es comprender co- carga. mo trabajan ambas llaves, es decir Es evidente que si la base del su secuenciamiento. Ambas llaves transistor de salida conduce cuando trabajan en oposición. Es decir que el transistor driver está cortado, es cuando una está abierta la otra está porque debe haber algún componencerrada. Esto significa que en todo te que acumula energía, de modo
que se carga cuando conduce el transistor driver y se descarga cuando el transistor driver deja de conducir (y conduce el de salida). Ese componente es el transformador driver T1 y es imprescindible que el bobinado de base tenga suficiente inductancia como para mantener conduciendo al transistor de salida, en el final del trazado horizontal. La adecuada secuencia se consigue dándole a los bobinados del transformador la fase correcta y conectando sus patas en el punto adecuado del circuito. El reparador debe tener especial cuidado cuando cambia un transformador driver de un monitor a otro. Por lo general las características de todos los transformadores drivers son parecidas pero la fase de los bobinados no y la coneSaber Electró nic a
Service xión de sus patas es por supuesto dependiente del diseño particular del circuito impreso. Es decir que el funcionamiento en secuencia puede quedar invertido y ambos transistores pueden conducir al mismo tiempo. La consecuencia de esto puede ser un transistor de salida, o un driver quemados misteriosamente, o un grave error de fase con una barra negra vertical de borrado en el centro de la pantalla.
La Clásica Etapa de Driver Horizontal Si Ud. comprende el funcionamiento de una etapa clásica como la de la figura 1, no tendrá inconveniente en entender cómo funciona una etapa específica, ya que los cambios nunca son demasiado grandes. El generador de funciones, es en la práctica reemplazado por una salida del CI jungla. La señal de salida es una onda rectangular de frecuencia igual al pulso de sincronismo horizontal enviado por la PC. La tensión máxima de la salida es por lo general igual a la de fuente del integrado. Y el tiempo de actividad suele ser del orden de 40 % alto y 60% bajo para un dispositivo de salida horizontal bipolar (eventualmente se pueden observar MOSFET como llaves horizontales requeriendo un período de actividad distinto). Estos tiempos corresponden con un tiempo de retrazado del orden del 18% y un porcenta je de recuperación del orden del 22%, con lo cual queda un porcentaje del orden del 60% para la conducción del transistor de salida horizontal (recuerde que la señal de base del salida siempre se debe Saber Electró nic a
presentar antes de que el transistor conduzca por la polaridad de la tensión de colector). Vamos a analizar para que sirve cada uno de los componentes del circuito. El resistor R1 limita la corriente de base del driver y directamente puede faltar si el jungla funciona con una etapa de salida a colector abierto. Por supuesto que en este último caso se debe agregar un resistor de pull-up para que el colector suba al valor de fuente si la base del driver está desconectada. Es obvio que si la base está conectada, la tensión solo puede llegar al valor de barrera de 600mV. El transistor Q1 opera como llave driver y al cerrarse aplica el potencial de fuente al primario del transformador T1 (el inductor colocado sobre el primario no existe en el circuito real; su agregado obedece a un problema de simulación. En efecto, en la simulación utilizamos un transformador ideal cuya inductancia de magnetización de primario es de 25H (prácticamente infinito). El agregado de un inductor en paralelo con el primario, lleva la inductancia de magnetización a valores más reales. Para todos los efectos, considere que el inductor agregado forma parte del transformador T1. Si desea entender la razón de la existencia de la red R2 C2, haga de cuenta que Ud. es la inductancia de magnetización del primario de T1.
Mientras Q1 esta conduciendo la corriente por Ud. va subiendo en forma exponencial de modo que cuando transcurra el 60% del periodo horizontal (32µS si estamos en DOS) tendremos una considerable corriente que significa un considerable campo magnético sobre el primario del transformador. En ese preciso momento en que Ud. está cargado de magnetismo, el transistor se abre. Ud. debe intentar por todos los medios que siga circulando corriente para mantener constante el campo magnético (a un buen inductor no le gusta que le cambien su campo magnético, hay que convencerlo para que lo haga y esto implica que transcurrirá un cierto tiempo hasta que cambie el campo magnético o la corriente). Si no está conectada la red R2 C1 y el capacitor C2 no hay modo de hacer circular corriente, salvo generar una tensión tan alta que se produzca un arco. Y eso es en efecto lo que se produciría, si no fuera porque antes que ocurra eso el colector de Q1 se pone en cortocircuito contra el emisor. El agregado de C1 R2 y C2 provee un camino externo para la circulación de corriente y entre todos esos componentes se puede lograr que la tensión de colector crezca en forma suave evitando irradiaciones (capacitor C2) y que solo se produzca un moderado sobrepulso (R2 C1).
Figura 1
La Etapa Driver Horizontal Figura 2
El transformador driver es el com- de señal de primario del FB. Recuerponente más importante, y su función de que en los monitores con arranes utilizar la energía magnética acu- que suave puede faltar el chasquido mulada antes que se corte la corrien- y la atracción del vello pero la tensión te de colector del transistor driver, pa- en un punto característico (en nuesra hacer conducir posteriormente al tro caso el capacitor C509) es la metransistor de salida horizontal repre- jor indicación de la existencia de AT sentado por D1 y C3. (también se puede utilizar la tensión El resistor R3, que puede faltar en de screen si se utiliza un tester de alalgunos monitores se coloca para li- ta impedancia de entrada (superior a nealizar levemente las característi- 5MΩ). En ese caso el téster debe incas de entrada del transistor de sali- dicar una tensión del orden de los da horizontal. 500V. Si Ud. tiene osciloscopio y punta x 100 lo ideal es conectarlo sobre el LA E TAPA D RIVER H ORIZONTAL colector y masa para medir la tensión DEL M ONITOR S AMSUNG 550 de retrazado del orden de los 800V. Si no tiene punta es conveniente que La etapa driver horizontal es la fabrique según lo indicado en el prácticamente la clásica; salvo por la apéndice correspondiente de un artired de colector del driver que es del culo anterior. Si no tiene osciloscotipo a diodo y resistencia. La etapa pio, construya la punta de valor pico driver se debe verificar cuando el mo- para usar con el téster digital. nitor no encienda para nada, no se Si en el colector del transistor de escuche el chasquido de AT al arran- salida, no hay alterna es porque el car y no se levantan el vello de brazo transistor está abierto (descontamos apoyado contra la pantalla a pesar de que no está en corto CE porque exisla existencia de tensión medida con te tensión de por lo menos 50V en el el tester sobre la fuente del FLY- retorno del primario del fly-back) o BACK (por lo menos 50V sobre porque el transistor está sin excitaC409). En este monitor la medición ción de base. Con un osciloscopio se puede sobre el capacitor C509 que como sabemos debe ser de –210V (TP501) medir fácilmente la señal de base, nos indica también de la existencia pero si no tiene osciloscopio puede
usar un téster de aguja en la escala de 3V de CC. Por lo general la indicación normal es de –1V a –2V. El téster digital no sirve para medir estas tensiones de pulsos porque su método de medición es la integración en un intervalo de 0,5 a 1 segundo. Si sólo tiene un téster digital; debe fabricarse una red RC, que genere a su vez un valor medio fijo, que pueda ser medido por el téster digital (figura 2). Si no hay señal en la base del transistor de salida, puede pasar a la pata 3 del transformador driver y luego al primario. Si mide 50V es porque Q403 estaba abierto o porque no está excitado. Controle la salida H-DRV en la pata 8 del Jungla, que debe estar en unos 6V con el téster en la escala de 10V CC.
Conclusión Así terminamos de explicar el funcionamiento de la etapa driver horizontal clásica. En la próxima entrega vamos a explicar el funcionamiento de las etapas driver realimentadas desde la salida, del control activo de linealidad horizontal, del ajuste de tilt, el enfoque estático y dinámico y el control de screen. ✪ Saber Electró nic a
SERVICE INSTRUMENTOS PARA REPARACIÓN DE MONITORES
Uso del Generador de Barras a Color para la Reparación de Monitores En este artículo explicamos el fun- cionamiento y uso de un generador de video para la reparación de monitores que Ud. podrá armar o que podrá adquirir en forma de kit a los efectos de contar con herramientas que faciliten la tarea de reparación. Cabe aclarar que el uso de este instrumento podrá prevenir acci- dentes que suelen ocurrir cuando emplea pro- gramas de test por computadora.
Autor:
A
pedido de los seguidores del curso de reparación de monitores, realicé el diseño de un generador de barras de color para la prueba de monitores. El mismo se presenta en forma de plaqueta armada. Dicho generador fue llamado "noPC" y la venta en forma de plaqueta armada es ideal para reducir el gasto de envío ya que puede enviarse en las cajas mas pequeñas del correo. La idea fue construir un dispositivo robusto eficiente y muy fácil de usar, que pueda reemplazar a la PC en el momento de probar un monitor, pero sin necesidad de preocuparse por la definición en uso, ni naSaber Electr ónic a
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da por el estilo. Un simple conector DB15 donde se conecta el monitor y a observar la pantalla, que con algún entrenamiento se transforma en el mejor ayudante del reparador. El "noPC" tiene dos usos fundamentales. Sirve para comprobar que el monitor funciona, evitando de ese modo que un monitor dañado queme nuestra PC y sirve luego para realizar la reparación. En realidad no es común que un monitor dañe a la PC donde se lo conecta; pero nuestro gremio está muy invadido de seres extraños que supuestamente reparan, pero que en realidad rompen (no solo rompen los monitores, también rompen otras
cosas). Así es como uno de mis alumnos me comentó que descubrió un monitor con dos cables entre el conector de cable de red (220V/110V) y las entradas R V A y masa (simplemente le conectaron 220V/110V entre masa y las entradas de color). Evidentemente fue un caso de sabotaje que no es muy común, pero es un caso real, que a cualquiera le puede tocar. Conectar ese monitor a la PC, significa quemar la placa de video y eso puede ser algo muy caro. Por eso el método de trabajo que utilizamos en nuestro laboratorio es el siguiente: probamos los monitores con el "noPC" (un dispo-
Service sitivo económico, autoprotegido y fácil de reemplazar en caso de daño total) y luego, si consideramos que la reparación lo merece, usamos la PC y un programa de prueba de monitores como el NTEST u otro similar. Posteriormente se vuelve a utilizar el "noPC" para la prueba de envejecimiento posterior a la reparación. Nuestro generador permite la conexión de hasta 5 monitores y por lo tanto es ideal tanto para una pequeña empresa unipersonal como para un servicio técnico autorizado. En la figura 1 se puede observar la imágen de prueba del NOPC, que es una variante de una imagen de barras de color, inventada por el autor para lograr que de una sola mirada se puedan contemplar las características más importante del monitor. Algunas características son obvias y otras requieren alguna explicación más detallada. En principio las barras de colores nos permitirán determinar el funcionamiento de los tres amplificadores de los colores primarios R V y A. Los colores complementarios y la primer y última barra blanca son ideales para estimar el ajuste de blanco y la temperatura de color del mismo. El color de los cortes de la barra blanca, está científicamente determinado de modo de amplificar la discriminación del ojo. Esto permite realizar un ajuste de blanco sin fotómetro tricromático es decir a ojo desnudo. Las distorsiones de linealidad horizontal, "S" horizontal y almohadilla se pueden analizar con las mismas barras de colores y con las barras blancas, cuyos cortes son una perfecta regla de medición para evaluar el ancho y la distorsión en "S" (hay 20 cortes en cada barra y 140 cortes en todo el ancho). En cuanto a la distorsión del tipo Keystone, los cortes de las barras blancas
Figura 1
permiten evaluar la misma para aquellos monitores que no tienen posibilidad de ajuste. Con referencia a las distorsiones verticales, el "noPC" tiene líneas horizontales negras (seis perfectamente visibles, una al principio y otra al final de la imágen) que permiten por un lado establecer un adecuado corte de los tres colores (el negro debe ser neto) y por otro apreciar la linealidad, altura, "S" y otras distorsiones verticales de segundo orden. Las pequeñas dimensiones de estas barras negras horizontales permiten determinar una falla bastante común en algunos monitores que es la interferencia de un circuito de desmagnetización, que funciona inadecuadamente (Se
aprecia que las líneas verticales vibran, a una frecuencia igual a la diferencia entre la frecuencia de barrido vertical y la frecuencia de la red de canalización domiciliaria). También se pueden determinar errores en el generador de "tilt" en aquellos monitores que cuentan con la correspondiente bobina sobre el yugo. El verdadero valor de la líneas verticales repetitivas, se observa cuando se desea apreciar la definición horizontal y el foco, estático y dinámico. El "noPC" genera líneas en la primera y en la última barra (blancas) y en la barra central de color verde, permitiendo un ajuste preciso del foco en el centro de la pantalla y en las cuatro esquinas del tubo. Luego del ajuste de foco Ud. Figura 2 podrá apreciar la definición del monitor observando que tan intensamente se marcan las líneas verticales incluidas en las barras blancas. En los monitores de peor calidad ( y en los que tienen problemas en los amplificadores de video) estas barras casi no se notan. En los monitores de buena calidad (y sobre todo en los de pantalla grande) las barras son netas y perfectaSaber Electr ónic a
Uso del Generador de Barras a Color para la Reparación de Monitores mente discernibles sobre el fondo blanco. Una característica única del "noPC" es que sus señales tienen un periodo de borrado corto para apreciar el borrado propio del monitor. En efecto, muchas señales de pruebas para PC (como la conocida NTEST, cuya pantalla principal se muestra en la figura 2) se pueden observar perfectamente en algunos monitores con deficiencias en el borrado vertical y/o horizontal ya que el borrado que tiene la señal de la PC es tan efectivo como el borrado propio. Pero luego algunos programas que no generan una señal con un borrado tan efectivo, suele presentar líneas por falta de borrado vertical o velos blancos en los bordes izquierdo y/o derecho que indican deficiencias en el borrado horizontal. Pero lo más increíble del "noPC" es su precio y su facilidad de armado. En efecto su diseño basado en un microprocesador PIC lo hace económico y muy fácil de armar. La versión para una sola salida no requiere más componentes activos que el microprocesador. Si luego Ud. decide ampliarla, tan solo requerirá el agregado de tres transistores BC548 y algunos resistores de 1/8 de Watt. La plaqueta armada solo requiere que Ud. agregue, para el modelo de una sola salida, el transformador de poder de 6V x 300mA (sin punto medio); la llave de Saber Electr óni ca
res BC548, algunos resistores y los correspondientes conectores. En cuanto a la información necesaria para armar el "noPC" le entregaremos en el próximo número de la revista, el circuito, el plano de armado y la lista de materiales correspondiente, como una atención del autor del proyecto y Editorial Quark. Si necesita alguna información extra por favor comuníquese con el autor a
[email protected]. o a la editorial
[email protected] Si Ud. no desea esperar hasta el próximo número para tener el plano de armado, puede bajarlo de nuestra web: Figura 4 www.webelectronica.com.ar, debe hacer click en el ícono password e ingresar la clave: genesa. Por último, si lo desea, también puede bajar gratuitamente el programa de Nokia NTEST con la misma clave, a los efectos prácticos, en la fiencendido, el led piloto y el conector gura 3 se aprecia la pantalla del proDB15. Para el modelo de 3 salidas o grama para ajustar geometría y en más se debe agregar, además, 3 la figura 4 la pantalla para ajustar el diodos rectificadores, tres transisto- foco. ✪ Figura 3
TV
Curso Superior de TV Color
26 Fallas Generales en Receptores de TV A continuación damos un detalle de fallas generales que pueden presentarse en televisores y cuáles son las mediciones que se deben efectuar o en dónde se debe buscar el elemento defectuoso. La descripción de defectos se realiza teniendo en cuenta las fa- llas más comunes en cualquier aparato re- ceptor. Esta nota está destinada a quienes re- cién se inician en las técnicas de reparación y sirven como una guía de lo que el técnico debe hacer cuando le llega a su taller un aparato defectuoso. Este te- ma es parte del tomo 5 del Curso Superior de TV Color que se encuentra en venta en los mejores quioscos del país. Coordinación: Ing. Horacio D. Vallejo
Introducción El Curso Superior de TV Color es una obra compuesta de 6 tomos independientes que enseña teoría y reparación de televisores a color y 2 tomos adicionales específicos sobre los televisores de última generación y el sintonizador (8 tomos en total). Por ser un curso, los lectores tienen apoyo a través de Internet, por medio de claves de acceso a www.webelectronica.com.ar que se publican en cada volumen. La obra es la Segunda Serie del Curso Completo de TV Color del Ing. Picerno, por lo cual posee temas tratados en dicho libro. Los primeros tomos trataron aspectos generales de distintos bloques de televisores convencionales y describen características generales que hacen a la transmisión de televisión. La descripción de las etapas que componen un receptor se realiza teniendo en cuenta la evolución de la tecnología, tratando incluso, los sistemas microcontrolados actuales. En el tomo 5 del curso se analizan los siguientes temas: La Etap a d e Salida Ho rizontal Co nfiguraciones Circuitales de la Etap a de Salida Ho rizontal El Fly-Back con Triplicador La Etapa de FI de Video A lgunas Fallas Relacionad as con la Etap a de Salida Ho rizontal
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A continuación describimos las 26 fallas más comunes que se pueden presentar en un aparato de televisión: 1) Síntoma:
El parlante (bocina) sólo emite el sonido equivalente al ruido blanco. La imagen está normal. Buscar en: Frecuencia Intermedia de Audio (FIS), probablemente fuera de sintonía, posible falta de alineación de la etapa. 2) Síntoma:
Zumbido en el parlante. La imágen está normal. Buscar en: Mal filtrado del +B de audio, desalineación de FIS, mal ajuste de la bobina de cuadratura, falsa conexión a masa (tierra), etc. 3) Síntoma:
El sonido se quiebra o se reproduce en forma intermitente. La imágen está normal. Buscar en: Posibles soldaduras frías, cables mal conectados o con falsos contactos en la etapa de audio, parlante defectuoso. 4) Síntoma:
Excesivo o bajo brillo. El sonido es normal. Buscar en: Problemas en el control de brillo o sub-brillo, verificar el limitador Automático de Brillo (ABL) y el control de screen. 5) Síntoma:
Ausencia total de sonido, la imagen está normal. Buscar en: Falta el +B en etapa de audio, verificar control de volumen, inyectar señal para comprobar la salida de audio, medir el parlante (la bocina). 6) Síntoma:
La imagen está negativa, hay sonido. Buscar en: Ajuste del control de sintonía fina, controles de brillo y contraste, ajustes del AGC.
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7) Síntoma:
La imagen se ve con nieve o con ruidos. Buscar en: La antena o conexión del cable, falsos contactos o desperfectos en el sintonizador, canal fuera de sintonía, problemas de ganancia en los amplificadores de FI, verificar la tensión de AGC. 8) Síntoma:
La imágen tiene excesivo contraste pero el sonido es normal. Buscar en: Seguramente se debe ajuste del AGC. 9) Síntoma:
La imágen se observa con trama amarilla y no hay azul. El sonido es normal. Buscar en: Demodulador azul, salida azul, control de bias azul, cátodo azul del tubo de imagen. 10) Síntoma:
La imágen se observa sin nitidez, pero hay sonido. Buscar en: Ajuste de la sintonía fina, defectos en FIV, amplificador de video, etapa de luminancia, eventualmente pude solucionarse realizando un ajuste del control de nitidez. 11) Síntoma:
El sonido está distorsionado. La imágen está normal. Buscar en: Ajuste de la bobina de cuadratura, comprobar la etapa de salida de audio 12) Síntoma:
No hay sincronismo vertical. Buscar en: Etapa de sincronismo o defectos en el oscilador vertical. Las fallas en sincronismo también pueden deberse a problemas en la amplitud de la señal. 13) Síntoma:
La imágen se vé con línea de retrazos. Buscar en: Etapa de luminancia. También puede deberse a defectos en
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los circuitos de control de tubo de imagen. Si hay blanqueo Horizontal y Vertical, verifique el control de Screen. 14) Síntoma:
La imágen tiene manchas de color
.
Buscar en: Debe realizar un ajuste de pureza. 15) Síntoma:
La imágen se presenta con bordes de color. Buscar en: Debe realizar un ajuste de convergencia. 16) Síntoma:
Línea horizontal brillante en la imágen. Buscar en: Oscilador, driver, salida y yugo de deflexión vertical. 17) Síntoma:
La trama se presenta con pobre linealidad o doblez horizontal. Buscar en: Driver y salida vertical. Muchas veces esta falla se debe a capacitores secos por lo cual debe revisar los capacitores electrolíticos y en ocasiones el diodo damper. 18) Síntoma:
La trama se presenta con pobre linealidad o doblez vertical. Buscar en: Driver y salida vertical. Muchas veces esta falla se debe a capacitores secos por lo cual deben revisar los capacitores electrolíticos y en ocasiones, el estado de los diodos de la etapa. 19) Síntoma:
El amplificador de audio reproduce con volumen insuficiente. La imágen está normal. Buscar en: Es posible que la etapa FIS esté defectuosa o que haya un desajuste de la bobina de cuadratura, o el control de volumen esté sucio o dañado. 20) Síntoma:
La pantalla presenta dos o más imágenes verticales.
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Buscar en: El oscilador vertical está fuera de frecuencia. 21) Síntoma:
La pantalla presenta dos o más imágenes horizontales. Buscar en: El oscilador horizontal está fuera de frecuencia. 22) Síntoma:
Líneas brillantes en la parte superior de la imagen, el sonido es normal. Buscar en: Defectos en la etapa horizontal o vertical (blanking), revisar los capacitores de filtro de la etapa de salida vertical. 23) Síntoma:
La imágen se presenta con el lado derecho o izquierdo oscuro. Buscar en: Mal filtrado del +B que alimenta las salidas rojo, verde y azul. Esto puede deberse a un capacitor de filtro defectuoso. 24) Síntoma:
La imágen presenta ondulaciones. Buscar en: Mal filtrado de la fuente de alimentación +B, mal filtrado de la tensión de AGC. 25) Síntoma:
La imágen se dobla o se quiebra. Buscar en: Control automático de ganancia, muchas veces se soluciona simplemente con el ajuste, en otros casos se debe verificar el lazo de realimentación. 26) Síntoma:
La imágen se presenta con una línea fina que se desplaza horizontalmente sin detenerse. Buscar en: Generalmente este problema es debido a un mal filtrado de la fuente de alimentación por lo cual se deben revisar capacitores de mica en paralelo con los diodos rectificadores.
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