Saber Electrónica No. 210

3 0 7 3 5 0 - 5 8 5 - 5 3 2 8 0 3 S N:: 0 SS S S I I S

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EDITORIAL

QUARK

SABER

EDICIO N A RGENTINA

ELECTRONICA

EDITORIAL

QUARK Año 18 - Nº 210 ENERO 2005

YYaaestá está en enInternet Internetelel primer p rimerportal primer portalde de electrónica electrónicainteractivo. interactivo. Visítenos Visítenosen enla laweb, web,obtenga obtengainformación informacióngratis gratisee innumerables innumerablesbeneficios beneficios

www.webelectronica.com.ar www.webelectronica.com.ar SECCIO CCION N ES FIJ AS Sección del Lector

96

ART RTICU ICUL LO DE TAPA

TR-Brain - Controladora programable de fácil manejo y usos múltiples

3

MON MO N TAJ ES

Interruptor Temporizado: retardo de luz con fotocelda para auto Voltímetro analógico Fuente regulada con LM723

13 16 19

AUTOMATAS PROGRAMABLES Lección 7 - Parte 1 - La estación de trabajo de un autómata

22

REVI RE VIST STA SABER SE SERVICE RVICE Y MO MO N TAJ ES

Edición Nº 61 Service - Curso de fuentes conmutadas - Lección 4 La regulación de la etapa de salida...................................................................................................................3 Cuaderno del Técnico Reparador: Consolas de videojuegos desde la A de Atari a la X de X-Box: Evolución, circuitos y microprocesadores..........................................................................................................9 Planos gigantes de: TV Philips 29’ CD Player JVC XL-V33BK Sistema de audio Technics SLP PD10 Guía de fallas en televisores ................ ................................ ................................. ................................. ................................ ..................................... ...................................... ..........................31 .........31 Especial Todo para el servicio electrónico........................................................................................................................34 Montaje Generador diente de sierra..................................................................................................................................36 Audio Los amplifica amplificadores dores clase D ......... ................... ................... ................... ................... ................... ................... ................... ................... ................... ................ ................ ................... ................... ..........40 40

ELECTRONICA Y COMPUTACION Memoria RAM (Conclusión))

73

MAN MA N TEN IMIE IMIEN N TO DE CO CO MPUTADO ADORAS RAS

Instalación de un display LCD en el gabinete - El proyecto LCD

DIGITALES

78

Lanzam Lan zamien iento to extra extraor ordin dinar ario io del del Club Club SE: “Téc “Técnic nicas as Dig Digita itales les”” - Diseñ Diseño o de circ circuit uitos os secue secuenci ncial ales” es”

RADIOAFICIONADO

Medición de impedancias (Parte 2)

83 88

LANZAMIENTO EXTRAORDINARIO La electrónica de las computadoras 2005 Distribución en Capital Carlos Cancellaro e Hijos SH Gutenberg 3258 - Cap. 4301-4942

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

Impresión: Inverprenta S. A., San Antonio 941, Bs. Aires, Argentina

92 Uruguay RODES RO DESOL OL SA Ciudadela 1416 - Montevideo 901-1184

Publicación adherida a la Asociación Argentina de Editores de Revistas

EDICION ARGENTINA - Nº 210

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 E n este número:

Alberto H. Picerno Egon Strauss Fernando Ventura Gutiérrez Guillermo Necco Arnoldo Galetto Ricardo García S. Ismael Cervantes de Anda E D I T O R I A L Q U A R K S .R .R . L .

EDITORIAL

QUARK

Propietaria de los derechos en castellano de la publicación mensual SA BE R E LE CT R ON I CA Herrera Herre ra 761 (1295 (1295)) Capital Federal T.E. 4301-8804

Administración y Negocios Teresa Ter esa C. Jara Jar a Staff Olga Vargas Natalia Ferrer Carla Lanza Valeria Marino Hilda Jara Diego Pezoa Gastón Navarro Colaboradores: Sistemas: Paula Mariana Vidal Web Master: Claudio Gorgoretti Red y Computadoras: Raúl Romero Video: Diego Bouliett Legales: Fernando Flores Contaduría: Fernando Ducach Atención al Cliente Alejandro Vallejo [email protected]

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DEL DIRECTOR AL LECTOR

Telefonía Celular... Todo un Reto Bien, amigos de Saber Electrónica, nos encontramos nuevamente en las páginas de nuestra revista predilecta para compartir las novedades del mundo de la electrónica. Estamos asistiendo a cambios tecnológicos importantes en A mé méririca ca Latina, en lo que que s e refiere a la telefotelefonía ce celular lular... ... Las diferentes compañías prestatarias de servicios están evolucionando evolucionando en sus prestaciones (aunque (aun que los los costos son muy caros) y ya casi no se emplea la telefonía analógica y hasta está quedando en desuso la famosa TDMA (primer exponente de la telefonía digital) dig ital).. H oy C DMA y G SM s on las verdaderas vedettes, vedettes, habiendo llllegado egado a la denominada tecnología 2G y avanzando a la tecnología 3G que nos permitirá realizar videoc v ideoconfere onferencias ncias y acceder a muchos muchos otros otros s ervici ervicios. os. Ahora A hora ¿ ésto es un benefici beneficioo o un u n problema?. problema?..... hoy por hoy puede traer más problemas que beneficios . H ay país pa ís es, co como mo Par Parag aguay uay por ejemplo, ejemplo, que tienen el servicio de GSM desde hace varios años, pero como no tienen un buen sistema de antenas, la cobertura no sobrepasa a la ciudad de Asunción. En Ar gentina gen tina,, donde dond e ya s e está prom pr omocionando, ocionando, des de hace un ti empito, este s ervi cio, se utilizan tres bandas para GSM, lo que significa que si traigo un teléfono de España (que tiene dos bandas) o de México (que tiene una) para habilitarlo habilita rlo en en A rg rgent entina... ina... ¡no va a funcio funcionar! nar! Pero es es o no es todo... todo... aparece po porr I nternet gr an cantidad de d e información sobre el desbloqueo y la clonación de teléfonos y en su gran mayoría “es basura”. Esto también confunde a los técnicos. Y más aún... hasta se le brindan a los usuarios programas gratuitos para “flashear” su teléfono (cambiar la información de la mem memoria oria flas h) para “pers “pers onal onalizar izar ” el menú menú y cargar me melo lodías días , fondos de pantalla, tonos tonos de ring ri ng,, etc, etc, etc, etc. Por todo todo ésto, ésto, advertimos ad vertimos a nuestros nu estros lec lecto tores res que “las “las co coss as no son tan s encillas como parecen” y que estamos coordinando el trabajo de nuestros especialistas en cada país a los efectos de que este tema resulte más fácil de com pr en endd er y pa parr a qu quee tod todos os nu es tr os lec lector tores es cu cuen enten ten con he herr r ami en enta tass “confiables” a la hora de capacitarse en este tema. Es por todo ésto que, para nosotross , la Tele nosotro T elefonía fonía C elular es Todo T odo un R eto eto..

Ing . Horaci o D. Vallejo Vallejo *************************************** Comenza mos un nuevo año y con él se se renuevan renuevan las esperanzas y se ponen en ma r- cha un montón de proyectos. Quienes integra integra mos Editorial Editorial Q uark queremos desear- les lo mejor pa ra estas fies fiestas tas y hacemos votos para que se cumpla n los deseos de todos quienes integramos esta comunidad. M uchas felici felicidad dad es para todos

Editorial Quark

A RTÍCULO DE T APA

TR-Brain Controladora Programable De Fácil Manejo y Usos Múltiples El propósito de este proyecto es la construcción de una controladora programable versátil de fá- cil adaptación y ampliación para su uso en micro-robots. La misma se basa en el popular microcontrolador PIC16F84A de la fir- ma Microchip. Las característi- cas sobresalientes son: 1) Ha sido diseñada pen- sando en el aficionado a la robó- tica que desea construir sus propios proyectos. 2) Está basada en el famo- so y versátil microcontrolador PIC 16F84A de Microchip. Este pequeño pero poderoso microcontrolador, le permitirá hacer uso de toda su imaginación para crear los más variados diseños. 3) Incorpora todo el hardware adicional para permitirle controlar motores, sensores, etc. Usted simplemente necesitará crear el software para manejar sus propios diseños. TR-Brain trae incorporado el hardware necesario que le permitirá, mediante el software ProgBrain provisto (que puede bajar sin costo de Internet), la programa- ción del PIC sin necesidad de extraer el mismo de la controladora. 4) Contiene los circuitos necesarios para manejar dos micromotores de corriente continua, dos sensores ópticos y adicionalmente incluye entradas/salidas para distintos sensores y/o ampliaciones, así como también salidas de alta potencia (hasta 500mA) capaces de manejar motores Paso a Paso, Relés, LEDs, etc. Preparado por la Redacción de Saber Electrónica Sobre proyecto de www.todorobot.com.ar

Saber Electrón ica

Artículo de Tapa Introducción Presentamos un proyecto para que Ud. pueda controlar equipos desde una computadora. Los usos son múltiples y resulta un equipo ideal no sólo para operar sistemas desde una PC sino para “quitarse el miedo a la programación” y realizar proyectos partiendo de elementos fáciles de conseguir en el mercado. Para operar con la controladora, es imprescindible hacer uso del software de programación que puede ba jar de la página: www.todorobot.com.ar

También puede descargarlo de nuestro portal: www.webelectronica.com.ar

Una vez en la página, haga click en el ícono password e ingrese la clave brain. Para poder correr este software, necesitará como mínimo, poseer una PC compatible IBM con sistema operativo Windows 9x /ME / NT / 2000 / XP. Memoria RAM de al menos 16MB y como mínimo 10MB de espacio disponible en disco rígido. Esta PC deberá contar con un puerto paralelo (LPT1, LPT2 ó LPT3) disponible para su uso. Este puerto puede ser el mismo utilizado para la impresora, pero para evitar desconectar y conectar la misma, es recomendable agregar un segundo puerto paralelo a su PC. Esto puede realizarse mediante el agregado de una placa adicional que puede adquirirse en cualquier casa de computación.

Descripción de la Controladora Las características físicas y eléctricas de este equipo se muestran en la tabla 1. En la figura 1 se puede apreciar la forma del sensor óptico que puede Saber Electrón ica

Figura 1

rrespondiente a los drivers para el manejo de los motores MI y MD. Sensores: contiene el circuito que controla los sensores ópticos. •

La fuente de alimentación, que se ubica en la misma placa de la controladora, tiene un circuito como el mostrado en la figura 2 y prevee la alimentación para los elementos de salida de potencia, como ser motores eléctricos. Si bien las salidas soportan una corriente del orden de los 500mA, es posible colocar relés que emplearse con esta controladora, en incrementen la potencia de carga. casas de electrónica pueden conseMás adelante veremos que existen guirse sensores de este tipo (listos dos formas de alimentar a la contropara usar) por unos 15 dólares. ladora. El circuito de la controladora está En la figura 3 se puede apreciar: dividido en cuatro secciones: el diagrama eléctrico de la CPU que prevee señales de entrada de dos Power: corresponde a la sec- sensores ópticos y el uso de un PICción de la fuente de alimentación y 16F84A, cuyo reloj tiene una frecuensalida hacia la PC . cia fijada por un cristal de 4MHz. Las CPU: describe la sección cosalidas son manejadas por un circuirrespondiente al PIC16F84A y sus to integrado ULN2003 que actúa cosalidas. mo interfaz. Cabe aclarar que este Motores: contiene el circuito co- integrado contiene 8 transistores •

•

•

Tabla 1: Características físicas y eléctricas de la controladora

Tensión de alimentación lógica VDD (CN1) ....................................................9 a 15V D.C. Consumo medio en reposo.......................................................................................35mA Consumo medio en funcionamiento normal (motores en marcha)..................................................................................................................90mA Consumo máximo (motores frenados y ópticos activos).............................................140mA Tensión de alimentación de potencia VHH (CN2)....................................................6 a 15V Tensión de salida de potencia VHH (CN4)...........................................Igual a entrada VHH Capacidad de carga en la salida VHH (CN4)................................................................1A Tensión de Salida VCC (CN4)........................................................................5V regulados Capacidad de carga de la salida VCC (CN4)..........................................................800mA Cantidad de entradas/ salidas TTL Rxx (CN5)....................................................................7 Niveles aceptables para entradas TTL Rxx..............................................................0V a 5V Capacidad de carga en salidas TTL Rxx....................................................................10mA Cantidad de salidas de alta potencia HRxx (CN6) ............................................................7 Capacidad de carga en salidas de alta potencia HRxx.............................................500mA Catidad de salidas para motores DC (MI/ CN7 y MD/ CN8)..............................................2 Carga máxima en salida de motores DC........................................................................1A Cantidad de entradas para sensores ópticos (CN9).....................................1 entrada doble Dimensiones físicas...................................................................................80mm x 100mm

Controladora Programable

Figura 2 Darlington de potencia que permite manejar 8 salidas de hasta 500mA (600mA de pico). Cada salida puede ser conectada mediante interruptores del tipo de los empleados para circuitos impresos (SW4). El conector CN5 provee salidas TTL. Como se puede ver, RA0 a RA3 se utilizan para controlar los drivers de motores que se verán más adelante. RB6 y RB7 reciben la información del estado de los sensores ópticos. RB0 a RB5 más RA4 se utilizan como entrada/salida para módulos y sensores adicionales. Como se aprecia, el DipSwitch conecta o desconecta las salidas del PIC al array Darlington ULN2003 (IC3). La resistencia pull-up de 1k Ω conectada sobre RA4 se necesita debido a que como se dijo anteriormente RA4 es una salida del tipo colector abierto. Esta resistencia pull-up sólo se conecta cuando la llave 7 está en ON, es decir que se ha habilitado la

salida HRA4. Debido a esto, si se desea hacer uso de la salida RA4 del conector CN5, estando la llave 7 en OFF, se deberá adicionar una resistencia de pull-up externa (cuando así lo requiera el circuito a manejar) de al menos 10k Ω. En la figura 4 se puede ver el circuito que permite el control de dos motores MI y MD. Leds bicolores señalizan el sentido de giro, mientras que integrados del tipo BA6286, permiten el manejo de estos motores; este circuito integrado permite el control de giro hacia la izquierda, giro hacia la derecha y parada, y posee un diagrama en bloques interno como el mostrado en la figura 5. El control de los motores se realiza por medio del puerto A del PIC16F84A. Existen en total dos módulos iguales, uno para MI (CN7) y otro para MD (CN8). El corazón de estos módulos es el chip BA6286, el cual es un H-Bridge capaz de manejar motores DC de

entre 3V y 15V con un consumo máximo de 1A. El control se realiza mediante las entradas FORWARD y REVERSE, las cuales se conectan directamente al PIC 16F84A. El Preset de 10k Ω regula la velocidad de cada motor independientemente. RV1 regula la velocidad de MI y RV2 regula la velocidad de MD. La velocidad, es regulada por variación directa de la tensión real aplicada sobre los bornes de los conectores CN7 y CN8. De esta forma es posible usar motores de baja tensión (por ejemplo 3V) a pesar de usar tensiones de VHH superiores, ya que variando RVx podemos ajustar la tensión real que se aplicará al motor. La velocidad de giro de los motores MI y MD también puede ser controlada vía software implementando un sistema de pulsos tipo PWM. En la placa principal, también se encuentra el circuito correspondiente Saber Electrón ica

Artículo de Tapa

Figura 3

Saber Electrón ica

Controladora Programable mo sensores ópticos se emplean dos TCRT1000 o cualquier equivalente. En realidad, este dispositivo es un integrado que posee al fotodiodo y al fototransistor apuntando en la misma dirección, y es muy empleado en aplicaciones de robótica. Si no consigue este sensor, puede colocar un par (fotodiodo y fototransistor) que opere en la banda de los 950 nm, colocados juntos (separados a un par de milímetros) con un aislante óptico entre ambos. A los efectos prácticos, en la figura 7 se puede apreciar cómo es el TCRT1000. La placa controladora se deberá conectar al puerto paralelo de la computadora (puerto LPT), para ello precisará un cable que contenga en un extremo un conector DB25 macho y en el otro extremo un conector DB9 hembra (dado que en la placa se colocará un conector DB9 macho para que pueda conectar el cable). En la figura 8, se reproduce el conexionado que debe tener este cable. La placa de circuito impreso es un PCB doble faz con máscara antisoldante y máscara de componentes, realizada en un tamaño reducido (10 cm x8 cm) que en todorobot la puede conseguir por aproximadamente 20 dólares. El dibujo del circuito impreso se puede observar en la figura 9, note que se trata de una placa de doble faz. Para que se oriente en la colocación de los componentes, en la figura 10 se grafica la forma en que éstos se ubican sobre la placa. En la figura 11, se da el PCB para la ubicación de los sensores que deberán colocarse en el conector CN9 de la placa principal.

Figura 4

a la interfase de los sensores ópticos, que tiene como base al circuito inte-

grado CD4528, y posee en su interior 2 multivibradores monoestables. Co-

Figura 5

Saber Electrón ica

Artículo de Tapa Figura 6

Figura 7

La Fuente de Alimentación de la Controladora Ud. tiene la posibilidad de alimentar separadamente la parte lógica (VDD) de la correspondiente a potencia (VHH). No obstante, es posible usar una única fuente de alimentación para ambas faces para cuando el diseño así lo requiera. Gracias a que han sido tomados los recaudos necesarios para poder filtrar los ruidos producidos por la etapa de potencia. Cabe aclarar, sin embargo, que una alimentación separada ayuda a eliminar problemas de interferencias y fluctuaciones en la alimentación causados generalmente por motores, relés, etc. Estas interferencias son, a veces, un verdadero problema en

Saber Electrón ica

Controladora Programable sistemas microprocesados, como es el caso de la controladora.

Figura 8

1) Usando fuentes de alimentación separadas para lógica y potencia: Esta es la forma recomendada para evitar ruidos y fluctuaciones causadas generalmente por los motores (vea la figura 12). La alimentación para la lógica digital se debe conectar a CN1. Esta debe estar comprendida entre 9 y 15V de corriente continua y debe ser capaz de soportar una carga de por lo menos 140mA. Debido a que en el conector CN4 se encuentra presente una salida regulada de 5V (VCC), la cual es tomada desde la entrada de alimenta-

ción lógica vía el regulador VR1, se debe tener en cuenta que la carga total sobre la alimentación aplicada a la

entrada lógica puede ser mayor a 140mA, dependiendo del circuito que se alimente desde la salida VCC.

Figura 9

Saber Electrón ica


Figura 11

En general, una batería alcalina de 9V de las clásicas usadas en equipos electrónicos, es suficiente para soportar la carga básica de la controladora. La alimentación para la etapa de potencia (motores, relés, etc.) debe estar comprendida entre 6 y 15V de corriente continua, y debe soportar una carga igual a los dispositivos Figura 12 controlados desde la salidas de motores y las salidas de potencia HRxx. Cabe aclarar que ambas alimentaciones (lógica y potencia), son sumadas cuando la TR-Brain es puesta en modo programación (llave RUN /PROG en posición PROG), para así obtener la tensión de programación (13,5V) que necesita el PIC para grabar en la memoria Flash. Es debido a esto, que no se recomienda usar tensiones menores a las recomendadas, ya que podrían provocar errores al momento de programar el PIC.

Figura 13

Saber Electrón ica

2) Usando una única fuente de alimentación para lógica y potencia: Esta modalidad es solamente recomendada cuando las características del diseño no permiten el uso de dos fuentes de poder independientes (figura 13). En este caso, las entradas " + " de VDD (CN1) y VHH (CN2) deben ser unidas. La alimentación entonces será directamente conectada al conector CN2 (VHH) respetando la polaridad indicada. Esta tensión de en-

Controladora Programable Lista de Materiales para la Placa

2 5 1 1 1 2 1 9 5 4 1 1 4 2 2 2 2 1 2 1 1 1 9 1 11 2 1 1 1 1 1 2 1 2 3 1 2 2 1 1 2 1 8 3 1

C4-C5 ................................. .................................... ............Capacitor Cerámico 27pf C2-C3-C6-C8-C9 ................................. .............................Capacitor Cerámico 0.1uf C7 ................................ .................................... ..................Capacitor Cerámico 10nf C10 .................................... .................................... ...........Capacitor Multicapa 0.1uf C1 ............................... ...............................Capacitor Electrolítico 10uf x 16v Radial R15 - R17 ................................. .................................... .....Resistencia 10 ohm 1/8w R25 ................................... .................................... ............Resistencia 82 ohm 1/2 w R1-R2-R9-R11-R12-R14-R19-R20-R35 ................................ ....Resistencia 1K 1/8w R5-R6-R16-R18-R21 ................................ ..............................Resistencia 2K2 1/8w R3-R4-R10-R13 .................................. .................................... Resistencia 3K3 1/8w R24 Resistencia .................................. .................................... ....................3K9 1/8w R34 Resistencia .................................. .................................... ....................10K 1/8w R26-R28-R29-R31 ................................... ............................... Resistencia 12K 1/8w R22-R23 Resistencia ................................ .................................... ..............47K 1/8w R27-R30 Resistencia ................................ .................................... ............120K 1/8w R7-R8 Resistencia ................................ ..................................... ..................1M 1/8w R33-R32 Resistencia ................................... .................................... ..........1M5 1/8w RS ............................... .................................... .....Poliswitch o Resistencia 10 ohms RV1-RV2 ................................... ......................Preset 10K lineal plano para impreso RV3 ................................ .........................Preset 500 ohm lineal plano para impreso VR2 ................................ .................................... ............................Regulador 78L12 VR1 ................................ .................................... ..............................Regulador 7805 Q1-Q2-Q3-Q4-Q5-Q6-Q7-Q8-Q9 .................................. ................Transistor BC547 Q10 ................................. ..................................... ......Transistor Darlington MPSA13 D1-D2-D3-D4-D5-D6-D7-D8-D9-D10-D11 ................................. .........Diodo 1N4148 IC4-IC5 .................................. .................................... .....H-Bridge de Rhom BA6286 IC2 ................................ .................................... ............................Integrado CD4071 IC7 ................................ .................................... ............................Integrado CD4528 IC6 ................................ .................................... ...............................Integrado TL082 IC3 ................................ .................................... ..........................Integrado ULN2003 IC1 ................................... .................................... .......Microcontrolador PIC 16F84A zócalos para IC1 e IC3. ....................... ...Zócalo DIP 18 (2x9) para PIC y ULN2003 X1 ................................. .................................... .................................... .Cristal 4MHz Opticos Izquierdo y Derecho Optoacoplador abierto reflectivo ......................TCRT1000 LED1-LED3-LED4 .................................... .................................... ...LED 3mm Verde LED2 ............................... .................................... ..............................LED 3mm Rojo LED5-LED6 ............................... .................................... .................LED 3mm Bicolor SW1-SW2 ................................ ........Microllave doble inversora para impreso a 90° SW3 .................................... .................................... ......MicroPulsador para impreso SW4 ................................. .................................... ..................Dipswitch 8 posiciones CN1b - CN2b ............................... .............Conector recto 0.1 con traba 2 contactos CN9 .................................. ........................Conector recto 0.1 con traba 4 contactos CN1-CN2-CN7-CN8 ** .................................... ...................Borneras de 2 contactos CN4 ** ................................ .................................... .............Borneras de 3 contactos CN3 ................................... .................................... ...db9 macho para impreso a 90°

Lista de Materiales para armar el cable de comunicación a PC: 1 db9 ................................. .................................... .............................hembra con tapa 1 db25 .................................................................................................macho con tapa 1 cable ................................ .................................... cable multipar 26 hilos (por metro) Varios 1 Placa circuito impreso 1 Placa circuito impreso para ópticos

** Los restantes se usan para armar los conectores CN5 y CN6 de 7 contactos c/u, usando 2x 2 contactos y 1x 3 contactos para cada conector

trada unificada nunca debe ser inferior a15V, ya que de otra forma no se conseguirá la tensión de programación tal como se detalla en el punto anterior. Si se desea, pueden usarse tensiones unificadas menores (mínimo 9V). Entonces deberá ser reemplazada por una tensión de 15V cuando se pase la TR-Brain a modo programación (llave RUN/PROG en posición PROG) para generar correctamente la tensión de programación (13,5V). Recordar que sólo deben unirse las entradas " + " de CN1 y CN2, en ningún caso deben ser unidas las entradas " - " . En esta configuración, la entrada " - " correspondiente a CN1 (VDD) debe quedar desconectada.

Armado de la controladora En el documento tr-brain-construccion.pdf, (que puede bajar tanto de la página de “todorobot” como de nuestra página, con la clave dada al inicio de este artículo), encontraremos una guía paso a paso para el correcto armado de la controladora. Por razones de espacio, no podemos reproducir este documento, tema que abordaremos en otra edición. Es muy recomendable colocar el PIC 16F84A en zócalo, así como también el ULN2003, para poder reemplazarlos fácilmente en caso de resultar dañados o simplemente (en el caso del microcontrolador) para poder tener distintas versiones o distintos programas cargados en diferentes micros. Esto es útil en caso que se use en un micro-robot para competencias. En la figura 14 se puede apreciar cómo queda la TRBrain una vez armada.

Software En la figura 15 se puede apreciar la pantalla principal del software Saber Electrón ica


ProgBrain, diseñado específicamente para programar esta controladora. ProgBrain está basado en el software para el programador PicProg (en la sección montajes describimos este cargador), pero con algunas modificaciones para adaptar su funcionamiento a la controladora TR-Brain. Una vez armada la controladora y verificado que está todo bien, el primer paso es descargar progbrain.zip en una carpeta temporal y luego descomprimirlo en la carpeta deseada (por ej.: "\ProgBrain"). Para ejecutar el software, simplemente se debe hacer click sobre el ejecutable ProgBrain.exe o bien crear un acceso directo al mismo. Una vez cargado, el funcionamiento es muy simple y se encuentra explicado en la ayuda provista presionando el botón AYUDA . En la próxima edición explicaremos cómo se utiliza este programa, pero si Ud. no quiere esperar, puede consultar el capítulo 4 del manual de la controladora que puede descargar de Internet con las claves dadas al comienzo de esta nota. Es importante aclarar que no es necesario borrar el PIC antes de programarlo, ya que ProgBrain verifica Saber Electrón ica

cada sector de memoria a programar y sólo graba aquellos que son diferentes al actual. De esta manera, se favorece la vida útil de la memoria

Flash del PIC. Por consiguiente sólo es necesario el borrado total cuando se debe regrabar un micro que fue grabado anteriormente utilizando Código de Protección (CP). Lamentablemente, no nos podemos extender más en esta nota, en la próxima edición continuaremos con este proyecto, explicando cómo se conecta la controladora, para qué sirve cada conector, cómo se emplea el software y daremos algunos ejemplos de programación. Si Ud. no desea esperar, puede bajar toda esta información sin cargo de Internet, de nuestra web: www.webelectronica.com.ar, haciendo click en el ícono password e ingresando la clave “brain”. Los ejemplos de aplicación se encuentran en el archivo ejemplos.zip. Si ya sabe cómo son los programas para manejar a un PIC, no va a tener problemas en entender cada ejercicio. ¡Hasta la próxima! ✪

Figura 15

MONTAJE

Interruptor Temporizado: Retardo de Luz con Fotocelda para Auto Con este proyecto, podemos retardar el apagado de la luz interior de un auto, después de haber sido cerrada la puerta con cierto tiempo de retardo ajustable por un preset. Para la calibración sólo se requiere que prenda la luz cuando en el interior existe una cierta luminosidad y que ajuste otro preset. Ricardo García S. [email protected] Introducción Vamos a analizar el circuito de la figura 1. Primero empezaré por darle la información del filtrado del circuito, muy importante para evitar señales erróneas, el circuito encargado de esto es el IC1 4011bp (NAND CMOS). El filtro está formado por D5, que sirve para evitar daños si es conectado inadecuadamente; el resistor R5, y C1 para filtrar el voltaje. La segunda parte está constituida por la compuerta A del IC1, que tiene

como fin detectar el pulso negativo del SW de la puerta, (que normalmente se encuentra abierto y con conexión a tierra). Contamos también con un temporizador muy sencillo que está acoplado a la compuerta B del IC1, para temporizar el accionamiento del relé; y también tenemos una sección de inversión con la compuerta D del IC1 para acoplar la señal requerida al transistor que acciona al relé. Por último, tenemos la sección de detección de luminosidad que compuesta

por una fotocelda (se puede probar también con un fotorresistor); este circuito controla el transistor de bloqueo Q2.

Funcionamiento con la puerta cerrada La compuerta A del IC1 normalmente se encuentra con sus entradas a nivel alto (1), y la salida a nivel bajo (0); de esta forma C2 se encuentra descargado por R3 (PREST)

Figura 1

Saber Electrón ica

Montaje Figura 2

a tierra. Las entradas de la compuerta B se encuentran en nivel bajo lo que proporciona un nivel alto (1) en la salida; esta señal se invierte con la compuerta D en la cual tendremos un nivel bajo (0) y se mantendrá el transistor sin conducir por ser NPN y por ende, el RELE se mantiene apagado.

Funcionamiento con la puerta abierta

de esta compuerta (D) tendrá un nivel alto (1) que es el que mantendrá en conducción al transistor Q1 a través de R4, mientras esté cargado C2. Hasta aquí el temporizador está funcionando, pero la luz del interior del coche se mantiene encendida mientras la fotocelda accione a Q2, que es el bloqueador que comanda la acción del encendido, bloqueando o desbloqueando a Q2.

acción del temporizador sobre el RELE. Si existe poco nivel de luz, permite que el temporizador tenga acción sobre el RELE. Se coloca R8 para evitar daños en la fotocelda (LDR) cuando se ajusta a todo un extremo. Si el nivel de luz es suficiente, la fotocelda (LDR) aumenta su conducción y permite el paso de tensión (1 lógico) hacia las dos entradas de la compuerta C, la cual entrega por su salida un nivel bajo (0) y mantiene al transistor de bloqueo (Q2) abierto. De esta forma, aunque el temporizador esté en condición de accionamiento, no funcionará el RELE por no tener potencial negativo. Cuando existe un nivel de luminosidad bajo (está oscuro), el LDR baja su conducción y hay una caída de tensión en la entrada de la compuerta C tomándolo como un nivel bajo o (0) y entregando por su salida un nivel alto (1), que pasa por R6 y mantiene accionado al transistor de bloqueo (Q2). Si la puerta se abre, entra en fusión el temporizador con la acción del transistor Q1 y como hay poca luminosidad, el transistor Q2 está accionado. De esta forma, acciona el RELE por estar bien polarizado permitiendo, entonces, que la luz del interior del auto se encienda. Recordemos que cuando las dos acciones son afirmativas, la luz se prende; pero cuando una de las dos es negativa, la luz no prende. En la tabla 1, vemos un resumen del fun-

Con la puerta abierta el SW poFuncionamiento de la ne en nivel bajo (0) a la entrada de FOTOCELDA la compuerta 1A y en su salida entrega un nivel alto (1) el cual “pasa” por D2 y carga a C2. El diodo D2 sirve La fotocelda tiene como objetivo para evitar que C2 se descargue detectar si hay suficiente nivel de luz cuando la salida de A cambia a nivel dentro del auto, entonces elimina la bajo (0). Cuando C2 está carTabla 1: Condiciones de establecimiento de señales gado mantiene en un nivel alto Condición 1 (1) a las entraAcción 1 Puerta abierta Q1 Sí conduce das de la comAcción 2 Luminosidad en el interior Q2 No conduce puerta B y por Resultado Luz Apagada Relevador apagado su salida tendremos un niCondición 2 vel bajo (0) que Acción 1 Puerta Abierta Q1 Sí conduce es invertido por Acción 2 Sin Luminosidad en el interior Q2 Sí conduce y satura al LDR con (0) la compuerta Resultado Luz Prendida Relevador Accionado, luz prendida. D. De esta manera, la salida Saber Electró nic a

Interruptor Temporizado

cionamiento de este aparato. Para que la luz no flashee cuando se enciende y el LDR detecta luz y mande bloquear al transistor Q2, se colocó el diodo D3 de modo que cuando accione el RELE se mande una señal de bajo nivel (0) por el diodo D6 hasta el LDR, ya que al prender la luz del interior, el LDR empezará a conducir pero con un nivel bajo (0) que mantiene las entradas a tierra en la compuerta C y en su salida un nivel alto (1), manteniendo Q2 en conducción. Se colocó un diodo D1 de 5ª después de los SW´s de las puertas, antes de llegar al foco para que se tome la señal de todos los interruptores. Esto es para dos cosas; por un lado, si el circuito dejara de funcionar, la luz del auto seguirá prendiendo como antes sin molestias mientras se llegara a reparar el equipo (tengo el circuito en mi auto y en varios coches a los que se los he instalado y hasta el momento tienen cerca de 4 años funcionando bien) y por otra parte, para que la señal de accionamiento que llega a la compuerta A de la puerta,

no se mantenga en nivel bajo mientras están los contactos del relé conectando a tierra, de lo contrario se mantendría como si estuvieran las puertas abiertas, el diodo D1 sólo permite el paso de voltaje + (1) hacia la compuerta A .

Ensamble de la placa En la figura 2 se reproduce el diseño de la placa de circuito impreso, su armado no reviste consideraciones especiales. El Diodo D1 va insertado en la placa y solo saldrán cables de la placa para el postivo y el negativo de la batería. También, de la placa, sale un cable para la entrada de señal conectada antes del foco para tomar la señal de todos los Switch de las puertas, por último, sale otro cable para la salida de negativo hacia el foco. Sólo hay que cortar el cable antes del foco para hacer la inserción. La fotocelda se instala a un lado del foco dentro del plafón del mismo para mejor sensado de luz natural. ✪

Lista de Materiales

IC1 – CD4011BP – Circuito integrado CMOS RDL – fotocelda (fotocélula común) RELE – Relé de 12V x 5A de contacto. D1 – Diodo de 5A D2, D3 – 1N4148 – Diodos de uso general D4, D5 – 1N4007 – Diodos rectifi- cadores Q1, Q2 – BC548 – Transistores NPN de uso general R1 - 1M Ω R2 – 33k Ω R3 – 250k Ω, Preset R4 – 1k2 R5 – 150 Ω R6 - 1k2 R7 – 500k Ω, Preset R8 - 1k5 R9 - 470 Ω C1 – 1000µF x 16V, electrolítico C2, 100µF x 16V, electrolítico C3 – 0,1µF, cerámico F1 – fusible de 2A Varios

Placa de circuito impreso, gabinete para montajes, interruptores y diodos para las puertas, cables, estaño, etc.

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Amplificador de 40W para Refuerzo de PC

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MONTAJE

Voltímetro Analógico Muchos de nosotros hemos visto un multímetro analógico, lo hemos utilizado para tomar un valor ya sea de voltaje, corriente o resistencia, pero ¿qué provoca que la aguja se deflexione?. ¿Cómo es posible que podamos cambiar la escala de medición y se siga empleando la misma carátula? En esta oportunidad construiremos un voltímetro analógico multi-rango, ba- sándonos en una carátula analógica. Autor: Ismael Cervantes de Anda

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a utilidad de un voltímetro analó- imán fijo y al combinarse los campos gico es muy amplia, aunque en la magnéticos de ambos, es cuando se actualidad predominan los instru- produce el movimiento de una carcamentos de medición digitales y a este sa metálica, que a su vez lleva sobre respecto, en una entrega siguiente ve- sí la aguja indicadora que de acuerdo remos las ventajas y desventajas de a su movimiento, es el valor de voltalos instrumentos digitales sobre los je al que estará apuntando. La combianalógicos. nación de los campos magnéticos tiePara diseñar un voltímetro analó- ne que vencer la fuerza de un resorte. gico lo primero que debe conseguirse El resorte es el encargado de reposies un galvanómetro, ya que éste es el cionar a la aguja a su punto de inicio o medio por el que se representarán los también llamado de referencia. El revalores de voltaje que se están mi- sorte actúa cuando ninguna corriente diendo. El galvanómetro, es un dispositivo formado a partir de un inductor, el cual genera un campo magnético cuando una cierta magnitud de corriente circula a través de él. El inductor o bobina se encuentra instalado dentro de un

Figura 2 - Carátula con galvanómetro incluido.

Figura 1 - Voltímetro armado en protoboard.

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Figura 3 - Separando la resistencia limitadora.

circula por la bobina del galvanómetro, sucediendo esto último cuando el voltaje que se mide es igual a 0V. En la actualidad se pueden conseguir galvanómetros no tan caros, e inclusive nuevos, de los cuales no importa la graduación que tenga su o sus escalas de medición, y tampoco importa el hecho de que sólo posea una escala fija. En la figura 3 se observa que una vez que se destapa la carátula, existe un resistor limitador de corriente (en la mayoría de las carátulas de una sola escala), el cual se tiene que quitar para que se puedan diseñar las escalas de los rangos de nuestro voltímetro. En la figura 4 se observa al galvanómetro ya sin la carátula, el cual una vez que le fue retirado el resistor limitador, se le tienen que soldar un par de cables para conectar los extremos de la bobina del galvanómetro con el

Figura 4 - Galvanómetro sin carátula.

Voltímetro Analógico circuito que diseñaremos, procurando ba, lo que provocará que a través de calcular el valor de la máxima corrienidentificar en todo momento cuál ter- la bobina del galvanómetro no circule te Im que soporta la bobina del galvaminal se conectará al potencial positi- corriente, ahora se tiene que manipu- nómetro, de acuerdo a la siguiente vo y cuál al negativo, y por último se lar RL de tal manera que se vaya ba- ecuación Im = VoltajeRL + rm . vuelve a colocar al galvanómetro den- jando su valor de resistencia, hasta Ya contamos con los valores eléctro de su cobertura de plástico para que se obtenga el desplazamiento tricos del galvanómetro tales como rm que se proteja y podamos diseñar el máximo de la aguja del galvanómetro. e Im, por lo que como paso siguiente, circuito del voltímetro multi-rango. Una vez que se ha conseguido este vamos a enfocarnos en el diseño del Lo primero que se debe conocer movimiento con un óhmetro, se mide voltímetro multi-rango, por lo que partison los parámetros eléctricos del gal- el valor de resistencia de RL. remos del circuito de la figura 6. vanómetro, es decir tanto el valor de Después RL se queda con el últiEn el circuito del voltímetro multila corriente máxima que soporta (Im), mo valor medido y ya no se moverá, rango se observa una serie de resistocomo el de la resistencia de la bobina por lo que ahora se vuelve a conectar res, cuya denominación va desde RM1 (rm). RD, el cual previamente se tuvo que hasta RM4, éstos son resistores multiExisten 2 maneras de conocer es- fijar con su valor máximo de resisten- plicadores que se emplean para crear tos parámetros: la primera de ellas es cia 2KW, y a partir de este valor tiene las escalas con las cuales trabajará utilizar un óhmetro y de forma inme- que ir disminuyendo su valor de resis- nuestro voltímetro, por lo tanto existidiata conocer el valor resistivo de la tivo. Lo que se observará en la aguja rán tantos resistores multiplicadores bobina del galvanómetro y por ley de del galvanómetro es que ésta comen- como escalas de voltaje se requieran. ohm calcular el valor de la corriente zará a moverse hacia su punto de reExiste una llave selectora denomimáxima que soporta, en función a un poso, debido a que el valor de resis- nada SW1, por medio de la cual se elivoltaje que se le aplique a las termina- tencia de RD va adquiriendo valores ge la escala con la que se medirá el les de la bobina. Pero este método po- menores. En el instante que la aguja voltaje, y de acuerdo al circuito de la ne en riesgo la integridad del galvanó- llega a la mitad de su escala, quiere figura 6 la selección de la escala tammetro, por lo que no se sugiere a me- decir que tanto la corriente a través de bién implica el número de resistores linos que se le aplique un voltaje pe- RD, como en la bobina del galvanó- mitadores que actuarán en el voltímequeño. metro, son del mismo valor y por rela- tro, por ejemplo para la escala 1 La segunda forma es mediante un ción de resistores en paralelo; eso sig- (Vesc1) sólo interviene RM1 y rm obcircuito de prueba, el cual se ilustra en nifica que en esa posición el valor de viamente, para la escala 2 (Vesc2) inla figura 5. resistencia de RD es de la misma tervienen RM1, RM2 y rm, y así suceEn este circuito de prueba, entre magnitud que rm (resistencia de la bo- sivamente. las terminales CN1 y CN2, se coloca bina del galvanómetro). Postetanto una fuente de voltaje fija a 10 riormente con un óhmetro se VCD, como un resistor variable RL mide el valor de resistencia de con un rango de 0W a 50KW (cuya mi- RD que es igual a rm. sión es limitar la corriente que circulaPor último, volvemos a recura por el galvanómetro), se debe colo- rrir al circuito de la figura 4 descar primeramente el valor máximo de conectando nuevamente RD, y RL, esto es 50KW para proteger la bo- como ya se cuenta con los valobina del galvanómetro. La resistencia res de rm (ya que rm = RD), RL de la bobina del galvanómetro está re- y el voltaje de la fuente que es Figura 5 - Circuito de prueba. presentada en el diagrama de la figu- de 10VCD, se procede ahora a ra 4 mediante el resistor rm, cuyo valor desconocemos y posteriormente procederemos a calcular. Tenemos que conectar de forma paralela a rm un resistor variable RD que trabaje en un rango de 0W a 2KW, y una vez armado el circuito de la figura 4 se procede a realizar lo siguiente. RD lo quitamos provisionalmente para que se represente con un valor Figura 6 - Diagrama esquemático del multímetro multi-rango. resistivo infinito en el circuito de prue-

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Montaje

Figura 7

por lo que el rango de operación del voltímetro para esta escala la debemos conocer, vamos a suponer que para esta escala queremos que el voltímetro mida valores de voltaje de entre 0V a 1V. El circuito resultante esta representado en la figura 7, y de ahí se determina que Vesc1 = (RM1 + rm) Im de donde despejamos RM1 quedando lo siguiente: RM1 = Vesc1Im - rm.

Cálculo de RM2: Figura 8 - Circuito impreso del multímetro multi-rango.

Ahora debemos colocar la llave selectora en la ubicación Vesc2, en donde nosotros debemos establecer la escala para este rango, por lo que vamos a suponer que en esta escala se medirán voltajes desde 0V hasta 10V. La ecuación del

Vesc2 = (RM1 + RM2 + rm) Im de donde despejamos RM2 quedando lo siguiente: RM2 = Vesc2Im - (rm + RM1). Y así sucesivamente para todas las escalas, en la tabla 1 se muestran todas las ecuaciones. En la figura 9 se muestra el circuito impreso donde se alojarán los dispositivos del voltímetro multi-rango. El listado de material esta propuesto en función a los valores que se proponen de acuerdo a lo siguiente: Parámetros eléctricos del galvanómetro: Im = 868.1 mAmp rm = 157.4 W Rango del Vesc1 de 0VCD a 1.5 VCD Rango del Vesc2 de 0 VCD a 15 VCD Rango del Vesc3 de 0 VCD a 100 VCD Rango del Vesc4 de 0 VCD a 200 VCD El diagrama esquemático fue realizado en Livewire y el circuito impreso en PCB Wizard. ✪ Lista de material RM1: 1.5 k 1/2 Watt RM2: 15 k 1/2 Watt RM3: 100 k 1/2 Watt RM4: 120 k 1/2 Watt SW1: Llave de 4 posiciones 1

polo Carátula con galvanómetro Varios: Cables y Bornes de coFigura 9 - Distribución de los componentes.

El cálculo de los resistores RMx surge del conocimiento de los valores de rm e Im, y del manejo de las de leyes de Kirchoff y la infaltable LEY DE OHM, de acuerdo a lo siguiente.

Cálculo de RM1:

Para ello debemos colocar la llave selectora SW1 en la posición Vesc1, Saber Electró nic a

Figura 10 - Kit del voltímetro multi-rango.

nexión, circuito impreso.

MONTAJE

Fuente Regulada con LM723 En este artículo les presento un circuito que no puede fal- tar en el banco de trabajo del experimentador, aunque también se puede utilizar como fuente para un equipo de HF, VHF o BC con excelentes resultados.

Autor: Guillermo H. NECCO; LW 3 DYL e-mail: [email protected]

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a ventaja de este tipo de fuentes, con respecto a las comunes con reguladores de tres terminales y reforzadas con transistores de poder, es la capacidad que posee de regular la máxima corriente que puede entregar. Esto lo hace ideal para el banco de trabajo, dado que mientras experimentamos, es muy común que accidentalmente se nos toquen las puntas de la fuente de alimentación. En una fuente común esto resultaría en un soberbio chispazo, con la consiguiente destrucción del paso final de la fuente; o en el mejor de los casos, del fusible de salida . Esto representa una molestia, lo ideal sería que la fuente se protegiera para estos casos. El circuito integrado LM723, aunque ya es veterano, es muy económico y se consigue en todos lados. Posee entre las patas 2 y 3 del mismo un sensor de corriente que funciona midiendo la tensión que cae en el resistor del transistor de paso en serie de salida. Cuando ésta supera un valor determinado elegido por nosotros con un preset, disminuye la tensión de salida, para evitar la destrucción del transistor. En la fuente que les presento incluyo un par de diodos LED, uno ver-

de, que indica funcionamiento normal y en caso de producirse un cortocircuito, se enciende un led rojo y cae la tensión de salida. En la figura 1 vemos el diagrama esquemático completo. En la pata 6 hay una salida regulada y estabilizada de 9,6V, que ingresa a la pata 5, que es la entrada no inversora del regulador. La pata 4 es la entrada inversora,

que es conectada a un preset que toma una muestra de la tensión de salida, pudiendo entonces, al variar la relación de tensiones modificar por consiguiente, la tensión de salida por medio de un preset o potenciómetro de 5K. En la plaqueta preveo las dos opciones, el que prefiere una fuente de tensión fija inserta un preset y el que prefiere comandar la tensión del fren-

Figura 1

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Montaje te del equipo inserta un potenciómetro. En el caso de ocurrir un cortocircuito, la salida de +12V regulados se pone a masa, por consiguiente la base del segundo transistor BC548, que está conectada por una resistencia de 1K5, se queda sin tensión, llevando al corte al mismo y haciendo que aparezca tensión en los extremos de la

resistencia de 150 ohm 2W, que procede a encender el LED rojo, avisando la existencia de un cortocircuito y por ende llevando a la saturación al primer transistor BC548 conectado a este LED por una resistencia de 1K5. El colector de éste pone a masa la resistencia de 47K conectada a la pata 13 del CI, que provoca la caída de la tensión de salida.

Figura 2

Figura 3

Figura 4


Esta es la primer medida de precaución. La segunda, es un protector de sobretensiones conocida como crowbar. En este tipo de fuentes se utiliza una tensión alta de entrada (24V en este caso) y transistores de paso en serie para regular la salida. Si uno de los transistores se pone en cortocircuito los 24V quedan aplicados directamente a la salida, pudiendo estropear equipos valiosos. Para evitar esto se coloca un diodo zener de entre 15 y 18V a la salida, conectado a un tiristor pequeño y éste a su vez a otro tiristor o triac más grande, que al detectar una sobretensión se enciende, poniendo a masa la entrada de +24V y cortando el fusible protector de entrada. El truco de los dos tiristores lo utilizo porque me permite más facilidad para conseguir triacs de alta corriente a un menor costo. Los transistores de salida pueden ser 2N3055, MJ15015 ó MJ802, de acuerdo a la corriente máxima de salida de la fuente. Tengan en cuenta que no sólo cuenta la corriente de colector del transistor sino su capacidad de disipación. Esta se calcula como la tensión de entrada menos la tensión de salida y multiplicada por la corriente máxima. En el caso de una fuente de 10 Amper tenemos: (24V – 12V). 10A = 120 Watt. En la elección tengamos en cuenta que el 2N3055 tiene una Ic max de 15A y una Pd (Potencia de disipación) de 115 Watt, mientras que el MJ15015 tiene una Ic max de 15A y una Pd de 180W y el MJ802 es el más resistente de todos con una Ic max de 30A y una Pd de 200W. Pueden ver este concepto en la figura 2. En el aspecto constructivo les ofrezco en la figura 3 el diseño de la plaqueta impresa y en la figura 4 el lado de los componentes. Para los recién iniciados les doy un dibujo del cableado en la figura 5. Tengan en cuenta que los transistores de salida van con disipador.

Fuente Regulada con LM723 Figura 5

En el dibujo están vistos desde arriba, tengan esta precaución al armarlo. Recomiendo soldar el fusible cuando utilizamos corrientes mayores a 10A, dado que los portafusibles dan problemas con esas intensidades. En la elección del transformador tengan en cuenta que si quiero conseguir una tensión de 24V de continua tengo que elegir un transformador de 24 / 1,41 = 17 ó 18 Volt. De lo contrario se elevaría mucho la tensión de entrada, debiendo los transistores de salida disipar mucho más calor. ✪


A UTÓMATAS PROGRAMABLES L E C C I Ó N 7

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La Estación de Trabajo de un Autómata La Interface del Operador Habiendo definido cómo debe ser el software que maneje a un PLC desde una PC (vea la edición anterior) analizaremos ahora cómo debe ser la interfaz del operador, deteniéndonos en los aspectos tecnológicos del sistema a los efectos de que pueda evaluarse cuál es la mejor opción para cada caso. En este artículo comenzamos explicando algunos aspectos básicos sobre los requisitos que debe cumplir el elemento que presenta la información (pantalla). Cabe aclarar que, si Ud, desea descargar el curso completo que estamos describiendo (más de 300 páginas), puede hacerlo gratuitamente desde nuestra web con la clave “control204”. Sobre un trabajo del Ing. Fernando Ventura Gutiérrez ([email protected]) y la coordinación del Ing. Horacio D. Vallejo ([email protected])

Introducción

correctivas a fin de garantizar la continuidad de la operación. - El personal de procesos debe verificar que se cumplan En todo sistema de control existen vínculos que estable- las especificaciones de procesos, y establecer técnicas que cen una relación entre los operadores y el proceso. Estos maximicen el rendimiento de cada unidad. vínculos se establecen por medio de - El personal de producción debe equipos que constituyen la Interfaz al establecer planes de producción ser humano (Human Interface HI). adecuados para los distintos pro- Otras denominaciones utilizadas ductos, maximizando el aprovecha- son: Human-Machine-Interface (HMI), miento de la planta en su conjunto. Man-Machine-Interface (MMI), Ope- El personal de control debe definir rator Interface (OI), Graphical User estrategias de control concurrentes Interface (GUI). con los objetivos especificados por Las necesidades que la HMI deprocesos. be satisfacer en una planta industrial, - El personal de marketing y la ge- depende en gran medida de la funrencia deben utilizar la información ción del usuario: de costos, planes de producción y capacidad ociosa para establecer El corazón de la estación de trabajo de un - El personal de operaciones de- estrategias que respondan a situa- autómata es la CPU (PLC), la cual debe be operar la planta dentro de especi- ciones de mercado y de la empresa. poseer un excelente control de gestión ficaciones prefijadas. sobre los datos que ingresa el operador, es - El personal de mantenimiento El operador de la planta es el usuadecir, es fundamental que la interface del debe tomar acciones preventivas y rio más tradicional. Algunos de los operador sea muy sencilla de manejar Saber Electrón ica

La Estación de Trabajo de un Autómata restantes usuarios no interactúan con la HMI sino a través del operador, por medio de planillas que éste debe completar con los datos del proceso. Otros usuarios, como el personal de marketing, no tienen tradicionalmente contacto directo o indirecto con la HMI. El fácil acceso a la información que ofrece la nueva generación de sistemas de control transforma a todos, desde el operador hasta el personal de marketing, en usuarios directos, accediendo sin intermediarios a la información que necesitan. Uno de los eslabones en la cadena requerida para que cada uno de los usuarios cumpla con sus objetivos es un buen diseño de la HMI. Para ello, se deben considerar múltiples aspectos tecnológicos y humanos. En los siguientes puntos analizaremos las HMI desde los siguientes puntos de vista:

- VGA (Video Graphic Array): 16 colores - SVGA (super VGA): 256 colores - XGA (Extended Graphic Array): 25,536 colores

Se debe tener en cuenta que el uso de un determinado hardware no garantiza que el software aproveche estas características. Así, un software que utiliza pantallas creadas para monitores CGA, presentará estas imágenes con resolución de CGA con un monitor VGA. Un monitor típico utilizado para aplicaciones de control de procesos responde a la norma VGA, con una frecuencia de refresco de 50 o 60Hz, no entrelazado, y un tamaño de 19”. Es frecuente que se deba referir en forma específica al hardware o a las imágenes que éste muestra. Desde el punto de vista de su instalación, los monitores pueden estar montados en consolas de diseño específico, o Evolución Histórica. directamente en una mesa. También existen monitores robustecidos basados en CRTs, aptos para su instalación en Aspectos tecnológicos. intemperie. Estos permiten satisfacer la necesidad de distriAspectos humanos. buir estaciones de operación en la planta, para facilitar el acceso a la información al pie de equipo Componentes de una de procesos. Estación de Trabajo Para algunas aplicaciones especiales, los CRTs, son reemLos principales componenplazados por otras tecnologías tes de una estación de trabajo que brindan una funcionalidad típica son similares a los de similar. Tal es el caso de los pauna computadora personal. El neles planos (flat panel display), elemento predominante es el una tecnología que permite famonitor, usualmente de tipo bricar monitores muy delgados, CRT. La estación de operación utilizados en computadoras de se completa con periféricos que permitan al operador interactuar con el proceso, inclu- pequeño tamaño como las laptop o notebook. Estos tienen yendo la impresora, mouse, teclado, etc. Estos elementos mayor inmunidad a la vibración e interferencia que un CRT; pueden ser instalados en un escritorio convencional, o inte- por lo que resultan particularmente apropiados para la implementación de estaciones de operación en planta, en ambiengrarse en una consola de diseño ergonómico. tes agresivos y a la intemperie. Los paneles planos pueden estar basados en distintas tecnologías: El Monitor El monitor es un dispositivo utilizado para representar inCristal Líquido (Liquid Cristal Display), LCD): formación relacionada con la operación de un sistema. La Esta tecnología es utilizada en relojes digitales, calculatecnología más usual utilizada para monitores es el tubo de rayos catódicos. En este caso, las características de un mo- doras y monitores de notebooks y laptops. Consta de dos honitor responden al conjunto de CRT y adaptador de video uti- jas de material especial, entre las cuales hay una solución de lizados. El adaptador de video, es una tarjeta que contiene cristal líquido. Cuando una corriente eléctrica circula por una circuitos electrónicos que actúan como interface entre el parte de la solución, los cristales se alinean evitando el paso de la luz. Típicamente se utiliza en monitores monocromos, CRT y los buses internos de la computadora. Las características de resolución y cantidad de colores con letras azuladas sobre un fondo grisáceo. de un monitor quedan determinadas por la norma de video Monitor electroluminiscente (Electroluminescent display): utilizada. Las normas más populares son: Esta tecnología se basa en una película de material fosforescente, recubierta a ambos lados por varias placas. Una - CGA (Color Graphics Adapter) 2 colores. de las placas tiene alambres finos horizontalmente dispues- EGA (Expanded Graphics Adapter): 16 colores tos, mientras que la otra los tiene verticalmente dispuestos. • • •

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Curso de Autómatas Programables Cuando circula corriente por un conductor horizontal y otro vertical, la parte correspondiente de la película fosforescente brilla, creando un punto de luz (o sea un píxel). Usualmente son de color blanco o verde. Transistores de película fina (Thin film transistor, TFT): Es un tipo particular de panel LCD, en el que cada píxel consta de tres transistores separados, uno para el rojo, otro para el verde, y otro para el azul. Esta tecnología tiene una definición mejor que la de las demás tecnologías de panel plano, e incluso mejor que muchos CRTs, pero es también la más costosa.

luego poniendo cada píxel del monitor en el color indicado por el archivo. Por vectores y objetos: En este caso, se almacenan vectores matemáticos que describen a un objeto dibujado. Por ejemplo, para una recta, el vector podrá contener la siguiente información: coordenadas de los píxel de origen y final, color, tipo de trazo, ancho, etc.

Visualización de pantallas El programa de visualización presenta al usuario la pantalla, formada por el template y los datos obtenidos de la base de datos. Para eso recupera del disco duro el template, y el archivo que contiene la información relativa a las conexiones a la base de datos. Inmediatamente presenta en el monitor el temCreación de Pantallas plate, y busca en la base de datos la información indicada en el archivo de conexiones. Esta informaLa creación de pantallas se realiza ción es volcada en el template. Los datos mediante un paquete de software que dede la base de datos de control son dinábe crear dos cosas: una parte estática de micos, por lo que la información mostrada la pantalla (denominada comúnmente en pantalla debe ser actualizada. Gene“Template”) y una parte dinámica, que se ralmente se la actualiza sobre una base “conecta” a variables de la base de datos de tiempos fijos, en un ciclo periódico. de control. Por ejemplo, cada un segundo el prograEl template contiene imágenes estátima de visualización busca en la base de cas que representan partes del proceso, datos los valores de las variables indicaEl programa para el manejo de un el frente de un instrumento, etc. La conedas en el archivo de conexiones, y los autómata debe presentar una pan- xión con la base de datos define qué inforpresenta en la pantalla. Otra tecnología talla “amigable” para el operador mación debe presentarse en la pantalla, consiste en actualizar por excepción sólo en qué parte, y en qué formato (numérico, barras, colores, aquellas variables cuyo valor cambia. Esta tecnología disminuetc.). Según el diseñador, estas dos funciones pueden estar in- ye en forma importante el tráfico de información en la red. tegradas en un único paquete, o ser dos funciones separadas, creándose primero el template, y conectándolo después. En la Formatos para la presentación de información mayor parte de los casos, la información del template y las coDependiendo del proveedor, los sistemas digitales suelen nexiones se almacenan en archivos separados, en los discos ofrecer dos posibilidades básicas para el diseño de las pantaduros. llas destinadas a servir como interfaz al proceso: La forma de creación de los templates está influida por la Pantallas predefinidas o preconfiguradas, de rápida im- calidad del monitor utilizado. Los primeros paquetes de softwaplementación, pero con escasa flexibilidad. re para control basado en PC utilizaban monitores CGA, en los Pantallas libres, que pueden ser diseñadas virtualmente que los templates se creaban combinando caracteres en una sin limitaciones, con gran flexibilidad. Generalmente, permiten resolución de 80 x 25 caracteres. Esta técnica es utilizada todavía en muchos DCS. La apa- el diseño de pantallas de operación más efectivas. Este diseño rición de monitores de mayor resolución como los EGA o VGA, requiere más tiempo y conocimiento del proceso que las ante- permitió un mayor detalle, sofisticación y facilidad en la crea- riores. Se las conoce usualmente como pantallas tipo mímico. ción de templates. En general, se utilizaban generadores de En ambos casos se requiere un cuidadoso diseño, ya que gráficos que permiten el trazado de rectas, círculos, arcos, rec- por su medio el operador debe dar respuestas rápidas y certetángulos, textos, etc, utilizando generalmente un ambiente ico- ras a los requerimientos del proceso, especialmente durante nizado o por menúes, y la asistencia de un mouse. los transitorios (arranques, paradas, cambio de modo operatiSegún la forma en que se almacena la información del tem- vo, emergencias, fallas, etc.) Particularmente, las plantas de plate, podemos definir dos tecnologías: procesos continuos suelen tener largos períodos en los que el estado es estacionario y prácticamente no se requiere la acción Basadas en pixels: del mantenerlo alerta en condiciones normales de operación. En la que se almacena el template guardando la informa- Por otra parte, durante los estados transitorios o durante las ción del color que tiene cada píxel. La pantalla se construye emergencias el nivel de información no debe ser superabun•

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Curso de Fuentes Conmutadas -

Lección4

La Regulación de la Etapa de Salida En notas anteriores ya analizamos el funcionamiento de los diferentes circuitos que integran una fuente con- mutada clásica, resta definir ahora, có- mo se obtienen las diferentes tensiones de salida. En este artículo veremos có- mo es el bloque de regulación de la tensión de salida y el oscilador.

Por: Ing. Alberto Horacio Picerno e-mail: [email protected]

Introducción Conocemos la mayoría de los bloques que constituyen una fuente pulsada. Hasta ahora analizamos el funcionamiento del transistor llave, el transformador de pulsos y el rectificador de secundario. En este artículo vamos a agregar el oscilador (que en nuestro caso funciona utilizando el mismo transistor llave por tratarse de un circuito auto-oscilante), la etapa de control del período de actividad o regulador del circuito y el medidor de tensión de salida o circuito de medición. Nuestra fuente se completará así, para que el lector la pueda modificar y reparar a su antojo. Le comentamos que a pesar de tratarse de un dispositivo de estudio puede funcionar perfectamente bien y no debería extrañarle que sea muy similar a circuitos utilizados en modernos video-

grabadores y televisores de bajo precio. El oscilador de una fuente pulsada es el encargado de generar la señal alterna original de excitación de la base del transistor llave. Ese oscilador puede ser un bloque oscilador separado con sus propios componentes pasivos y activos o puede estar autocontenido en la misma etapa del transistor llave, simplificando el diseño. En el primer caso, la frecuencia de oscilación es más estable; en el segundo la frecuencia se ve afectada por la regulación; pero como ya vimos en el artículo anterior nuestra fuente era insensible prácticamente a los cambios moderados de frecuencia. Un oscilador no es más que una variante de un amplificador. Se trata simplemente de un amplificador con realimentación positiva. En efecto, la realimentación negativa reduce la

amplificación y la distorsión de un amplificador. La positiva aumenta la amplificación y la distorsión de modo que llegado a un determinado nivel de realimentación, la señal realimentada es mayor que la original y en ese momento se puede asegurar que el fenómeno de la amplificación se realimenta a sí mismo, produciendo una señal de salida, sin necesidad de generar la correspondiente señal de entrada. ¿A qué frecuencia se producirán las oscilaciones? Intuitivamente podemos contestar que será a aquella frecuencia en la que la realimentación positiva se hace máxima. En efecto, no puede ser a otra frecuencia; ya que el amplificador no puede oscilar más que a una sola frecuencia, lo hará a aquella que primero cumpla con la condición “de amplificación total mayor a Saber Electrón ica

Service tomar el último circuito de la misma y le vamos a conectar el osciloscopio en la señal de entrada a la base y en la derivación inferior del transformador de pulsos (figura 1). Observe que la señal más alta es la señal de salida (la más redondeada, de color rojo si Ud. está leyendo la versión en colores). Observe que sobrepuesta a ella se observa la señal de entrada con una menor amplitud. Esto significa que al unir ambos terminales se producirá una realimentación positiva que provocará las oscilaciones del circuito tal como lo enunciara un científico que estudió los osciladores y que se llamaba Barkhausen. Barkhausen decía que para que un circuito oscile se deben cumplir dos condiciones. La condición de amplitud y la condición de fase. El circuito debe poseer realimentación de la salida a la entrada y esa realimentación debe ser tal, que abriendo el circuito una señal aplicada a la entrada debe retornar desde la salida con una amplitud idéntica a la señal aplicada (condición de amplitud). Además esas señales deben estar en fase (condición de fase). Si esas condiciones se cumplen, el amplificador está justo en la condición de oscilación. Por supuesto que en todos los osciladores se hace regresar una señal algo más grande que la aplicada para asegurarse la oscilación. De cualquier modo hay que aclarar que no es conveniente exagerar, porque cuando la señal es demasiado grande se producen distorsiones, salvo que se trate de osciladores no sinusoidales en donde la señal realimentada puede ser muchas veces más alta que la necesaria. Además de los bloques de medición y control, existe un bloque que llamaremos de arranque y sirve para

Figura 1

uno”. Si se exagera la realimentación positiva, el oscilador tendrá una forma de onda no sinusoidal producto de una elevada distorsión. Pero siempre seguirá oscilando a una sola frecuencia, con un elevado contenido de armónicas, tal que inclusive la señal de salida se puede parecer más a una onda rectangular que a una sinusoidal. En el caso de las fuentes pulsadas, se busca precisamente que la forma de señal del transistor sea una onda rectangular lo más perfecta posible para reducir la disipación por falta de una velocidad de conmutación adecuada. Con respecto a los bloques de medición de la tensión de salida y de control del período de actividad, debemos aclarar aún en qué basan su funcionamiento. Los osciladores, ya sean autocontenidos o no, se diseñan con un período de actividad propio o intrínseco, superior a lo necesario para establecer la tensión de salida adecuada en la peor de las condiciones. Es decir, que con la máxima carga y la mínima tensión de entrada, nuestro dispositivo no controlado, debe generar una tensión algo mayor a la correcta. Es decir que al transistor llave le debe sobrar período de actividad. Las etapas de medición y control Saber Electrón ica

deben analizar la tensión de salida y reducir el período de actividad en el valor necesario para establecer la tensión de salida correcta con una mínima tolerancia. Y si cambia la carga, o la tensión de red, la etapa de control variará el período de actividad rápidamente para compensar dicha variación. Aún sin conocer el circuito completo, el lector debe haber observado ya, que nuestra fuente es un verdadero peligro para el funcionamiento del equipo que alimenta. En efecto, una falla en el control, puede aumentar la tensión de salida a niveles peligrosos que dañen a todo el TV o la video. Por esa razón, es que la mayoría de las fuentes poseen etapas de protección que cortan el funcionamiento cuando la tensión de salida supera un nivel predeterminado. Estas etapas de protección puede estar incluidas en el medidor de tensión de salida, en el transistor llave mismo o ser exteriores a la fuente, operando como un cortocircuito sobre la salida que quema el fusible de entrada a la fuente.

La Llave Auto-oscilante Para que el lector comprenda cómo funciona nuestra fuente vamos a

La Regulación de la Etapa de Salida de una Fuente Pulsada generar una primer señal, que la realimentación devuelve con mayor amplitud. En varios ciclos la señal tendrá una amplitud suficiente como para que el oscilador funcione permanentemente y el sistema de arranque ya no tenga necesidad de existir. El lector curioso habrá observado desde el artículo anterior, la existencia del resistor R1. Este resistor es el resistor de arranque de nuestra fuente y es de fundamental importancia para el funcionamiento de la misma. Todas las fuentes pulsadas requieren algún sistema de arranque para comenzar las oscilaciones. En muchos casos una vez establecidas las mismas, el sistema de arranque se levanta del circuito para que no consuma potencia. En otros, como el nuestro, se deja conectado permanentemente aceptando la potencia desperdiciada. En la figura 2 se puede observar el comienzo de las oscilaciones sobre los oscilogramas de colector (arriba) y de base (abajo) del transistor llave. Observe que al conectar la fuente se establece una tensión de 915mV en la base que comienza a hacer crecer muy lentamente la corriente por el transistor reduciendo la tensión de colector. Esta reducción aumenta la tensión en el secundario de realimentación, precipitando los acontecimientos. La tensión de base crecerá cada vez más rápidamente hasta que el transistor se satura (oscilograma inferior en rojo). Comenzadas las oscilaciones podemos olvidarnos del resistor de arranque. Ahora el transistor permanecerá saturado mientras dure alta la tensión del bobinado de realimentación y esto depende del estado de carga del capacitor de base y de la

saturación del núcleo del transformador. Cuando el mismo se cargue o el núcleo se sature, se reducirá la corriente por la base y el transistor se cortará rápidamente levantando la tensión de colector por encima del valor de fuente. En este estado, la tensión del bobinado de realimentación se hará fuertemente negativa y el capacitor de base se cargará negativamente haciendo circular corriente por el diodo D2. Este estado de corte tiene una duración que depende de la energía magnética acumulada en el transformador. Cuando dicha energía se agote, la tensión negativa del secundario de realimentación se reducirá y comenzará un nuevo ciclo de saturación.

La Etapa de Control Una etapa de control de una fuente debe tomar la tensión continua de la salida, compararla con una referencia estable (un zener por lo general) y modificar el período de actividad en función del resultado de la comparación. Si la tensión es alta, debe reducir el período de actividad. Si es baja debe aumentarlo. Toda esta operación se debe realizar manteniendo aisladas las masas de la salida y de la entrada, es decir con bue-

na aislación galvánica. En nuestra fuente experimental, conectamos tanto el secundario como el primario a la misma masa, para no tener problemas con el retorno de los instrumentos. En la realidad basta con que el bobinado de realimentación tenga una masa aislada para conectarla a la masa del primario; el secundario de salida tendrá su propia masa aislada del priFigura 2 mario y del bobinado de realimentación. Así son las cosas nuestro dispositivo fuente tendrá aislación galvánica permitiendo por ejemplo el uso de conectores de audio y video. En la vida real, la aislación se consigue con un acoplamiento por optoacoplador desde la tensión de salida a la etapa de control. Como el Workbench 5.1, con el cual fue diseñada la fuente educacional (tenga en cuenta que también puede hacerlo con el Livewire, más económico y fácil de usar), no tiene en su librería un optoacoplador, utilizamos una fuente de corriente controlada por tensión con la cual se puede construir un optoacoplador virtual. En efecto, un optoacoplador es una combinación de un led infrarrojo como entrada y un optotransistor como salida. El optotransistor no deja de ser un transistor y por lo tanto se puede reemplazar con una fuente de corriente. En el control de la misma utilizamos un resistor que representa el consumo del led. En la figura 3 se puede observar nuestra fuente completa con optoacoplador simulado y realimentación positiva sobre el transistor llave. Póngala a funcionar y observará que en 1,5 ms regulará en 112V. Para que el transistor de control Q3 conduzca, se deben cumplir dos condiciones; por un lado la base deSaber Electrón ica

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Figura 3

be tener alguna corriente en directa y el colector debe ser positivo con respecto al emisor. La tensión de colector está derivada en parte desde el bobinado de realimentación y en parte desde la fuente primaria. Un oscilograma sobre este colector, tomando como referencia el colector del transistor llave, nos permite observar que la red RC conforma una onda cuasi diente de sierra sobre R9 + C7. Ver la figura 4. La condición de tensión positiva sobre el colector sólo se cumple al final del diente de sierra. Si en ese momento la tensión de salida supera los 112V del diodo zener, el optoacoplador simulado genera corriente por la base y el transistor Q3 conduce levantando la tensión de emisor. Cuando la tensión de emisor de Q3 aumenta, conduce el transistor driver Q2 Saber Electrón ica

y cortocircuita la juntura base emisor del transistor llave, adelantando el final de la conducción. En la figura 5 se puede observar el mismo oscilograma, pero con una base de tiempo mas rápida para observar el fenómeno del arranque de la fuente. En el arranque, el colector de Q3 tiene una tensión positiva adecuada para conducir; pero no lo hace porque no tiene corriente de base

aportada por el optoacoplador. Un poco después (donde ubicamos el cursor 1) la tensión de la salida supera los 112V y el transistor Q3 conduce acortando el período de actividad y reduciendo de ese modo la carga del capacitor de salida C3. Posteriormente, se observa que todos los ciclos tienen solo un pequeño sector positivo, ya que la frecuencia aumentó bruscamente, con lo cual se corrige indirectamente el período de actividad.

Mediciones de Regulación e Indicaciones de Reparación

Figura 4

Nuestra fuente corrige la tensión de salida, pero no se puede esperar que esa corrección sea infinitamente grande. Es decir, que si aumento la carga, la tensión se

La Regulación de la Etapa de Salida de una Fuente Pulsada debe reducir aunque sea levemente. En principio, debemos establecer con exactitud la corriente de carga máxima y mínima así como la tensión de entrada máxima y mínima. Si se trata de un TV de 20” por ejemplo, podemos considerar que consumirá entre 0,5 y 1A. En cuanto a la tensión de entrada deberíamos admitir entre 200 y 350V. La medición a la tensión de entrada mínima y la carga máxima, nos da un valor de 108V que pasada a valores porcentuales indica que la fuente cayó un 4% aproximadamente. En cuanto a la medición a la máxima tensión de entrada, con la mínima carga nos encontramos con un valor de 115V, es decir de aproximadamente un 3%. Tan importante como la tensión de salida, es el valor de la frecuencia máxima a la cual se llega en el segundo caso, ya que un valor demasiado alto puede provocar elevadas pérdidas en el núcleo del transformador, o en el dispositivo usado como llave.

pulsadas requiere un análisis cuidadoso de todas y cada una de las diferentes fuentes existentes en este momento o utilizadas en el pasado. En efecto, al taller de reparaciones no llegan sólo las fuentes de última generación. Un taller es como un museo en donde se pueden observar los últimos 25 años de la industria electrónica. Pero a diferencia del museo, Figura 5 todos esos dispositivos electrónicos deben volver a funcionar y en perfectas condiciones, porque para su dueño es el dispositivo que lo entretiene diariamente y él no sabe de dificultades técnicas, falta de repuestos, poca información, etc, etc... El espera que nosotros reparemos su equipo y lo hagamos económicamente y sin demoras. En la cabeza del autor, existe un método de prueba adecuado para cada tipo de fuente. Sabemos que no es una tarea fácil, pero creemos que el tema merece atención, porque aunque el lector pretenda encontrar información al respecto, observará que es un tema que se encuentra prácticamente acéfalo.

como carga de la fuente. En efecto, ésa es la mejor manera de buscar problemas. En principio Ud. no puede estar seguro del funcionamiento de un equipo cuando haya encontrado que la fuente necesitaba una reparación. La fuente se puede dañar por sí sola, pero también es muy probable que se haya dañado por una falla en el resto del equipo (por ejemplo un cortocircuito o un exceso de consumo). La tarea primordial del reparador es aislar las etapas defectuosas. Si luego puede llegar a encontrar el componente específicamente dañado puede considerar que obtuvo un ¿Es importante el tema de la re- éxito rotundo en su trabajo. Pero si gulación en el trabajo de reparación, solo puede llegar a varios sospechoo sólo es un concepto teórico útil pasos de poco precio, no debe dudar en ¿Ud. conoce algún libro serio que cambiarlos a todos. Luego si siente sólo trate el tema de la reparación de ra el ingeniero que diseña el TV? Es sumamente útil; en efecto, curiosidad podrá medirlos y determi- fuentes pulsadas?. muchos TVs funcionan correctamen- nar cuál es el verdadero culpable de Salvo algunos artículos sueltos te con la tensión nominal de red, pe- la falla. sobre alguna fuente particular, de alro en cuanto la misma sube unos pogún fabricante, que escribió algo casi cos volts, la fuente deja de regular y por equivocación, no se encuentra Conclusiones aplica una tensión elevada al equipo, nada más. pudiendo dañar componentes muy Es tal la cantidad de información Con este artículo terminamos la existente, que es imposible depender caros o importantes. El caso contrario es también muy común. En cuan- primera parte de la serie de fuentes sólo de un índice escrito en papel. to la tensión de red baja unos pocos pulsadas. Hasta aquí podemos ase- Para estar a tono con la época acvolt, las fuentes defectuosas dejan gurar que el lector ya tiene los cono- tual, esa información se encuentra en cimientos necesarios para encarar la un archivo de Excel que se puede bade funcionar y el TV se apaga. Por esa razón es que Ud. no de- reparación de cualquier fuente pulsa- jar gratuitamente desde la red y que be dar por reparada una fuente hasta da del tipo que fuere. nosotros vamos a explicarle cómo Pero, atención, que esto no termihaberle medido la regulación y muusar con ejemplos que aparecerán na aquí. La reparación de fuentes cho menos utilizar el propio equipo en cada entrega de nuestro curso. ✪ Saber Electrón ica

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Teorema de Thevenin

A

modo de apéndice, vamos a explicar el uso del teorema de Thevenin con un ejemplo que se presenta casi a diario en la resolución de circuitos electrónicos. Nos referimos al clásico circuito de polarización de un amplificador a transistor con resistor de emisor y divisor de base que podemos observar en la figura 6. Resolver este circuito con un laboratorio virtual es muy fácil. Pero la solución con lápiz y papel puede ser muy complicada si no se aplican las reglas que permiten simplificar el circuito. Lo primero, es reemplazar la malla divisora de base por un circuito más simple compuesto por una batería y un resistor en serie. El teorema de Thevenin indica que la fuente B1 y los resistores R1 y R2 pueden reemplazarse del siguiente modo. Descargue el divisor (levante la base) y calcule cuánta tensión entregan los resistores a circuito abierto. Estos resistores dividen por 5 es decir que la tensión de 10V de fuente se reducirá a 2V. Esa tensión será la de una fuente interna, que en serie tendrá una resistencia obtenida como la resistencia del circuito considerando a todas las fuentes internas en cortocircuito. En nuestro ejemplo sólo tenemos a la fuente de 10V. Si la consideramos en cortocircuito R1 y R2 quedan en paralelo y su resistencia será: (R1.R2)/(R1+R2) = 4MΩ2/5kΩ = 4.000Ω/5 = 800Ω. Nuestro circuito ahora se reduce al indicado en la figura 7. Evidentemente, ambos circuitos de las figuras 6 y 7 son equivalentes porque ambos producen la misma tensión de colector. Ahora nos encontramos con un resistor (el de emisor R4) que pertenece tanto a la malla de base como a la malla de colector. Con los datos existentes, la única posibilidad de resolución es recurrir a un manual de componentes que nos Saber Electrón ica

Figura 6

indique cuál es el beta (coeficiente de amplificación de corriente) promedio del transistor utilizado. En nuestro caso es de 200 veces. Esto nos indica que la corriente de base será 200 veces más pequeña que la de colector o lo que es lo mismo que el resistor de emisor de 10 Ohm se refleja en la base como de 10x200 Ohm o 2000 Ohm. Con esto, la red de base queda reducida a lo indicado en la figura 8. Lo más importante es que ya se Figura 7

Figura 8

puede calcular la corriente del circuito de base como: (2 - 0,75)V/ 2800 Ohm = 446µA. Por lo tanto, la tensión de la base del transistor es igual a la caída de tensión sobre R1; (446µA x 2000 Ω = 892mV) más la tensión de barrera de 0,75V, lo que es igual a 0.892V + 0.750V = 1,65V. Ahora se puede obtener la tensión del emisor como la tensión de base menos la tensión de barrera de 1,65V - 0,75V = 0,9V. Obtenida la tensión de emisor se puede saber cuál es la corriente de emisor por ley de Ohm sobre este resistor. A saber: Ie = E/R = 0,9V/10 Ohm = 0.09A o 90mA. Ahora debemos determinar cuál es la corriente de colector. La corriente de colector es igual a la corriente de emisor menos la corriente de base es decir: Ic = 90mA - 0,446mA = 89,5mA Esta corriente de colector genera una caída de tensión en el resistor de colector de 0,089mA x 100 Ohm = 8,9V y esto significa que entre colector y masa habrá una tensión de 10V - 8,9V = 1,1V que prácticamente coincide con el valor entregado por programa simulador (ármelo en el Livewire y lo podrá comprobar) 1,48V. ¿Le pareció difícil? Realmente presentamos este caso para practicar todo lo visto y para que Ud. observe lo complejo que puede ser realizar hasta el más simple cálculo de polarización de un transistor. En realidad, no tienen sentido hacer los cálculos con una calculadora científica existiendo los laboratorios virtuales. Pero a pesar de la existencia de los mismos, el lector debe conocer las leyes de la electrónica y su aplicación para saber cómo funcionan y cómo se diseñan los circuitos, a pesar de que los aproxime usando un Livewire o un Workbench. ✪

Cuaderno del Técnico Reparador Baje de nuestra Web, GUIAS DE REPARACION DE CONSOLAS Y LECTURA DE MEMORIAS

Consolas de Videojuegos Desde la A de Atari a la X de X-BOX Evolución - Circuitos - Microprocesadores

Parte 1 Los videogames contribuyen a la alegría y al pasatiempo de grandes y chicos desde hace más de 30 años. También permi- tieron el crecimiento de una industria que demuestra que los videogames, no son un mundo de juguete. En este breve lapso de tiempo han sufrido cambios impensables y posiblemente son el producto electrónico de mayor cantidad de cambios y moder- nizaciones, después del fonógrafo que avanzó desde el cilindro de cera hasta el disco compacto de audio y video (CD y DVD). En una curiosa coincidencia, encontramos que el Videogame también comenzó con una disposición que hoy parece primitiva y terminó también en el disco DVD. Autor:

E

n la presente nota trataremos de describir algunas etapas de la evolución del modesto videogame lineal hasta convertirse en pasión de multitudes y negocio multimillonario para algunos, todo sucedido en los últimos treinta años.

LOS COMIENZOS Los videogames electrónicos comenzaron alrededor de 1970 como juegos simples, de formas geométricas lineales, similares a la Figura 1, creados originalmente por Atari y seguido muy pronto por otros fabricantes de chips como National Semiconductors, General Instruments, Texas Instruments

Egon Strauss

y otros. Para reproducir los juegos en el hogar se usaba una simple conexión al televisor de la casa, costumbre que se mantiene aún hoy. La interfaz

entre videogame y televisor podía efectuarse a nivel de video entrando al televisor en las entradas A/V o por RF, usando un modulador-trasmisor en miniatura que en los equipos americanos y Argentinos se solía producir en los canales bajos, típicamente 2, 3 o 4. La idea de combinar el televisor del hogar con los juegos electrónicos videogames surgió en 1951 al sugerir el Ingeniero norteamericano Ralph Baer (ver Figura 2) de incluir un videogame en el televisor con motivo de habérsele encomendada la tarea de diseñar un televisor “Super de Luxe”. Baer incluyo un videogame en su equiFigura 1 - El PONG de Atari en la Pantalla. po pero la idea fue rechazaSaber Electrón ica

Técnico Reparador

Figura 2 - El Ing. Ralph Baer, inventor del videogame.

da por la empresas en las cuales fue demostrado el desarrollo de Baer (Zenith, Sylvania, GE, Motorola y RCA). Recién Magnavox vio la importancia de la idea y tomó licencias del desarrollo, vendiendo el juego con el nombre de Odyssey a partir de 1972. En la Figura 3 vemos un modelo de Odyssey de esta época de 1972. Si bien Magnavoz y Atari fueron los primeros en fabricar videogames electrónicos en los Estados Unidos, hubo también otras empresas dedicado al mismo rubro en otras partes del mundo, principalmente en Japón. Así tenemos una empresa llamada Yamauchi Nintendo Co., fundada en 1933 por Fusajiro Yamauchi quienes fabricaban toda clase de juegos y juguetes no-electrónicos. Se especializaron en 1950 en naipes y cambiaron su nombre a Nintendo Playing Cards Co. Y cuando se popularizaron los juegos electrónicos, fue también una de las primeras en entrar en este rubro. La empresa Nintendo sigue en manos de la misma familia, siendo su actual Presidente bisnieto de su fundador. Otro paso lo dio David Rosen quien en 1954 fundó en Japón la empresa SErvice GAmes que fabricaba

entretener a los visitantes del Laboratorio, primero sobre una pantalla de osciloscopio y después sobre un monitor separado de 15 pulgadas (38 cm). El juego fue denominado PONG y era en realidad el prototipo para los futuros equipos de Atari y similares, a pesar de que Higginbotham nunca sacó ninguna patente para proteger su desarrollo y el mismo fue usado libremente por todo el mundo. Pronto las líneas geométricas rectas y la pelota que rebotaba, todo en Figura 3 - Aspecto del Odyssey de blanco y negro ya no alcanzaba a saMagnavox. tisfacer los clientes cada vez más numáquinas electromecánicas activadas merosos y exigentes de los videogapor monedas para los locales donde mes y en 1961 Steve Russel creó un concurrían los integrantes de las fuer- juego llamado SPACEWAR (Guerra zas armadas de Estados Unidos esta- del Espacio), usando sólo caracteres cionados en Japón con motivo de la ASCII (American Standard Code for Guerra en Corea. Esta marca SEGA Information Interchange), el mismo pronto fue muy popular y entró tam- código vigente aún hoy en todas las bién a su debido tiempo en el rubro de computadoras del mundo. Los traba jos de Baer en Sanders Associates los videogames electrónicos. Otro pionero de los videogames dieron finalmente también su fruto y fue Willy Higginbotham quien trabaja- así se produce a partir de 1966 la enba en un Laboratorio Nacional impor- trada triunfal del videogames a mutante, el Brookhaven National Labora- chos hogares. En este año 1966 también SEGA tory, donde desarrolló un juego para


Figura 4 - De los componentes discretos al MOS-LSI.

Consolas de Videojuegos importantes novedades en cuanto a variedad y complejidad de los juegos y el uso de los colores en la pantalla visible. En 1977 aparece el juego ATARI 2600 que incorpora por primera vez la modalidad de la consola con programas variables que están colocados dentro de un cartucho. De esta manera el usuario compra una sola consola y para cambiar los juegos compra diferentes cartuchos enchufables en la consola. Esta modalidad se generaliza en los juegos de todas las marcas, si bien los cartuchos de diferentes marcas no son compatibles. El negocio del videogame da así un paso importante al modificar modificar en cada juego solo el software correspondiente, mientras que el hardware, la consola, se mantienen mantienen inalterables. Esta modalidad ofrece ventajas para el usuario quien compra una sola consola y a continuación compra diferentes cartuchos cuyo costo es mucho menor que la consola. Para el fabricante la venta ja reside en el hecho que el precio más reducido del cartucho eleva enormemente la producción de los mismos y de ahí en más, los esfuerzos de capresentó su primer juego electrónico integrados bipolapara el hogar, denominado PERISCO- res, mientras que a PE. partir de 74/75 proEn 1975 el éxito de los juegos tipo dujeron el mismo ATARI fue, tan grande que algunas juego con un un solo inempresas comenzaron a importar los tegrado del tipo chips originales para producir en la Ar- MOS-LSI (Metal Oxigentina estos mismos modelos, pero de Semiconductor – fabricados localmente. El autor de es- Large Scale Integratas líneas vivió esta epoca en forma tion). En la Figura 4 directa al estar a cargo de la produc- vemos un cuadro ción de videogames de una de las dos comparativo entre marcas nacionales, AURORA. La na- componentes disvidad de 1975 fue muy propicia para cretos, circuitos inteel incipiente rubro de los videogames grados bipolares y al vender ATARI unos 200.000 juegos. circuitos integrados A raíz de este este éxito espectacular espectacular,, MOS-LSI. Las nueotras empresas también vieron posibi- vas empresas, prinlidades e incorporaron para sus jue- cipalmente Coleco y gos iniciales nuevas prestaciones y Fairchild Camera nuevas tecnologías. Recordamos que usaron esta tecnoloel juego original de Texas Instruments gía desde el comienposeía aún seis unidades de circuitos zo y esto permitió

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Figura 5 - Circuito completo de un videogame con AY-3-8500. Saber Sa ber Electró nic a

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Figura 6 - Juego de dos chips en colores. Saber Sa ber Electrón ica

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Figura 7 - Juego de motocicleta.

da fabricante se concentran en el desarrollo de nuevos juegos y cartuchos, aumentando su movimiento total de productos.

LAS PRIMERAS CONSOLAS PARA VIDEOGAMES Para el constructor y fabricante de los primeros videogames estaban disponibles varios procesadores del tipo MOS-LSI, como vemos en la Tabla 1.

En esta Tabla se presentan procesa- ra producir una imagen en colores. dores de tres marcas diferentes: GeLa Figura 7 indica el circuito de un neral Instruments (GI), National Semi- juego de motocicleta basado en el conductor (NS) e ITT. chip AY-3-8760. A pesar de ser relatiExiste cierta equivalencia entre al- vamente sencilla la construcción de gunos de los procesadores, pudiendo este videogame, la obtención de alusar para el reemplazo del tipo popular gunos componentes puede ser difícil AY-3 -8500 (Fig. 5), el tipo AY-5-8500, o imposible, dado la situación del el ITT 2030 y un tipo de Texas Instru- mercado de circuitos integrados en ments que no figura en la Tabla 1. la Argentina. En la Figura 6 vemos una variante En la segunda parte de esta serie del circuito que usa los dos circuitos trataremos los desarrollos más recienintegrados AY-3-8615 y AY-3-8610 pa- tes de los videogames. ✪


Cuaderno del Técnico Reparador Reparación de Equipos Electrónicos

Guía de Fallas en Televisores En esta nota describimos el procedimiento seguido para la reparación de receptores de televisión que llegaron a mi taller. Si bien se menciona la marca y el modelo de cada aparato, los pasos descriptos puede ser utilizados en otros equipos con fallas similares. Autor: Ing. Alberto H. Picerno e-mail: [email protected]

Falla Nº 1 Defecto: Mucha altura vertical Equipo: KEN BROWN modelo TKB 2128 Reparación: Ajustar altura. Parece una reparación obvia, que no da como para un comentario de falla. Toco el preset de ajuste vertical y listo, puede pensar un técnico inexperto. Pero… si saca la tapa para consumar su obra máxima... no encontrará un solo preset. Cuando yo lo encontré, estaba a punto de modificar algunos valores de la etapa vertical, para lograr el ajuste de altura correcto. Detuve su accionar y junté al grupo para recomendar algo en conjunto: Todos Uds. saben que hay TVs que se ajustan por “modo service”. Ya sé que en nuestros cursos indicamos que cuando no se puede conseguir la información del “modo service” se debe recurrir a solucionar el problema como sea; si hay que modificar el circuito, se modifica. Pero no debe hacese bajo ninguna circunstancia, sin intentar conseguir la información. El autor siempre consideró que un técnico debe encontrar el componente dañado y cambiarlo. No debe modificar los valores de un circuito, tapando quizás una falla que luego terminará emergiendo para provocar un reclamo. Pero el tema del “modo service” es una excepción a la regla. El fabricante de un TV tiene la obligación de brindar la información que permita arreglarlo a cualquier reparador que demuestre su idoneidad. Nos parece correcto que el fabricante no le de información a cualquier persona, porque un técnico sin experiencia podría hacer un desastre ingresando al “modo service”. Lo que es totalmente condenable, es que por esa misma razón se le niegue la informa-

ción a todos los reparadores. Esta es una falla grave de un fabricante o un importador que debería ser severamente sancionada por la Secretaria de Comercio, ante la primer denuncia. El delito cometido se caratula como “Abuso de un mercado cautivo”. El autor considera que todo comienza con una mala ley de protección al consumidor, que no prevee que los reparadores posean un certificado habilitante como los gasistas o constructores. Eso deja librado a las empresas, el criterio de idoneidad y es como pedirle al lobo que cuide las ovejas. Si Ud. pide una información y se la niegan, insista de la forma más ruidosa posible y si no la consigue vuelva a su taller y modifique el circuito para que esas empresas que actúan inescrupulosamente, no se vean beneficiadas. Trate de trabajar prolijo y no se olvide de comentarle al cliente todo lo sucedido, para evitar que otra persona compre esa marca. En nuestro caso -les dije- vamos a pedir la información por email a mi nombre con una fotocopia de mi diploma de Ingeniero, para que no haya duda sobre la idoneidad del solicitante. Al día siguiente recibimos un cordial email con la información del “modo service” que adjuntamos:


Cuaderno del Técnico Reparador Para entrar al “modo sevice" se debe utilizar el control remoto que acompaña al TV. Presione las teclas “SKIP” luego “MUTE” y por último “BAND”, sin dejar mucho tiempo entre cada pulsado. En la pantalla aparece un menú tal como el indicado en la tabla 1. Para moverse por la tabla hacia arriba y hacia abajo se usan las teclas CH+ y CH- y para ajustar los parámetros las teclas de vol+ y vol-. En nuestro caso seleccionamos “Altura” y aparecía una barra de ajuste; la achicamos hasta lograr el ajuste correcto y todo se solucionó. En la tabla se indica en la última columna AJ cuando se debe ajustar el parámetro por observación o se indica la selección adecuada para la Argentina. Ud. deberá adecuarla a su país de origen. Luego de ajustar los parámetros hay que memorizarlos y salir del “modo service”. En este equipo siempre que se sale se graba, y para salir se debe presionar P que se utiliza normalmente para ajustar brillo, contraste y color.

Falla 2 Defecto: No enciende, no funciona. Equipo: TV Philips 14 PT 514. Reparación: Cambio de transistor SMD PMBT2369 en posición 7608. En ese TV existe una etapa incluida entre el Jungla y el driver, que se llama Circuity Startup o circuito de arranque. Esa etapa construida alrededor de un 555 genera señal para el driver por sí sola, ya que se trata de una etapa osciladora y que funciona a unos 20kHZ aproximadamente en el arranque, enganchándose posteriormente con el Jungla (figura 1). La salida de ese integrado excita a un transistor SMD, que a su vez excita al driver. No sabemos por

Figura 1 Saber Electrón ica

qué, pero este transistor tiene tendencia a fallar y se lo encuentra abierto con mucha frecuencia. No es fácil detectar esta falla, porque el TV arranca y se detiene de inmediato, cuando el micro detecta que no hay reacción en la etapa de salida horizontal. Si quiere trabajar tranquilo, debe desconectar la tensión de 95V de la etapa de salida horizontal (no se olvide de cargar la fuente con 300 Ohm 40W) y conectar un resistor de 1kΩ entre la pata 4 y la 8 del 555. Esto hace que el 555 mantenga su salida activa permanentemente y le permite verificar si la señal llega hasta la base del transistor de salida horizontal.

Falla Nº 3 Defecto: No funciona. Equipo: Philips 20 PT 424 A (chasis L9.2 A). Reparación: Cambiar CI de deflexión vertical. Los TVs modernos tienen múltiples protecciones que deben ser engañadas para realizar un diagnóstico preciso. Otra posibilidad, preferida por el autor es precaldear el filamento con una fuente externa de 6,3V de modo que se pueda observar la pantalla durante 1 segundo (antes que actúe la protección). La característica línea blanca horizontal en el centro de la pantalla, nos indica ausencia de deflexión vertical. El circuito vertical puede ser observado en la figura 2 y es característico de los modernos verticales para TV y monitores con circuito bomba y fuente partida. Lo importante es ubicarse dentro del circuito, para encontrar los componentes reservados a la protección y desconectar los otros. Comencemos por el yugo ubicado a la derecha. La pata inferior se conecta a masa por los resistores 3465 y 3466 de muy bajo valor (2,35 Ohmn en total) que operan como sensores de corriente circulante por el yugo. El terminal superior se conecta a la salida del amplificador (pata 5). La corriente que circula por los resistores inferiores genera una tensión que se realimenta hacia la entrada negativa de señal para linealizar el funcionamiento de la etapa. La señal V driver Pos sale del Jungla SAA 5564PS por la pata 46 con un resistor en serie de 1k Ω (que no se ve en el circuito). Justamente la realimentación negativa se coloca en la unión de los resistores 3462 y 3276 (que no está en el circuito porque pertenece a la sección Jungla). Sobre la entrada negativa, se observa un transistor BC857B que recibe una señal llamada CRT-DISCHARGE. Analizaremos su función. Esta señal proviene de la etapa de salida horizontal donde se observa el transistor 7431 que opera como acelerador del corte de la tensión de fuente de la etapa horizontal

Guía de Fallas en Televisores VBatt de 95V, si no tiene el circuito, puede bajarlo de nuestra web con la clave “guía210”. Cuando la tensión de 95V baja, al apagar el TV, la tensión del circuito de base del 7431 cae abruptamente y el transistor se corta porque el electrolítico 2432 conserva su carga. Al cortarse la señal CRT-DISCHARGE, aumenta bruscamente y hace conducir al transistor 7469 que conecta un resistor de 100 Ohm entre la pata – y masa (R3433). Esto levanta bruscamente la pata de salida 5 y circula una corriente continua por el yugo que levanta la trama del barrido, llevándolo fuera de la pantalla para que no se observe el apagado del tubo. Evidentemente este circuito no tiene nada que ver con lo que estamos buscando pero aprendimos algo muy interesante. Por la entrada + sólo ingresa la señal de excitación proveniente de la pata 47 del Jungla a través del resistor 3274 que no está dibujada y los resistores 3460 y 3461. Los componentes que nos quedan, son evidentemente los que nos interesan y están relacionados con el circuito bomba. El circuito bomba conecta la pata 3 del CI alternativamente a –13V (trazado) y a +13V (retrazado). Como la pata 6 es la fuente de la etapa de salida, se puede decir que durante el retrazado la tensión de fuente es igual a la tensión sobre el capacitor 2464 de 26V, más la tensión de la pata 3. Esto significa que en la pata 6 hay una onda rectangular, con un valor mínimo de +13V (trazado) y un máximo de 26 + 13 = 39V (retrazado). Para completar la información, le brindamos la figura 3 en donde se observa el circuito asociado a la pata 37 del microprocesador, indicada como VSYNC, en donde ingresan los pulsos verticales tomados como referencia para la generación del OSD (On Screen Display: Display sobre la pantalla). Observando el circuito, se deduce que la impedancia de entrada del circuito del transistor 7609 es de por lo menos 330k Ω (valor de la resistencia 3630) y por lo tanto se puede considerar como infinita frente al resistor 3469, de la figura 3, todo esto nos permite calcular

Figura 2

Figura 3

que sobre el resistor 3469 de 10k Ω, obtendremos una tensión de 39V – 31 = 8V que a su vez están atenuados por el divisor 3470 y 3469 en aproximadamente 2 veces. El resultado es una tensión de 4V, que excita al transistor 3403 por intermedio de la resistencia 3630. Cuando el vertical deja de funcionar no existe el sobrepulso de 39V y el transistor 7609 no conduce. Nuestro problema es engañar al micro cuando se da esta condición y eso puede ser muy simple o muy complejo, dependiendo de la inteligencia del micro. Este micro de PHILIPS es bastante inteligente y no se lo puede engañar aplicando una continua que mantenga saturado al transistor 7609. La solución más simple es utilizar un transformador (de 220V a 25V eficaces) conectado como si fuera la señal de la pata 6 del integrado vertical. El micro no tiene suficiente inteligencia como para reconocer el período de retrazado vertical y se engaña dejando que sigan saliendo los pulsos hacia el driver horizontal. ✪ Saber Electrón ica

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Todo para el Servicio Electrónico Editorial Quark y el Club SE presentan una nueva obra destinada a todos los técnicos reparadores. Se trata de una herramienta indispensable para todos aquellos que se dedican a la reparación de equipos comerciales. Dentro de esta obra usted encontrará un informe completo sobre las memorias 24/25x04, donde se comenta el funcionamiento, los cargadores disponibles, programas y códigos de equipos comerciales. También encontrará una serie de fallas y soluciones de los equipos más consultados en el mercado latinoamericano. Como elemento adicional a esta obra, hemos producido un CD multimedia que la acompaña, en donde se detalla a continuación su contenido. De la redacción de Saber Electrónica

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Saber Electrón ica

MONTAJE

Generador Diente de Sierra En la edición anterior analizamos cómo son los circuitos clásicos que permiten generar una señal tipo rampa. Basándonos en dicho artículo, veremos ahora qué modificaciones realizar para poder obtener señales diente de sierra de precisión. Autor: Arnoldo Galetto

SEGUIDOR POR EMISOR

rior) es de 0.4mA. Entonces la resistencia en paralelo deberá ser mayor que 400V/0.4mA, o sea 1M. Esto indica que tenemos una relación de resistencias entre la entrada y la salida de 3000:1 la que no es fácilmente obtenible. La tarea se facilita en algo, ya que se puede tolerar una atenuación de entre 4 a 5 veces, ya que el amplificador necesita solamente 7Vpp para una salida de 100V. El circuito de la fig.1 es un compromiso, con una resistencia de entrada teórica de 500k. El resistor R219

Un seguidor por emisor es necesario cuando se usa el amplificador con el generador de rampa a causa de la impedancia de salida muy alta del mismo, y por la necesidad de excitar al amplificador desde una impedancia baja para tener baja distorsión. La impedancia de salida del seguidor por emisor debe ser idealmente menor que 340 Ω, la impedancia de entrada necesaria puede calcularse como sigue. El capacitor de tiempo en el generador de rampa debe cargarse des- desplaza la salida por alrededor de 4V de una fuente de corriente constante para tener una linealidad perfecta. Cualquier resistencia en paralelo con la fuente de corriente en una fuente de voltaje con una resistencia interna finita. De modo que la curva de carga del capacitor es exponencialmente asintótica a este voltaje, y para tener menos del 1 % de distorsión es necesario tener una tensión de alimentación de 8 veces la amplitud de la rampa, o sea 400V para una rampa de 50V. La corriente de carga más peFigura 1 queña usada en el circuito de la fig.1(edición anteSaber Electrón ica

para satisfacer los requisitos de entrada del amplificador y C206 provee compensación en alta frecuencia. La característica de entrada del seguidor por emisor se observa en la fig. 2, se ve en ella que la pendiente de entrada está cerca de las cifras teóricas.

CANCELACION DEL SALTO

El salto, al comienzo de la rampa, puede eliminarse conectando la base de Tr203 al emisor de Tr101 a través de un atenuador de relación igual al del circuito de seguidor por emisor. En otras palabras, la entrada efectiva del amplificador es una fracción del voltaje que aparece sobre el capacitor de tiempo y este voltaje no tiene salto. La modificación para conseguir esto se ve en la fig.3. El capacitor de desacoplo de base C203 se elimina, y puede ser necesario, (aunque no lo fue en el circuito experimental), agregar un compensador de alta frecuencia, C de unos pocos pF. El valor de R220 puede necesitar algún ajuste para una cancelación óptima. La tensión en el punto A deberá estar dentro de ± 0.1 V del

Generador Diente de Sierra FIGURA 3

FIGURA 2

cero para prevenir que una tensión de polarización aparezca en el emisor de Tr101. Esto podría interferir con la estabilidad del trigger, en ese caso R210 o R211 podrían necesitar un ligero ajuste.

PERFOMANCE TOTAL DEL GENERA- DOR DE RAMPA Y EL AMPLIFICADOR

La perfomance se puede apreciar en las formas de onda de la fig. 4. Las Figura 4

ondas 5a y 6a muestran los voltajes de colector de Tr201 y Tr203 para una rampa de 2ms con el control de “SHIFT” (desplazamiento) centrado. En las curvas observamos una amplitud de 50V en cada colector. Las formas de onda 5b, 6b y 5c, 6c indican la salida en los extremos del rango de desplazamiento; se consiguen más 100V de desplazamiento (pp). Las formas de onda 5d y 6d nos entregan la rampa con S201 en la posición x2. Es posible obtener hasta 5 diámetros de aumento, pero por dos

razones no se ha previsto su incorporación. Primero, el ancho de banda del amplificador caería a 2MHz lo que probablemente sería inadecuado para los barridos más rápidos, y segundo la ganancia sería mucho más dependiente de los transistores, a causa de la variación de re. Además la linealidad no sería tan buena a causa de la falta de linealidad natural de re. La cancelación del salto se demuestra en las formas de onda 5e y 6e que muestran el inicio de una rampa de 1ms a 0.5V/cm y 10 µs/cm y en 5f y 6f que muestra el comienzo de la rampa de 2 a 0.5/cm y 40 ns/cm. Las pruebas de linealidad fueron hechas usando el amplificador horizontal del 545 y el blanqueo de la traza se logró mediante el pulso de generador de rampa. Estas pruebas resultaron muy satisfactorias y la alinealidad fue insignificante. El amplificador del osciloscopio tenía un ancho de banda insuficiente para probar el barrido de 2µs del mismo modo, por lo que se uso un simple circuito diferencial para medir la linealidad de 2µs y Saber Electró nic a

Montaje de 1µs ( con la expansión x2); la constancia de la pendiente puede estimarse de la parte superior lisa de la última forma de onda de la figura 5.

CIRCUITO DE DISPARO

El circuito de disparo, fig. 4. es un circuito Schmitt precedido por una etapa amplificadora-separadora que sirve para aislar la entrada del circuito de disparo y también para proveer una impedancia de entrada constante de entre 50k a 100k con 15pF. El control de nivel opera sobre un rango de ±5V referido a la entrada, pero se toleran entradas de mucho

mayor valor sin que ocurra daño alguno. El valor mínimo de voltaje necesario a bajas frecuencias (< 1MHz) es de 200mVpp. La salida del circuito de disparo a 200kHz se ve en la forma de onda 7, en la Fig.5 y es de 3.5V de amplitud.

PERFOMANCE COMPLETA DE LA BASE DE TIEMPO

Duración del barrido: 2µs a 500 ms en una secuencia 1:2:5, con una interpolación continuamente variable de hasta 2.5 veces del valor indicado. Tensión de salida: 100 Vpp de un amplificador simétrico. “X2” facilidad

Figura 5


de expansión, extendiendo el rango de barrido hasta 1µs. Desplazamiento: > ± 5V Carga disponible sobre la salida: <15 pF, <50k Requerimientos de disparo: > 200mVpp, frecuencia máxima 10MHz. Nivel de control de disparo: ± 5V hasta 3MHz. Modos de disparo: c.a. o c.c. flancos positivos o negativos. Consumo: Aprox. 50mA a + 60V, + 40V en – 10V.

APENDICE

Todo lo antedicho se refiere al de-

Generador Diente de Sierra sarrollo original de los Laboratorios Mullard ingleses. Tiempo después, en una revista de la misma nacionalidad, aparecieron los circuitos que siguen; los que si bien son semejantes, son de implementación más fácil, al usar transistores comunes y tensiones también comunes. Debo agregar que los circuitos 1 y 2 funcionan bien,

pero deben considerarse una base para la experimentación ya que los requisitos para los distintos osciloscopios, serán también distintos. Los transistores Q2 y Q3 en la figura 1 son de germanio, el autor dice que son los más apropiados para este caso, y como tenía algunos 2N404, los usé y pude comprobar que

andan perfectamente. La salida compuerta, para el abrillantado del haz, no las he experimentado aún, pero acá tenemos que tener en cuenta que la amplitud y polaridad del pulso, seguramente serán muy distintos para otros instrumentos. Aquí tenemos otra ocasión para experimentar. ✪

Figura 1

Figura 2


A UDIO

Los Amplificadores Clase D Los requerimientos funcionales de nuevos amplificadores de audio en su aplicación en teléfonos celulares y muchos otros equipos portátiles, no solo incluyen las convencionales especificaciones de respuesta de frecuencia, rela- ción señal-ruido y otros parámetros de audio, sino tam- bién en forma creciente y preponderante la eficiencia eléc- trica y térmica. Los amplificadores tradicionales de clase A, B, AB y todas sus variantes ya no conforman los requisitos actuales y la incorporación de nuevos métodos fue inevitable. Una de estas nuevas posibilidades de amplificadores de audio fue el amplificador de clase D, del cual nos ocuparemos en la presente nota.

Autor: Egon Strauss EL AMPLIFICADOR DE AUDIO TRADICIONAL

de audio, lo que en casos extremos llevará a un funcionamiento inaceptable.

dos (conducción y no-conducción), bien alejado del concepto de la linealidad analógica imperante en el dominio de las audiofrecuencias. En la mayoría de las aplicaciones tempranas de las compuertas lógicas “Y” se usan frecuencias relativamente altas, básicamente radiofrecuencias en el conversor de radio (460 a 560kHz, aproximadamente) o frecuencias intermedias en el generador de interportadora (41.25, 4575, 4.5MHz), aplicaciones que son dependientes de señales sinusoidales fácilmente regeneradas mediante sus respectivos circuitos resonantes. Los valores numéricos en el caso de la interportadora son los cuatro componentes intervinientes:

Es bien sabido que entre los paráEL AMPLIFICADOR CLASE D metros básicos de los amplificadores de audio figuran los parámetros de la reproducción de audio como primordiales. Los El amplificador de clase D es esenvalores de respuesta de frecuencia y fa- cialmente una llave electrónica y un conse, contenido armónico y/o distorsiones, versor de frecuencias, circuito desarrollarelación señal-ruido y otros, siguen te- do por primera vez por el Mayor Edwin H. niendo su posición preponderante en to- Armstrong (1890 – 1954), quien introdudo amplificador de audio. Sin embargo, jo este concepto alrededor de 1918 al inen algunas aplicaciones los valores de ventar el superheterodino. El conversor rendimiento y eficiencia del 70%, (típico de frecuencias es también la primera de los amplificadores convencionales en aplicación de una compuerta lógica “Y” Clase AB) y su valor teórico máximo del con su Tabla de verdad indicada en la Ta78%, ya no son suficientes y se necesi- bla 1. Se indican las dos entradas de ditan valores mayores del orden del 85 al cha función como A, B y su salida como 90%, sobre todo en cuanto a disipación F. El estado de conducción se indica cotérmica. A ello se agrega que en muchas mo “1” y el de no-conducción como “0”. aplicaciones el factor costo influye en forSe observa que en el fondo la comma importante y todos los requisitos de puerta lógica “Y” no es más que un circalidad, rendimiento y eficiencia eléctri- cuito de conmutación digital de dos estaca, deben cumplirse en un ambiente de elevada eficiencia de costos. En los amplificadores de las clases A, B y AB se depende del funcionamiento lineal de los componentes activos (válvulas, transistores discretos y circuitos integrados) del conjunto. Toda desviación de este modo se manifestará de inmediato en un incremento de la distorsión armónica de la señal Figura 1 - Circuito básico del amplificador clase D. Saber Electrón ica

Portadora de audio 41.25MHz Portadora de video 45.75MHz La suma de ambas: 87MHz La diferencia de ambas 4.5MHz. Tabla 1. Tabla de verdad de la función lógica “Y”. A 0 0 1 1

B 0 1 0 1

F 0 0 0 1

Audio Como en esta aplicación sólo se usa esta última señal, es necesario colocar filtros pasabajos de 4.5MHz que eliminan las demás componentes de frecuencias más altas. La presencia de filtros de banda o pasabajos es imprescindible en estos casos de compuerta lógica “Y” y lo debemos tener en cuenta también en el caso del amplificador Clase D a pesar de usar sólo frecuencias de audio como señal útil. Al usar este tipo de circuito de conmutación digital con audiofrecuencias, fue necesario introducir algunos cambios importantes, si bien el concepto básico sigue siendo el mismo. Se presenta en el amplificador de Clase D entonces una unión de conceptos analógicos y digitales, tan frecuentes en la electrónica de consumo actual. En la Figura 1 vemos un circuito básico de amplificador Clase D, con las siguientes indicaciones. En este circuito se usan dos transistores tipo MOSFET en función de conmutadores. Cada transistor es alternadamente en estado de conducción con corriente de saturación y no-conducción al corte. Cuando está al corte, su corriente es cero y cuando está saturado, la tensión en sus extremos es muy reducida, virtualmente cero. Por lo tanto en ambos modos, su consumo de potencia es muy reducido. Este concepto aumenta la eficiencia del circuito y requiere menos potencia de la fuente de alimentación. Esto a su vez permite el uso de disipadores térmicos de menor tamaño. La etapa de entrada del amplificador de la Figura 1 es un circuito comparador en base a amplificadores operacionales que excitan dos transistores del tipo MOSFET que funcionan como llaves o conmutadores. El comparador recibe dos señales de entrada, siendo una la señal de audio VA y la otra una señal triangular VT de una frecuencia mucho más alta. El valor de tensión de salida del comparador VC estará a nivel de +Vcc o –Vee. Cuando VA > VT, la tensión de VC = +Vcc. Cuando VA< VT, Vc = -Vee. Las tensiones de salida del compara-

Figura 2

Forma de onda de entrada.

Figura 3

La forma de onda de salida sigue a la forma de onda de entrada.

Figura 4 - Un circuito de aplicación con el integrado NJU8755.

dor positivas o negativas excitan dos MOSFETS complementarios de surtidor común. Cuando VC es positivo, Q1 conduce y Q2 está al corte. Cuando VC es negativo, Q2 conduce y Q1 está al corte. Las tensiones de salida de cada transistor serán ligeramente menores que la tensión de la fuente de +V y –V. El filtro compuesto por L1 y C1 actúa como filtro pasabajos, produciendo así una señal de audio analógica. Seleccionando los valores correctos, el filtro permite el paso del valor promedio de la señal de salida de los transistores de conmutación Q1 y Q2 a los altoparlantes. Si el valor de la señal de audio de entrada VA fuera cero, la tensión VO sería una onda cuadrada simétrica con un valor promedio cero. Para ilustrar mejor el funcionamiento de la etapa vemos en la Figura 2 la forma de onda de entrada y en la Figura 3 la forma de onda de salida que sigue fielmente a la señal de entrada. Si bien en estas figuras la señal de conmutación es dibujada como de 20 veces mayor que la

señal de audio, por ejemplo 20kHz de conmutación y 1kHz de audio, en la práctica el valor de la señal de conmutación es mucho mayor y puede llegar a 250 a 300kHz. En general, debemos manifestar que la frecuencia de conmutación debe ser tan alta como sea posible con res-

Figura 5

Aspecto y base del integrado NJU8755.

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Los Amplificadores Clase D Tabla 2. Conexiones de Base del NJU8755. Pata Nº 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Símbolo Vdd INL TEST MUTE VDDL OUTLP VSSL OUTLN VDDL VDDL VDDR VDDR OUTRN VSSR OUTRP VDDR STBY COM INR VSS

pecto a la frecuencia de corte del conjunto L1C1, para mantener un valor favorable en el grado de distorsión armónica de la señal de salida de la etapa. Asimismo, debe cuidarse que el nivel de amplitud de la señal de audio VA tenga aproximadamente un nivel del 70% de la tensión de conmutación VT. La salida VO de los transistores de conmutación configuran una señal modulada por pulsos (PWM) cuyo valor promedio es una función de la señal de entrada como vimos en las Figuras 2 y 3. Se trata de una conversión digital analógica implícita, siendo la señal PWM digital y su valor medio una señal analógica.

APLICACIONES PRACTICAS En muchas aplicaciones prácticas se recurre a circuitos integrados que poseen en una sola cápsula todas las etapas necesarias y refuerzan la potencia de salida mediante circuitos puente, similar al circuito de aplicación de la Figura 4 que está basado en el integrado NJU8755 de New Japan Radio, productor de muchos circuitos integrados en el

I/O I I I O O O O I I I -

FUNCIONES Fuente VDD = 5.0 volt Entrada canal izquierda (L) Test de fábrica (conectar a masa) Control de MUTE, L = mute on, H = mute off, Canal L fuente, VDDL= 5.0 volt Canal L, salida positiva Canal L, masa de potencia, VSS= 0 volt Canal L, salida negativa Fuente canal L, VDDL= 5.0 volt Fuente canal L, VDDL= 5.0 volt Canal R fuente, VDDR= 5.0 volt Canal R fuente, VDDR= 5.0 volt Canal R, salida negativa Canal R, masa de potencia, VSS= 0 volt Canal R, salida positiva Canal R fuente, VDDR= 5.0 volt Control stand-by, L = standby on, H = standby off Común analógico Entrada canal derecho (R) Masa fuente, VSS = 0 volt

rubro audio y afines. Este circuito integrado posee un aspecto que surge de la Figura 5 y es del tipo SMD (Surface Mounted Device) de 20 patas. En la Tabla 2 vemos la designación de las patas del NJU6755. Este amplificador de audio estereofónico tipo NJU8755 posee una eficiencia del orden del 85 al 90% y su potencia de salida de 1.2 watt por canal sobre 8 ohm es apta para teléfonos celulares, computadoras del tipo Notebook, agendas electrónicas, juguetes y otras aplicaciones de audio de esta potencia y de alimentación a batería. Una de las ventajas de este integrado es su construcción en circuito puente sin transformador (BTL = Bridge Transformerless), lo que elimina la presencia de componentes adicionales y permite una conexión directa al altoparlante. El integrado NJU8755 posee, además, algunos circuitos de protección que permiten un funcionamiento más seguro y de menor consumo sobre la fuente. Nos referimos concretamente a un circuito de stand-by que reduce el reducido consumo aún más y un circuito protector de cortocircuitos que está incorporado al chip y protege contra cortocircuitos entre


diferentes etapas en forma independiente y después de cortar la etapa afectada durante 5 segundos, retorna al funcionamiento normal. Cortocircuito entre OUTLP y OUTLN Cortocircuito entre OUTLP y VSSL Cortocircuito entre OUTLN y VSSL Cortocircuito entre OUTRP y OUTRN Cortocircuito entre OUTRP y VSSR Cortocircuito entre OUTRN y VSSR Un punto de prueba en la pata 3 es normalmente conectado a masa, pero al ser levantado permite controlar el funcionamiento correcto del integrado. Otro circuito de protección desconecta automáticamente el chip si detecta una tensión demasiado baja en la fuente.

CONCLUSION Si bien el proceso de los amplificadores clase D es digital, permite una perfecta combinación con circuitos analógicos que son inevitables en el dominio del audio. De esta manera se adapta también sin costura a la reciente modalidad de la convergencia analógica-digital. ✪

ELECTRÓNICA Y COMPUTACIÓN

M em o ria RAM Conclusión

A lo largo de estas últimas cuatro ediciones vimos qué es memoria virtual, memoria RAM, memoria ROM, cómo es su funcionamiento, la organización lógica de la RAM, las diferentes tecnolo- gías DRAM, memoria caché, las técnicas de transferencia de datos en caché y errores en la memoria, la memoria Flash, Compact Flash, SmartMedia y memoria Stick. Además publicamos en la edición pasada la primera parte del glosario de tér- minos, la cual concluiremos a continuación. Esperamos que usted haya conocido todo lo que existe, referente a memorias de computadoras, según se explica en el CD multimedia interactivo “Memoria RAM”. Si desea más información puede bajarla de nuestro sitio de internet en la dirección www.webelectronica.com.ar con la clave: memo27.

De la Redacción de Saber Electrónica

GLOSARIO (Continuación) FPM La tecnología RAM, es asíncrona, trabaja con buses de sistema inferiores a los 66MHz y su velocidad de acceso varía entre los 60 y 80 nanosegundos. Kilo Multiplicador que indica un millar de alguna unidad. Se abrevia K|. Cuando se utiliza para indicar un número de bytes, la definición cambia por 1,024. Kilobyte (Kb) Unidad de almacenamiento de información equivalente a 1,024 bytes. Localidad de memoria Una “localidad” de memoria físicamente corresponde a uno de los siguientes dos elementos semiconduc-

tores (de aquí el nombre de memoria de semiconductor): un Flip-Flop o un Capacitor.

Hz Abreviatura de hertz, unidad de medición de frecuencia utilizada internacionalmente para indicar un ciclo por segundo.

de un millón de ciclos por segundo.

Mega Multiplicador que indica un millón de alguna unidad. Se abrevia m o M. Cuando se utiliza para indicar una cantidad de bytes de almacenamiento de memoria, la definición del multiplicador cambia por 1,048,576

Interleaving Técnica usada para acelerar la velocidad de transferencia de datos entre la memoria y el procesador y consiste en dividir lógicamente a la memoria RAM en múltiples bloques independientes, de esta manera el procesador puede hacer operaciones simultáneas e independientes sobre cada uno de ellos.

Megabyte Unidad de almacenamiento de información equivalente a 1,048,576 BYTES.

MHz Abreviatura de megahertz. Unidad de medida para indicar la frecuencia

Memoria de semiconductor Es aquel tipo de memorias que basan su funcionamiento en un conjunto

Memoria Componente en un sistema de computadora capaz de almacenar información en forma temporal o permanente, para uso posterior.

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Electrónica y Computación de elementos de almacenamiento que pueden ser flip-flops, capacitores o cualquier otro elemento capaz de retener energía o carga eléctrica.

Memorias magnéticas Son aquel tipo de memorias que almacenan la información a partir de un núcleo magnético, el cual está basado en un anillo de material ferromagnético, por cuyo centro pasa un alambre al cual se le aplica un pulso de corriente; éste genera un flujo magnético, la dirección que toma este flujo depende de la dirección de la corriente aplicada al alambre, esta situación se aprovecha para representar los dos estados lógicos requeridos: 0 y 1. Memorias ópticas La operación de las memorias ópticas está basada en la reflexión o dispersión de un haz de láser que pasa por la superficie de un disco, que tiene huecos o burbujas microscópicas, las cuales conforman niveles lógicos sobre esta superficie. Memoria RAM Memoria de acceso aleatorio, es toda aquella memoria accesible por el microprocesador en cualquier instante (en forma aleatoria). Memoria ROM Memoria de sólo lectura, es aquel tipo de memoria que tiene valores grabados en forma permanente o semipermanente. Estas localidades de memoria se usan para mantener programas o datos relevantes que deben estar disponibles para la computadora al momento del encendido. Memoria Flash Es un tipo de EEPROM desarrollado por Intel que puede borrarse y programarse en el circuito que la contenga, a velocidades considerablemente rápidas. Memoria extendida Memoria adicional que utiliza una computadora para intercambiar datos

dentro y fuera de un segmento reservado de un área de memoria estándar. Con la memoria expandida, la memoria adicional se agrega a la computadora en forma de chips de memoria o de una tarjeta de memoria. Para tener acceso a esta memoria adicional, un administrador de memoria expandida reserva 64Kb de los 640Kb de memoria estándar como área de intercambio.

la que ésta puede contener. Parte de los programas y datos se cargan en el disco y se intercambian constantemente dentro y fuera de la memoria del sistema.

Memoria caché La memoria caché es un tipo de memoria de alta velocidad (típicamente SRAM) usada para aumentar la velocidad en la relación procesador memoria RAM.

Memoria expandida Memoria síncrona Se le llama así a cualquier memoria arriba de los 640Kb estándar, y que se Tipo de memorias que utilizan un desempeña de la misma forma que la reloj para sincronizar la entrada y salimemoria estándar. La memoria exten- da de las señales necesarias durante dida está directamente para el procesa- un acceso a memoria, este reloj trabador de una computadora, a diferencia ja de manera coordinada (sincronizade la memoria expandida, en que los da) con el reloj del sistema. Este tipo datos deben intercambiarse adentro y de memoria es mucho más rápido que afuera de la memoria estándar. la memoria asíncrona y su uso puede mejorar de manera considerable el Memoria no volátil desempeño de un equipo de cómputo. Memoria de acceso aleatorio que Memoria asíncrona tiene energía de respaldo y no pierde sus datos cuando se desconecta la Corresponden a aquel tipo de mealimentación de corriente eléctrica. morias que no trabajan en forma síncrona con el reloj del sistema, es decir Memoria de burbuja en un acceso a la memoria las señaUn tipo especial de memoria de les necesarias para llevar a cabo este lectura/escritura no volátil desarrolla- proceso, no están coordinadas con el da por Intel, en la que las regiones reloj manejado por el sistema. magnéticas están suspendidas en Modo protegido una película de cristal y los datos se conservan al apagar el equipo. Un Modalidad disponible en todos los chip típico de memoria de burbuja procesadores compatibles con los Incontiene alrededor de 512Kb, o más tel 80286 u 80386. En esta modalidad, de cuatro millones de burbujas. el direccionamiento de memoria se extiende de 16 a 4096Mb y se pueden Memoria stick establecer niveles de protección resTarjeta de memoria con tecnología tringidos para capturar fallas de proflash desarrollada por la compañía gramación y controlar el sistema. Sony en el año de 1998. Los iones de Modo real la memoria Stick son superiores al de las tarjetas Smart Media y Compact Modalidad disponible en todos los Flash, pero su capacidad también es procesadores compatibles con el Intel mayor. Existen tarjetas Stick con ca- 8086, que permite la compatibilidad pacidades de hasta 2 Giga Bytes. con el 8086 original. En esta modalidad, el direccionamiento de memoria Memoria virtual está limitado a 1Mb. Técnica mediante la cual los sisteModo real virtual mas operativos cargan más prograModalidad disponible en todos los mas y datos dentro de la memoria de


Memoria RAM procesadores compatibles con el Intel 80386, en la que el direccionamiento de memoria está limitado a 4,096Mb, se pueden establecer niveles de protección para desviar colisiones del sistema por programación y para controlar el sistema.

Módulo de memoria Un módulo es una tarjeta que contiene un circuito o subcircuito completo. Son pequeñas tarjetas colocadas verticalmente sobre conectores especiales instalados en la tarjeta madre, en estas tarjetas son agrupados un determinado número de chips, los cuales en conjunto determinan la capacidad del módulo de memoria. Nano (n) Prefijo que indica un millonésimo (1/1000000) de alguna unidad. Nanosegundo (ns) Unidad de tiempo equivalente a un millonésimo (1/1000000) de un segundo. Paridad Método de verificación de errores en el que se envía un bit adicional al dispositivo receptor, para indicar si se transmite un número par o impar de bits binarios. La unidad que recibe, compara la información con este bit y puede obtener información razonable acerca de la validez del carácter. Este tipo de método puede detectar error dentro de un byte de memoria pero no puede corregirlo. Palabra de memoria Cadena de bits almacenada dentro de un registro, la cual es manejada como una sola unidad de información. POST Prueba automática al encender, serie de pruebas que ejecuta la computadora al momento del encendido. La mayoría de las computadoras exploran y prueban muchos de sus sistemas y emiten sonidos en la bocina

interna si esta prueba inicial indica un desempeño adecuado del sistema.

PROM Memoria programable de sólo lectura, tipo de circuito integrado de memoria que se puede programar para almacenar información en forma permanente. Información que no se puede borrar. PC Card Adaptador de expansión del tamaño de una tarjeta de crédito, para computadoras personales laptop y notebook. PC Card es el nombre oficial de la marca registrada de la PCMCIA, Este tipo de tarjetas son módulos removibles que pueden contener diversos tipos de dispositivos, incluyendo memoria, módems, fax/módems, etc. ROM OCULTA Se denomina así a la copia que se realiza, por lo regular durante el procedimiento de arranque, del BIOS del sistema, cuyo acceso es lento, a una memoria RAM de acceso más rápido. La inicialización de este modo permite al sistema tener acceso al código del BIOS, sin la demora de los estados de espera adicionales que una lectura en memoria ROM implica. Semiconductor Sustancia, como germanio o silicio, cuya conductividad es reducida a temperaturas bajas, pero mejora al incorporar pequeñas cantidades de ciertas sustancias o por la aplicación de calor, luz o voltaje. Un semiconductor puede controlar un flujo de electricidad, dependiendo de la temperatura y presión. Los semiconductores son la base de la tecnología moderna de los circuitos electrónicos. Tiempo de acceso Es el tiempo que transcurre desde el instante en que se solicita información, hasta que recibe la respuesta. Por lo regular se describe en nanosegundos (ns) para chips de memoria.

Transistor El transistor es construido a partir de los materiales semiconductores conocidos como silicio y germanio y su estructura básica está constituida a partir de un emisor, una base y un colector. Velocidad de transferencia Es la velocidad máxima a la que se pueden transmitir datos de un dispositivo a otro. /RAS Señal que es activada por el controlador de memoria durante una operación de lectura o escritura, para inhabilitar la entrada a la dirección del renglón que se está accesando en ese momento. Esta señal se activa en bajo (0). RDRAM La memoria RDRAM o Rambus es un nuevo tipo de memoria síncrona desarrollado por la empresa Rambus, con esta memoria la velocidad de transferencia de datos es cerca de diez veces más rápida comparándola con una DRAM estándar. SIMM Módulo sencillo de memoria en línea, un arreglo de chips de memoria en una tarjeta de circuitos impresos para una computadora personal con una sola fila de contactos de entrada /salida. SIP Empaquetado de sencillo en línea, paquete tipo DIP pero con una sola fila de terminales. Sistema operativo Conjunto de programas para administrar los recursos de la computadora. Los sistemas operativos realizan labores tales como el control de la entrada y salida entre la computadora. SO-J Terminal J de diseño reducido, pa-


Electrónica y Computación quete DIP pequeño con terminales en forma de J para su montaje en superficie.

SO DIMMs Son módulos de memoria DIMM de contorno pequeño desarrollados especialmente para equipos portátiles o “lap-tops” para los que los módulos convencionales resultan inapropiados debido a sus dimensiones físicas. SDRAM Tipo de memoria síncrona que utiliza la señal del reloj del sistema para sincronizar las señales de entrada y salida sobre el chip de memoria, incrementando con esto el rendimiento del sistema en una proporción de 25% a 30%, con buses de memoria de 100 MHz o superiores.

imprimir y enviarla a la impresora a medida que ésta la pueda recibir

SPOOLER Programa que administra o controla el “spool”, forma parte del sistema operativo. SMART MEDIA Tarjetas de memoria con tecnología flash las cuales son las más pequeñas y delgadas entre todas las tar jetas que utilizan esta tecnología, sus dimensiones son aproximadamente 25 mm de largo por 37 mm de ancho, con un espesor menor a 1 mm. lleva a cabo las operaciones de borrado, escritura y lectura en bloques de 256 o 512 bytes y opera con 5 o 3.3 volts. Las capacidades más comunes para este tipo de tarjetas van desde los 2 MB hasta los 128 MB.

SRAM VRAM Memoria estática de acceso aleaMemoria de video de acceso aleatorio, los chips SRAM no requieren de torio, los circuitos integrados VRAM un ciclo de refresco como los chips son DRAMs modificados sobre las tarDRAM, y se puede hacer que operen jeta de video que permiten el acceso a muy altas velocidades de acceso. simultáneo por parte del procesador La desventaja de los chips SRAM es del sistema y del procesador de la tarsu precio, ya que normalmente re- jeta de video; de esta manera se puequieren de seis transistores por bit, lo de transferir rápidamente una gran cual hace que requieran una mayor cantidad de información entre la tarjesuperficie en relación con los chips ta de video y el procesador del sisteDRAM convencionales. La SRAM es ma. una memoria volátil. Write-back SLDRAM Técnica de escritura en caché Tecnología de memoria que utiliza donde el dato se registra en memoria los principios de la tecnología de la caché, pero no en memoria RAM; DDR SDRAM. Las especificaciones cuando la localidad de caché donde iniciales para esta memoria es que fue escrito va a ser utilizada, el dato opere con buses superiores a 200 allí almacenado es movido a memoria MHz con anchos de banda de 3.2 Gi- RAM. gabytes / segundo. Write-trough SPOOL A diferencia de la write–back, duEspacio de memoria RAM, donde rante una operación de escritura el se guarda temporalmente una serie dato queda registrado tanto en memode datos que se enviarán a impresora, ria caché, como en memoria RAM al con el objeto de liberar al CPU de es- mismo tiempo, lo cual incrementa el ta tarea. Su forma de operar consiste tiempo empleado en la operación peen recibir la información que se desea ro se gana en confiabilidad.


XMM Administrador de memoria extendida, un controlador que maneja el acceso a la memoria extendida en los sistemas de procesadores 286 y superiores. HIMEM.SYS es un ejemplo de XMM el cual viene incluido en el sistema operativo DOS. ✪

BIBLIOGRAFÍA Libros Impresos RONALD J. TOCCI (1996) Sistemas digitales principios y aplicaciones Prentice-Hall Hispanoamericana, S.A. Sexta edición MORRIS MANO (1982) Lógica digital y diseño de computadores Prentice-Hall Hispanoamericana, S.A. MULLER SCOTT (1998) Manual de actualización y reparación de PCs Prentice-Hall Hispanoamericana, S.A BOYCE JIM (1998) Conozca y actualice su PC, guía ilustrada Prentice-Hall Hispanoamericana, S.A MARIA MARTIN JOSE (2001) Hardware microinformático: Viaje a las profundidades del PC. Alfaomega grupo editor, S.A de C.V. WINN L. ROSCH (1999) Hardware Bible Printice-Hall, 5th Edition CASTILLO JULIA, MOTA JOSE CARLOS (1999) Enseñanza asistida y diseño de sitios Web con ToolBook II Alfaomega grupo editor, S.A de C.V.

Referencias de Internet http://www.pcguide.com/ http://www.hardwarebible.com http://www.tomshardware.com/ http://www.webopedia.com/TERM/C/cache.html http://www.hardwarecentral.com/hardwarecentral/softwares/ http://www.howstuffworks.com/ http://atc.ugr.es/~acanas/arquitectura.html#benchmarks http://labsopa.dis.ulpgc.es/doc_9798/mvirtual/ http://drawbridge3.simpletech.com/flash/intro.html http://cne.gmu.edu/modules/vm/green /defn.html

Memoria RAM LIBRO INTERACTIVO MOTHERBOARDS

Otro de los libros electrónicos correspondientes a la serie “Enciclopedia de la Computación” se titula Motherboards. Aquí se explica, paso a paso, qué son las placas madre, para qué sirven, cómo trabajan, qué función cumple cada componente dentro del mother y los diferentes tipos y modelos existentes en el mercado. BANCOS DE MEMORIA

La memoria es el almacén temporal de datos y código ejecutable que utiliza el microprocesador. La memoria RAM es volátil, esto quiere decir que cuando se apaga la computadora, toda la información almacenada se pierde. Los Chips de memoria (DIPS, SIMMs, SIPPs y DIMMs) están organizados en bancos en la Motherboard y en las tarjetas de memoria. Al agregar memoria a un sistema, se debe de conocer el diseño del banco de memoria y la posición correspondiente en la Motherboard y la tar jeta de memoria. Los bancos de memoria, por lo regular, corresponden a la capacidad del bus de datos del microprocesador del sistema, el número de bits para cada banco puede conformarse por chips individuales, SIMMs o DIMMS. La orientación física utilizada en una Motherboard o en una tarjeta de memoria es arbitraria y determinada por los diseñadores de las mismas. LIBRO INTERACTIVO MICROPROCESADORES

Este libro electrónico explica todo lo relacionado con los microprocesadores, está dividido en 9 módulos. EL DISEÑO DE CIRCUITO

Reducido a sus principios fundamentales el funcionamiento de un microprocesador moderno basado en silicio o germanio no es difícil de entender. Son simplemente el equivalente electrónico de un interruptor. Cada vez que se golpea el microprocesador con un martillo electrónico (la entrada digital apropiada), reacciona haciendo algo específico, siempre la misma co-

sa para la misma entrada de información y las mismas condiciones. Lo que hace complejo al microprocesador es la abundancia de entradas de información a las que puede reaccionar y la interacción entre las entradas de información sucesivas. Es decir que el resultado de ejecutar un comando en especial dependerá dramáticamente de un comando anterior. Conseguir un dispositivo eléctrico que responda como un interruptor, está clasificado como uno de los más grandes descubrimientos de la tecnología. Simplemente el telégrafo es uno de los primeros ejemplos y quizás el mejor. Al cerrar un interruptor se envía una baja corriente a un cable, que activa un electroimán en el extremo distante del cable, causando el traqueteo que rinde un mensaje a un telégrafo distante. Ésta invención electromecánica magnífica es la base de toda la informática moderna. Pone un circuito eléctrico en control de otro circuito a una distancia grande o pequeña. De estos principios de la tecnología del telégrafo de 1850, se puede construir una computadora. Todo lo que es una computadora implica una de dos operaciones: toma de decisiones y memoria, es decir el reaccionar y el recordar. La tecnología del telégrafo puede hacer ambas. El semiconductor de silicio también además permite controlar una señal con otra. El circuito electrónico que toma decisiones se llama compuerta lógica y el que recuerda se llama simplemente, memoria.

Pero el usual puerto paralelo de una PC no tuvo la capacidad requerida para lo especificado en este estándar. Así la NPA envió una propuesta a la IEEE para crear un comité que desarrollara una nueva norma para un puerto paralelo bidireccional de alta velocidad. Este comité se convirtió en el IEEE 1284 creando la norma con la matrícula del mismo nombre, ”la norma del método de señalización para una interfaz con puerto paralelo bidireccional para computadoras personales”, fué aprobada en su última versión en marzo de 1994. LIBRO INTERACTIVO TUTORIAL: INTERNET EXPLORER

Para aprender a navegar por Internet y obtener el máximo provecho de este browser (nos referimos al Internet Explorer), Krismar preparó este libro electrónico. Damos a continuación un breve párrafo de uno de los temas de la obra. LIBRO INTERACTIVO COMPUTACION PARA PRINCIPIANTES

Es el suplemento apropiado para aquellos que ya han realizado o han asimilado los conocimientos del curso “La Electrónica de las Computadoras” de Editorial Quark. LIBRO INTERACTIVO Comienza con una introducción, que conPUERTOS Y PERIFE- siste en una clasificación de partes y cuidados. RICOS DE ENTRADA Luego nombra los componentes externos Este es otro libro electró- como ser el monitor, el mouse, el teclado, los nico que conforma la se- parlantes, módem, micrófono, gabinete, la rie preparada por Kris- fuente de alimentación, etc. En esta sección, mar Computación. Se nos va mostrando cada componente externo a trata de otro CD Multimedia Interactivo que través de gráficos con excelente definición, para combina técnicas de audio, video y lectura clá- que cualquier persona pueda entender qué es sica. A continuación comentamos a modo de cada cosa y cuál es su función dentro de lo que adelanto, qué son los estándares y aplicaciones conforma una computadora. del puerto paralelo: Contiene también, una parte dedicada En 1991 fabricantes de impresoras como al software, donde a través de imágenes Lexmark, IBM y Texas Instruments, se reunieron nos muestra diferentes sistemas operatipara comenzar una discusión acerca del desa- vos, programas de aplicación, prorcesarrollo de nuevas normas para el control dores de palabras, hojas de cálculo, tutointeligente de impresoras en una red, formando riales y presentaciones, juegos, adminisasí la Alianza de Impresión en Red (NPA). Apar- trativos y otras cosas más. Si desea saber más sobre estos libros tir de ahí se permitió el completo control de las aplicaciones de la impresora y sus trabajos. interactivos llame al tel:(05411) 4301-8804. ✪ Saber Electró nic a

M ANTENIMIENTO

DE

COMPUTADORAS

Instalación de un Display LCD en el Gabinete EL PROYECTO LCD En esta oportunidad veremos cómo agregarle a nuestra PC un display de cristal líquido conectado al puer- to paralelo, que será útil para visualizar todo tipo de datos mediante los correspondientes plug-ins. De la Redacción de

de MP Ediciones

U

no de los sueños de todo fanático de la PC es poder colocarle a la computadora un display de cristal líquido (LCD – Liquid Crystal Display) en el frente del gabinete, lo que la hará lucir espectacular y además le agregará interesantes funcionalidades extra. Entre ellas, poder mostrar, sin ocupar espacio en la pantalla del monitor, datos acerca de las temperaturas internas (CPU, chipset, etc.), revoluciones de los coolers instalados, voltajes y también, mediante plug-ins, podremos extender al display la información que nos muestran programas como los reproductores de audio (Winamp por ejemplo). También podemos utilizarlo como display del reproductor de DVD, Video CD, o simplemente para mostrar el texto que deseen y cientos de funciones más, limitadas sólo por la imaginación del usuario. ¿Cuál es la ventaja que nos ofrece todo esto? Dejando de lado la parte estética, el beneficio más importante que nos brinda el display es, sin lugar a dudas, poder controlar ciertos

parámetros mientras utilizamos otros programas. Imagínense, por ejemplo, que están en medio de una cruenta batalla en Battlefield 1942 y quieren saber como la está pasando su micro o su placa de video bajo semejante exigencia. Bueno, sin el display no tendrán manera de saberlo, sin abandonar momentáneamente el juego. Con él funcionando, no tendrán más que echarle un vistazo para estar al tanto de estos datos. ¿Interesante no? La única contra que podemos encontrarle al display es el hecho que deberemos ocupar el puerto paralelo. Si bien hoy en día la mayor parte de las impresoras y scanners utilizan puertos USB, algunos usuarios se verán obligados a cambiar de enchufes constantemente.

play mismo. Para el proyecto usaremos un display tipo Hitachi HD44780 o compatible (Figura 1). El HD44780 es el microchip que incorpora el display y que se encarga de controlar todas las funciones del mismo. Aquí podremos optar por muchos modelos distintos en cuanto a su capacidad, que podrá ser de 8 dígitos en dos columnas (8x2), hasta de 40 dígitos en cuatro columnas (40x4) y con o sin iluminación propia (backlight). Tendrán que elegir el que más se adapte a su presupuesto, aunque

MATERIALES

Entre las cosas que vamos a utilizar lo más costoso y tal vez difícil de conseguir, es sin lugar a dudas, el dis-


Figura 1 - El display Hitachi

HD44780 que incorporamos al gabinete.

Instalación de un Display LCD en el Gabinete cuanto más grande sea la pantalla, mm (si es posible rojo y negro), pega- del aislamiento en el extremo que más funcional será el display. En es- mento tipo epoxi (para pegar los po- cortamos para poder identificar los ta oportunidad utilizamos uno de tenciómetros a la parte posterior del hilos del mismo valiéndonos del 20x4 con backlight que se consigue display y para el montaje en el gabi- multímetro. Para eso lo ponemos en por aproximadamente U$S 29. nete) y cinta aisladora. También será la posición de óhmetro (“W”) y proceEl resto de los componentes son de utilidad un téster para comprobar demos a probar con cada Pin de la fibastante más económicos. Necesita- las conexiones e identificar los pines cha hasta encontrar su cable corresremos un conector tipo DB25 (de im- del conector DB25. pondiente (el téster debe indicar 0 represora), si lo desean pueden comsistencia) y anotamos a qué número prar uno en una casa de electrónica y de Pin corresponde cada color de caagregarle los 16 hilos de cable neceble para futuras referencias. PREPARACION DE CABLES sarios como se indica en la Tabla 1. A continuación tendremos que Si tienen un cable paralelo que no Como mencionamos anterior- soldar los 16 hilos necesarios al disusen pueden aprovecharlo cortando mente, el display se conectará a la play en la forma en que se puede obla ficha de la punta que se conecta a PC a través del puerto paralelo. De- servar en el esquema de la figura 3. la impresora. De esta forma, tendrán beremos entonces preparar el cable. Si les resulta complicado entender un cable con el conector correctaSi utilizamos un cable de impre- este esquema, pueden guiarse por la mente soldado y de un largo más que sora (es recomendable para evitar el Tabla 1, que les resultará bastante suficiente. engorroso trabajo de soldar 16 ca- más sencilla de comprender. Necesitaremos también 1 poten- bles a una ficha nueva), lo primero es Finalizado este paso, deberemos ciómetro rotativo (preset vertical de cortarle la ficha que se conecta a la conectar los potenciómetros. El priuna vuelta) de 10 KOhm y 1 de 100 impresora. Tendremos entonces que mero que utilizaremos es el de 10 Ohm (este último solo en caso de medir el largo del cable que necesita- KOhm y será el encargado de regular que elijamos un display con bac- remos. Para este paso lo conecta- el contraste del display. Soldaremos klight). mos al puerto paralelo y lo introduci- entonces un cable al PIN del centro Para darle corriente al display lo mos al gabinete por la última ventana del potenciómetro y lo uniremos con recomendable será conseguir un libre del panel trasero (la que corres- el PIN número 3 del display. Luego puente macho-hembra con conecto- ponde a la última ranura PCI y que soldaremos un cable desde el PIN 1 res de 4 pines (iguales a los que se previamente deberemos haber agu- del LCD a cualquiera de los dos piconectan a los discos IDE), con lo jereado como se ve en la figura 2) y nes libres de potenciómetro y hareque evitaremos ocupar un conector medimos la distancia hasta la ubicamos lo mismo uniendo el PIN 2 del de la fuente. ción final del display. Conviene ser LCD con el último PIN libre del potengenerosos para evitar luego tironeos ciómetro. De esta manera podremos y poder mantener ordenado el inte- regular el contraste a nuestro gusto. rior de la PC. Si no quieren complicarse pueden fiHERRAMIENTAS Una vez que tenemos el cable a jar el contraste uniendo los PIN 1 y 3 Por el lado de las herramientas, la medida correspondiente procede- del LCD sin necesidad de utilizar el utilizaremos un soldador tipo lápiz remos quitarle unos 5 centímetros potenciómetro, aunque en la práctica (ya que necesitaremos precisión al notarán que no se obtienen buenos soldar en el PCB del display), estaño, resultados de esta forma, y depenalicate o pinza pelacables, cable de 1 diendo de la iluminación del ambiente en donde usen su PC, la visibilidad puede verse gravemente afectada al representar los datos en el visor.

REGULACION DE LA ILUMINACION

Figura 2 - Las herramientas que tendremos listas antes de comenzar

Figura 3 - Para alimentar el display utilizaremos líneas de 5 voltios

Procederemos ahora a instalar el segundo potenciómetro que será el encargado de regular la luz de fondo del display (si utilizan un display sin


Mantenimiento de Computadoras cable negativo (negro, masa) al PIN 1 del LCD.

UBICANDO EL DISPLAY

Figura 4 - Esta vista trasera muestra el cable que va desde el puerto paralelo al LCD

backlight, deberán ignorar este paso). Aquí tendremos que soldar un cable del PIN 1 del LCD al PIN 16 del LCD y luego soldar un cable desde el PIN 15 del LCD a un PIN del potenciómetro (debe ser uno de los extremos, no el del centro). A continuación soldaremos un cable del PIN central del potenciómetro al PIN 2 del LCD. Ahora podremos regular la intensidad de la iluminación a nuestro gusto. Tengan en cuenta que también podríamos fijar el backlight, pero estaríamos desperdiciando las posibilidades de ajustarnos a distintos tipos de luz ambiente. Finalmente, vamos a pegar los potenciómetros con pegamento sobre el lado de atrás de PCB, de modo de evitar que las conexiones se vean expuestas a movimientos contínuos o tironeos cuando manipulamos el gabinete. Vean la Figura 4.

CABLE DE CORRIENTE

En este punto, nuestro display está casi listo para funcionar. Sólo nos resta darle electricidad, y lo haremos mediante uno de los conectores de la fuente de la PC. Para eso deberemos utilizar el puente macho-hembra (Figura 5). De

Ya tenemos todo listo, solo nos resta instalar el display en el frente del gabinete. Aquí lo más recomendable, dependiendo del tamaño del visor que hayan utilizado, es colocarlo en una bahía 5 o en su defecto en las de 3. Nuestra recomendación es utilizar la de 5 y, de ser posible, la más alta del gabinete. Esto nos permitirá mayor comodidad para pasar los cables y para luego realizar ajustes en los potenciómetros en caso de ser necesario. Para fijar la plaqueta del LCD a la tapa plástica de la bahía, utilizaremos cuatro tornillos (con 2 tuercas cada uno) del grosor de los orificios que verán en cada vértice del PCB. Primero deberemos calar un rectángulo el la tapa de la bahía con la medida de la pantalla del display. Luego procedemos a pegar con el pegamento epoxi los tornillos del lado de la cabeza, sobre la parte trasera de la tapa plástica, de modo que coincidan con los orificios del display.

esta forma no inutilizaremos ningún conector que podríamos necesitar para algún dispositivo IDE y trabajaremos sobre una pieza independiente, de modo que si lo estropeamos (¡ouch!) no dañaremos el cableado original. Una vez frente al puente de enchufes, procederemos a pelar (sin cortar los hilos de cobre) una pequeña sección del cable rojo (5V) y el negro (masa) más próximo a este. De ningún modo utilicen el cable amarillo, ya que este tiene 12V, y quemarán el display. Cuando tengan a la vista el cobre de los dos cables deberán soldarle a cada uno un cable con el largo suficiente para llegar a la posición en donde ubicarán el display. Luego de soldar los cables, los recubriremos con cinta aisladora de la forma más prolija y segura posible. Ahora deberemos soldar el cable positivo (rojo, 5V) al Figura 5 - El esqueleto de la PC con la pantalla LCD insta- PIN 2 del LCD y el lada


Instalación de un Display LCD en el Gabinete Luego lo fijaremos mediante tuercas. De todas formas, ustedes podrán instalarlo donde más les guste ya que sólo deberán preocuparse por el largo del cableado; también podrían instalar el display fuera del gabinete. En nuestro caso, lo instalamos en la tapa plástica del frente. En su interior le pegamos los potenciómetros que pueden regularse por los dos pequeños orificios que se observan debajo de la ventana.

DETALLES AVANZADOS DE TERMINACION

Siguiendo los pasos de la nota tendrán un display totalmente funcional, pero si son perfeccionistas y quieren sumar detalles de calidad a su trabajo, aquí van algunos conse jos para lograrlo. El primer paso será utilizar un forro de malla trenzada de nylon para

cubrir todos los cables de la instalación, de modo de lograr ordenarlos evitando que estén expuestos a roces y enganches constantes. Además lograrán mejorar el aspecto interior del gabinete y evitarán que se vea afectada de alguna manera la circulación de aire interna. También podremos, en lugar de soldar los cables directamente a los contactos del PCB del display, utilizar una tira de conectores macho de 16 pines a 90 grados y en los cables utilizar dos enchufes mini PV de 8 posiciones cada uno, para poder conectar y desconectar fácilmente el display. Otro de los puntos a tener en cuenta es el cable de alimentación. Como ya mencionamos, hemos utilizado un puente macho-hembra, al que le soldamos dos cables en su parte media. Si bien esto no es para nada incorrecto, podremos hacerlo aún mejor. Para eso deberemos reti-

rar los terminales correspondientes al cable rojo y al negro. Una vez hecho esto cortaremos los dos cables al ras del terminal, pelaremos los extremos y les uniremos los cables que se conectan al display, para luego colocarles un terminal nuevo (podrán conseguirlo en una buena casa de electrónica) y reinsertarlos en el enchufe tal como estaban antes de sacarlos. Otro detalle interesante, es reemplazar los potenciómetros utilizados por unos con perilla tipo dial. Luego los colocaremos adosados a la misma tapa plástica donde instalamos el display. Podremos así modificar el contraste y el control del backlight comodamente evitando tener que recurrir al destornillador para realizar estos ajustes. Además mejorará el aspecto exterior del gabinete. Por último, veremos algo que puede resultar útil si no desean utilizar constantemente el display. Consiste en colocar un interruptor en los cables que alimentan

TABLA 1 - PLUG-INS PARA WINAMP En la red existe una gran cantidad de plug-ins para presentar los datos que nos muestra Winamp a nuestro display. Entre los más populares tenemos a Automedia Car, LCD Driver, Lorty’s MP3 Car y LCD Displayer 0.59. Todos son freeware y disponen de numerosos efectos. Es importante destacar que estos plug-ins son desarrollados por usuarios y no siempre son muy seguros. Por ejemplo, Lorty’s MP3 Car, una vez instalado en nuestro equipo y activado, apagó el ventilador del CPU (¡!) con el riesgo que eso conlleva. Creemos que se debe a una incompatibilidad con el sistema WinBond (que monitorea el hardware de nuestro motherboard ABIT KV7), aunque esto no debería pasar de ninguna manera. Lo más recomendable será obtener los plug-ins que se ofrecen en el sitio de NullSoft y que acumulen más cantidad de descargas, ya que serán más confiables y seguros para la salud de nuestra PC. El único inconveniente con estos plug-ins es que no todos funcionan correctamente con Winamp 5.x, por lo tanto deberán utilizar las versiones 2.x del reproductor.

TABLA 1. ESQUEMA DE CONEXIÓN ENTRE EL DISPLAY Y EL CABLE PARALELO. Numero de PIN del conector DB25

Numero de PIN del LCD

Descripción

1 2 3 4 5 6 7 8 9

6 7 8 9 10 11 12 13 14 5 4

Enable Data 0 Data 1 Data 2 Data 3 Data 4 Data 5 Data 6 Data 7 Read / Write RS

16


Mantenimiento de Computadoras de corriente al visor, de modo de poder elegir cuándo encenderlo y cuándo no. Si bien sólo podrán encenderlo al iniciar la PC (para que éste se inicialice correctamente) será posible apagarlo en cualquier momento. Instalaremos este interruptor en la tapa plástica junto a los potenciómetros de modo de controlar todas las funciones desde un mismo lugar. Por último, es recomendable encender la computadora sin conectar el cable de corriente al display, y con el téster verificar que el voltaje que llega por el mismo sea el correcto (5V) para evitar llevarnos una desagradable sorpresa.

SOFTWARE

1,83MB) es muy completo. Además de ser el más estable de los tres, es fácil de usar y permite personalizar el display a nuestro gusto. Está separado en dos partes. Una residente en memoria para mostrar los datos en pantalla y otra para configurarlos. Luego de indicarle al configurador qué tipo de display tenemos instalado (HD44780) y el tamaño de la pantalla, nos permitirá elegir los datos que deseemos para cada línea, y tendremos disponibles 25 pantallas que podremos alternar a nuestro gusto. Además incluye funciones para Winamp y parámetros del sistema como temperaturas, RPM de ventiladores, voltajes (estas últimas tres requieren tener instalado MBM 5.x incluido en el POWER CD #06), cantidad de memoria utilizada, uso de la CPU, fecha y hora, entre muchísimas otras. Un dato importante es que permite grabar configuraciones (perfiles), por lo que podremos tener distintas pre-configuraciones según el uso que le estemos dando a la PC en determinado momento y las podremos cargar en un par de clics. Por su parte Smartie 5.2 ofrece similares opciones, además de presentar una imagen de cómo se verán los

datos en display. Si bien en ocasiones genera algunos cuelgues, es muy funcional y puede reconocer ciertos eventos para elegir una pantalla específica. Por ejemplo, si detecta que Winamp está activo, muestra la correspondiente pantalla, de lo contrario presenta una pantalla alternativa que hayamos predefinido. Un ventaja que tiene sobre LCD Center es que presenta más opciones de configuración, aunque no permite el uso de perfiles, por lo que habrá que hacer más modificaciones, según qué datos deseamos ver en determinado momento. No hemos podido probar CrystalControl puesto que se negó a funcionar en nuestro sistema por problemas con una DLL.

Finalmente, y con el display correctamente instalado (Figura 6), deCONCLUSION beremos utilizar algún programa que se encargue de representar los datos Hemos instalado un display de que deseamos en la pantalla del LCD a nuestra PC, de manera sumaLCD. mente sencilla, sin necesidad de coA continuación veremos cuáles nocimientos avanzados en electrónison los más recomendables. ca, sólo con un poco de entusiasmo y Antes de poder utilizar el display ganas. Tengan en cuenta que esta deberemos instalar una pequeña nota no es más que una guía general, aplicación llamada Port95nt de modo que ustedes podrán adaptar (www.sstnet.com). Este driel proyecto en base a ver es necesario en los sislas ideas que se les temas operativos basados ocurran sobre la maren Windows 9x y NT (2000 y cha. XP incluidos) para permitir a A modo de conclusión, los programas acceder al podemos decir que, en puerto paralelo de la PC. casos como este, la Una vez instalado este computadora no se lidriver podemos utilizar vamita a ser un conjunto rias aplicaciones, todas ellas de componentes intergratuitas. Algunas son: cambiables. Al fin y al LCD Center cabo no es más que un (www.borderfield.com) equipo electrónico, y Smartie como tal podremos (backupteam.gamepointadaptarlo a nuestros .net/smartie) gustos o necesidades y Crystal Control sin invertir demasiado (www.crystalfontz.com) dinero. Como en casi De estas tres, se destatodos los casos, el limica LCD Center 2.0. Este Figura 6 - ¡Magia! Observen los orificios de control de bri- te será nuestra imagillo bajo la pantalla sencillo programa (pesa nación. ✪ Saber Electró nic a

DIGITALES

Lanzamiento Extraordinario del Club SE: “Técnicas Digitales” Al mejor estilo de “Los Especiales de Saber Electrónica” tenemos el agrado de presentarles una nueva obra editorial para todos aquellos que, mes a mes, desean afianzar sus conocimientos en temas espe- cíficos. Desde el mes de enero, los lectores de Saber Electrónica tienen la oportunidad de contar con bibliografía adicional a través de tomos coleccionables de edición limitada. El primer tomo está dedicado a las Técnicas Digitales y actualmente se encuentra en los me- jores puestos de venta de revistas, en este artículo, analizamos una parte del capítulo 5. Por ser lector de Saber Electrónica, puede bajar de Internet gratuitamente este tema con la clave tecdig.

Diseño de Circuitos Secuenciales En este artículo veremos diferentes tipos de contadores, con sus respectivas fórmulas. Si desea obtener más información, puede bajarla de nuestra web.

Introducción Sabemos que los Flip-flops son los elementos de memoria básicos y que a partir de ellos es posible construir otros dispositivos, tales como registros de desplazamiento y contadores. Los contadores binarios difieren de los registros de desplazamiento en que sus Flip-flops están conectados entre sí de manera diferente. La función de un contador, es dar salida a la información según una secuencia preestablecida con anterioridad. La mayoría de los contadores operan con código binario (dan salida de información en 8421, exceso 3, o algún otro), pero diseñando un circuito mediante una lógica de interconexión puede obtener cualquier configuración arbitraria de salida. Los contadores se emplean normalmente como circuitos básicos en otros sistemas lógicos, ya sea para computación, controles industriales, medición de intervalos, etc. Existen distintos tipos de contadores, los cuales se construyen utilizando Flip-flops JK, T, RS o D. Los podemos clasificar en tres grupos fundamentales: Contadores Asíncronos, llamados también conta dores serie. En estos dispositivos, todos los Flip-flops que lo integran cambian de estado simultáneamente; los pulsos de reloj se aplican a todos los Flip-flops al mismo tiempo. Esto hace que, si hay algún cambio, se produzca en sincronía en todos los Flip-flops.

I N D I C E D D E L LA O B RA

COMPUERTAS LOGICAS Y SUS APLICACIONES Circuitos lógicos básicos Circuito lógico “Y” Circuito lógico “O” Circuito lógico “NO” Circuito lógico “NO Y” Circuito lógico “NO O” Circuito lógico “O EXCLUSIVO” Correspondencia entre operadores lógicos Obtención de un circuito “Y” (o AND) CLASIFICACION DE LOS CIRCUITOS INTEGRADOS DIGITALES Construcción de circuitos digitales Familias lógicas Familia RTL Familia DTL Familia TTL TTL con salida a colector abierto TTL de tres estados Compuerta AND TTL TTL de baja potencia TTL de alta velocidad TTLSchottky TTL Schottky de baja potencia Familia HTL Familia ECL Familia CMOS Simbología y parámetros usuales para identificar a los circuitos integrados digitales Interpretación de los parámetros Encapsulados utilizados en los circuitos int. digitales Nomenclatura utilizada por los fabricantes Código de Texas Instruments Código de National Semiconductor Código de Motorola Algunos componentes CMOS Ventajas de los circuitos integrados digitales CIRCUITOS INTEGRADOS DE FUNCIONES ESPECIALES Codificadores Decodificadores Multiplexores Demultiplexores Otros circuitos combinacionales Conversor de código 0 ROM Comparadores

Circuito sumador Comparador de Bit de paridad Obtención de otras funciones lógicas ELEMENTOS DE MEMORIA Flip-flops Flip-flops R-S Flip-flops J-K Flip-flops T Flip-flops R-S sincronizado por nivel Flip-flops master slave (Maestro-esclavo) Flip-flops sincronizados por flancos Registros Registros de desplazamiento DISEÑO DE CIRCUITOS SECUENCIALES Contadores asíncronos Contadores síncronos Contadores síncronos con acarreo Contador síncrono ascendente-descendente Diseño de circuitos secuenciales - Mapa de Kanaught Obtención de la ecuación característica de un Flipflop R-S Función característica del Flip-flop J-K Función característica del Flip-flop T Diseño de un contador BCD natural Contadores en anillo MONTAJES CON CIRCUITOS INTEGRADOS DIGITALES Temporizador de período prolongado Otro temporizador Instrumento musical de 3 octavas Divisor para aplicaciones lógicas Generador de escalón Generador de ciclo activo variable Duplicador de tensión Multiplicador de tensión Alarma fotosensora Generador CMOS de 50Hz / 60Hz Oscilador monoestable CMOS Otro monoestable CMOS Biestable CMOS Biestable CMOS Termómetro digital Generador de función Filtro pasa banda

Saber Electrón ica

Digitales Figura 1

Figura 2

otra potencia de 2) son los más fáciles de construir. Si n = 2 tenemos 4 estados, 0 a 3. La cantidad n determina el número de Flipflops que tendrá el circuito. En forma general, un contador es un circuito que realiza una secuencia a través de m estados diferentes en un orden especial, siendo m el módulo del contador. El contador cambia de un estado a otro mediante la señal de reloj. El contador asíncrono requiere menos elementos para su funciomiento que el síncrono. Tiene la desventaja de que es más lento, ya que antes de aplicar a su entrada un nuevo pulso de reloj es necesario que todos los Flip-flops hayan cambiado de estado. Por el contrario, el contador síncrono, si bien es más complejo, es más veloz; se puede usar a mayor frecuencia.

Contadores Asíncronos

Contadores Síncronos, llamados también conta dores paralelos. En este caso, los pulsos a contar se aplican a la entrada de alguno de los Flip-flops (generalmente, el primero). Los cambios en los Flip-flops no se realizan en todos al mismo tiempo, debido a que aquellos a los cuales no llegan directamente los pulsos van a cambiar de estado, si la salida de algún otro Flip-flop cambia de estado; es decir, el cambio de estado de un Flip-flop acciona un segundo Flip-flop, el cual puede después accionar un tercero, luego un cuarto y así sucesivamente. Contadores en Anillos. Un contador en anillo es simplemente un registro de desplazamiento de rotación; es decir: un registro cuya salida está conectada a su entrada. Los contadores pueden efectuar la secuencia en sentido creciente, en sentido decreciente o en ambos sentidos y en cualquier orden. El número de estados sucesivos a través de los cuales, un determinado contador realiza una secuencia antes de que repita nuevamente se denomina módulo. Los contadores de módulo 2n (2, 4, 8, 16 o alguna Saber Electró nic a

Como ya hemos explicado, en estos dispositivos, los pulsos a contar se reciben sólo en el primer Flip-flop (el que almacena el bit menos significativo) y los Flip-flops siguientes son comandados por el Flip-flop que lo precede en orden. Para que podamos comprender el funcionamiento, en la figura 1 se da el circuito de un contador de módulo 16 que, por supuesto, tendrá cuatro Flip-flops. En dicha figura se tiene que: LSB - Bit menos significativo. MSB - Bit más significativo.

Cada Flip-flop de este circuito es disparado por los flancos negativos de los pulsos de reloj. Los biestables utilizados son Flip-flop J-K con sus entradas unidas, lo que arroja como resultado Flipflops tipo T disparados por flancos negativos. Si tenemos en cuenta la tabla de verdad de un Flip-flop T. ––––––––––––– T Q+1 ––––––––––––– 1 Q 0 Q ––––––––––––– Se deduce que, si T está con un nivel bajo, la salida no cambia; si está con un nivel alto, la salida cambia cuando se produce un flanco negativo de la señal de reloj.

Diseño de Circuitos Secuenciales En el circuito de la figura 1, al estar todas las entradas J-K en un nivel "1" lógico, significa que cada vez que se produce un flanco negativo de reloj, el Flip-flop cambia de estado. La salida del FF1 dispara el segundo (FF2) por su entrada de reloj; la salida de FF2 dispara a FF3 y la salida de FF3, a su vez, dispara FF4. Tenemos, entonces, que un pulso aplicado a la entrada de reloj del FF1 se propagará de un Flip-flop a otro hasta que llegue al último de la serie. Por este motivo, a este tipo de contadores también se los llama contadores serie. La tabla de verdad que grafica el funcionamiento detallado, es la siguiente: –––––––––––––––––––––––––––––––––––– MSB LSB VALOR 8 4 2 1 DECIMAL –––––––––––––––––––––––––––––––––––– 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 1 0 2 0 0 1 1 3 0 1 0 0 4 0 1 0 1 5 0 1 1 0 6 0 1 1 1 7 1 0 0 0 8 1 0 0 1 9 1 0 1 0 10 1 0 1 1 11 1 1 0 0 12 1 1 0 1 13 1 1 1 0 14 1 1 1 1 15 En la tabla dada, que corresponde a un código binario (de peso 8421) vemos que, para realizarla con un circuito secuencial, el segundo Flip-flop (FF2) debe

Figura 3

cambiar cuando el primero pasa de 1 a 0 (flanco negativo). - El FF3 cambia cuando el FF2 pasa de 1 a 0. - El FF4 cambia cuando el FF3 cambia de 1 a 0. En el circuito lógico esto está contemplado debido a que la salida Q de cada Flip-flop está conectada a la entrada de reloj del siguiente Flip-flop; dicho de otra manera: es la mitad de la del Flip-flop anterior. En la figura 2 se da el diagrama de tiempos correspondiente a este contador. Es importante notar que los requisitos de velocidad de conteo no son los mismos para los cuatro Flip-flops. Así por ejemplo, si los pulsos a contar tienen una frecuencia de 10MHz (0,1 microsegundos entre los pulsos de entrada), el FF1 debe poder operar a 10M Hz; en cambio, el FF2 operará a 5MHz, el FF3 a 2,5MHz y así sucesivamente. La etapa n que da el bit más significativo (MSB) operará una frecuencia de:

fCK fn = —————— 2n-1

El esquema del contador visto tiene un conteo ascendente. Si lo hacemos descendente (15 a 0), observando la tabla del código binario (de peso 8421) vemos que el FF2 cambia cuando el FF1 pasa a 0 a 1 (flanco positivo). El FF3 cambia cuando el FF2 pasa de 0 a 1. El FF4 cambia cuando el FF3 cambia de 0 a 1. Como los Flip-flops del esquema que estamos analizando son disparados por flancos negativos, lo que hacemos en el contador descendente es utilizar la salida Q en lugar de la salida Q. El contador se lee por Q; lo que cambia es que los pulsos que se aplican a las entradas de reloj son tomados de la salida Q. En la figura 3 se ha dibujado el diagrama lógico de un contador descendente de módulo 16, cuyo diagrama de tiempos se muestra en la figura 4. En los diagramas de tiempo que estamos analizando, las salidas de los Flip-flops son las salidas Q. Si bien podemos profundizar en el tema, continuaremos con el análisis de los contadores sincrónicos para poder dar pautas de diseño de circuitos secuenciales. Saber Electró nic a

Digitales En forma análoga a lo que vimos en los contadores asíncronos, para realizar un contador descendente (15 a 0) se conectan las entradas J-K de cualquier Flip-flop mediante compuertas AND a la salida Q de todos los Flipflops que los preceden. Debido a que todos los Flip-flops reciben los pulsos de reloj al mismo tiempo y cambian de estado al mismo tiempo, el retardo total del contador (independientemente de la calidad de Flip-flops que se empleen) es igual al tiempo de propagación de un solo Flip-flop (en el esquema anterior hay que considerar además el tiempo de propagación de la compuerta AND), lo que hace que estos dispositivos sean más veloces. La frecuencia máxima de reloj del contador es:

Figura 4

Contadores Síncronos Estos contadores también se basan en la utilización de los mismos Flip-flop J-K con las entradas unidas (Flip-flop T) que vimos para los asincrónicos. Su diferencia es que los pulsos de reloj, que en definitiva son los que se deben contar, se aplican a todas las entradas de reloj en forma simultánea y, por lo tanto, todos los Flip-flops cambian de estado al mismo tiempo (de manera síncrona). En la figura 5 se da el circuito lógico de un contador síncrono ascendente de módulo 16. Las entradas J-K de los FF2, FF3 y FF4 están conectadas a las salidas Q del FF anterior que hay en la cadena del contador. Dicha unión se efectúa a través de compuertas AND. Por ejemplo, las entradas J-K del FF4 están conectadas a través de una compuerta AND a las salidas Q de los FF3, FF2 y FF1, es decir, todos los Flip-flops anteriores al FF4. Esto significa que cada Flip-flop cambiará de estado cuando la compuerta AND, que se aplica a las entradas J-K, tenga a su salida un "1", y esto se produce cuando las salidas Q de todos los Flip-flops anteriores de la cadena están en el estado lógico "1" (recordemos que en un Flip-flop T la salida cambia de estado cuando en su entrada hay un nivel lógico alto). Si recurrimos a la tabla del código binario (de peso 8421) podemos deducir que el FF1 debe cambiar "siempre", por lo cual su entrada J-K debe estar en "1". - El FF2 cambia siempre que el FF1 esté en "1". - El FF3 cambia siempre que los FF2 y FF1 tengan un "1" a su salida. - El FF4 cambia siempre que los FF3, FF2 y FF1 tengan un "1" a su salida.


1 fmáx. = –––––––––––––––––––––––––––––– tp de un FF + tp de una compuerta Si el tiempo tp de un FF y del contador posee los siguientes valores: - tp de un FF = 40 ns y - tp de una compuerta = 10 ns

1 fmáx. = ––––––––––– = 20 MHz 50 ns La frecuencia máxima será:

1 fmáx. = –––––––––––––––––––––– tp de un FF x n donde: n = Cantidad de Flip-flops. Por lo tanto, para el contador visto, que tiene cuatro Flip-flops, y considerando también un tp = 40 ns, la frecuencia máxima es: 1 1 fmáx. = –––––––– = –––––––––– = 6,66 MHz 40 ns x 4 160 ns

Se deduce entonces que para los contadores síncronos, la frecuencia máxima de trabajo es mucho mayor

Diseño de Circuitos Secuenciales Figura 6

Figura 5

que la correspondiente a un contador asincrónico. Además, todas las salidas cambian simultáneamente. Entre las desventajas, podemos decir que los conta- lo Flip-flop más el tp de una compuerta. En la figura 6 se da el esquema lógico de un contadores asíncronos necesitan muchas más compuertas lógicas y por lo tanto son más complejos. Además, si se dor síncrono ascendente de módulo 128 (conteo 0 a observa el esquema del contador síncrono, se ve que la 127). Este contador sincrónico ascendente está constiúltima compuerta AND tiene tres entradas. A medida tuido por siete Flip-flops y 5 compuertas AND, donde que se agregan Flip-flops, como consecuencia de tener la última de estas compuertas posee 6 entradas. En síntesis, debemos destacar lo siguiente: que contar una palabra de mayor módulo, aumenta la - A medida que aumenta el módulo del contador, cantidad de compuertas AND y la cantidad de entradas de la última compuerta AND. Pero, si bien aumenta la aumenta la cantidad de Flip-flops y de compuertas complejidad del circuito, es importante destacar que la AND, como así también la cantidad de entradas de la frecuencia máxima está dada siempre por el tp de un só- última compuerta AND. ✪


R ADIOAFICIONADO

Medición de Impedancias Parte 2 Continuamos con esta serie de artículos en los que trataremos la medida de impedancias en general. Para hacerlo más completo y para evitar que el lector interesa- do deba acudir a la consulta de otros textos, repasare- mos aquellos conceptos de álgebra y trigonometría que se aprendieron en la escuela secundaria y cuando sea necesario, un poco de vectores.

Autor: Arnoldo Galetto Problema 1.10

Empleando el método de la pendiente graficar 3 y – 6 x = 12. Solución: despejando y en forma similar a la que usamos en el ejemplo anterior: y = 2 x + 4, esto es igual a la forma general de la fórmula [1.2] y = mx + b, en este caso m = 2 y b = 4. Usaremos al punto (0,4), que llamaremos P1, como el punto de partida para iniciar nuestro gráfico. Ya que la pendiente es +2, o mejor expresado +2 / +1, desde el punto (0,4) tomaremos dos unidades en el sentido de las y y una unidad en el de las x. Tenemos así determinado el punto P2, (-2,0). Uniendo estos dos puntos, encontramos la recta, que es única, solución de nuestro problema. Fig.1.2. 1.9 ECUACIONES DE SEGUNDO GRADO

Son aquellas en la que el exponente máximo de la variable independiente es el número dos. También se las conoce como cuadráticas. La forma general de esta ecuación es: Es el caso particular de un polinoSaber Electrón ica

mio cuando n=2. Una ecuación de este tipo tiene siempre dos raíces, o sea los valores que la hacen nula, puede resolverse por factores o empleando una fórmula. La gráfica de una ecuación de segundo grado es siempre una curva llamada parábola. Fig.1.3. veremos ejemplos de ambos métodos.

1.10 METODO DE FACTOREO

Deben seguirse los siguientes pasos: a) Transponer todos los términos de la ecuación a la izquierda del signo igual, a la derecha estará el cero. b) Factorear la parte que se encuentra a la izquierda, si no puede factorearse con facilidad, conviene emplear el método siguiente: c) Hacer que cada factor sea cero. d) Resolver las dos ecuaciones que resultan y así obtener las raíces deseadas. Problema 1.11

Despejar x en 3x 2

- 6x = 0 Solución: se saca como factor co-

mún al término 3x: (3x)(x – 2) = 0

Ya que el producto de las dos magnitudes es cero, cualquiera de los dos puede hacerse igual a cero. Es así que: 3x = 0 x-2 = 0 X=0 x=2 Las dos son raíces reales y distintas.

1.11 FORMULA DE APLICACION

Dada una ecuación de segundo grado:

Figura 1.2 Figura 1.3

las dos raí-

Medición de Impedancias ces pueden hallarse aplicando la siguiente fórmula: [1.3] Problema 1.12.

Dada 3w + 24w 2

- 33 = 0. Hallar w. Solución: Comparando con la forma general [1.3] observamos que: a = 3, b = 24 y c = -33 Aplicando la [1.3] y haciendo x = w:

y Hemos obtenido dos raíces reales y distintas. Problema 1.13.

Hallar las raíces

de 9x2 - 12x + 4 = 0 Solución: Aplicando la [1.3] tenemos:

Hemos obtenido dos raíces reales e iguales. Problema 1.14.

Hemos obtenido dos raíces complejas conjugadas. La expresión que se halla bajo el signo radical se llama discriminante, b2 - 4ac, examinando su valor, podemos saber qué tipo de raíces tendrá una ecuación dada. Si el discriminante es > 0, corresponden raíces reales y distintas. Si el discriminante es = 0, le corresponden raíces reales e iguales. Si el discriminante es < 0, se obtienen raíces complejas conjugadas. En la fig.1.3 podemos observar la diferencia que existe entre estos casos, f1(x) con el discriminante mayor que cero cruza dos veces al eje de las x, dichos puntos son las raíces; f2(x) tiene un discriminante igual a cero, toca el eje x en un solo punto, en ese lugar es que tiene las dos raíces reales e iguales y por último, f3(x) al tener un discriminante menor que cero no toca ni atraviesa al eje de las x, sus raíces son complejas conjugadas.

Problema 1.15.

Simplificar 27 2/3. Solución: Aplicamos la [1.11]:

Problema 1.16.

Solución:

Simplificar

Por las ecuaciones

[1.6] y [1.4]:

Problema 1.17.

Solución:

Simplificar

Empleando la [1.7],

(1)*(7)(1) = 7 Problema 1.18.

Simplificar:

Solución: con las [1.8] y [1.10]:

1.14 EXPONENTES Y NOTACION CIENTIFICA

Un exponente indica la cantidad de veces que un factor se ha empleado. Por ejemplo, si tenemos: h* h* h* h - h4, el exponente 4 nos indica que el número h se ha multiplicado cuatro veces por sí mismo. Las reglas que gobiernan el uso de los exponentes son los que se ven en la tabla 1.2.

Problema 1.19.

Simplificar:

Solución: por las ecuaciones [1.6]

y [1.12]:

Hallar las raíces

de z2 + 8z + 25 = 0 Solución: tenemos que a = 1, b = 8 y c = 25. Aplicando nuevamente la [1.3]:

luego:

Saber Electrón ica

Radioaficionado 1.15 NOTACION CIENTIFICA

La notación científica permite a los técnicos expresar números muy pequeños o muy grandes en una forma compacta, con la cual también se pueden efectuar cálculos. Por ejemplo: sesenta y ocho millones pueden escribirse como 68.000.000 ó 68*10 6, donde 106 representa 1 millón, ésta es la notación científica. Sin embargo, en la notación científica standard, (NCS), el punto decimal se coloca a la derecha del primer dígito significativo. Entonces 68*106 se transforma en 6.8*107. Los prefijos utilizados para múltiplos o submúltiplos decimales, son los que se observan en la tabla 1.3.

elevado para obtener dicho número. Sea el símbolo x el empleado para el exponente. Luego:

El logaritmo natural de un número M es el exponente al cual hay que elevar el número base e para obtener dicho número. Sea y el símbolo de dicho exponente. Luego:

El número base e es aproximadamente igual a 2.71828..... Las leyes que se aplican a los logaritmos, cualquiera que sea su base son:

1.17 LOGARITMOS COMUNES

Solución:

c) Si

representa el número

de electrones, luego electrones por coulomb.

(246)*(583) y f) Solución: a) Reescribiendo N en Notación Científica Standard, luego la característica es 5; b) en NCS, luego la característica es 6. La mantisa, que se busca en una tabla es 0.9154. Luego el logaritmo completo es 6.9154; c) en NCS es debemos aplicar la [1.8],

aquí

d) R=antilog(4.8825), buscamos en la tabla 0.8825, obtenemos 0.76295, como la característica es 4, debe haber cinco dígitos a la izquierda del punto decimal, R=76295. e) log S = log 246 + log 583 = 2.3909 + 2.7657 = 5.1566. Luego S = antilog (5.1566)= 143418;

Problema 1.20.

Expresar cada una de las siguientes declaraciones en términos de NCS: a) el ángstrom es la diez mil millonésima parte de un metro; b) la velocidad de la luz es aproximadamente de treinta giga centímetros por segundo; c) un coulomb de carga contiene alrededor de 6.250.000.000.000.000.000 electrones; se puede oír música clásica en 97.5MHz.

ritmo completo de P = 8.230.000; c) Hallar el logaritmo común de Q = 0.00036; si el log R = 4.8825, hallar R; e) empleando logaritmos hallar S =

Si un número N está escrito en NCS, la potencia de 10 es su característica. La mantisa se encuentra en las tablas de logaritmos. El logaritmo completo es la característica más la mantisa. La característica de los logaritmos comunes no aparece en las tablas. Estas han caído en desuso desde el desarrollo de las calculadoras científicas.

f) luego T = antilog(0.2757) = 1.8867. Problema 1.22.

hallar el diámetro exterior del conductor interno de una línea de transmisión con aislación de aire, si la impedancia de la línea es de 50W y el diámetro interno del conductor externo es de 1.02 cm. Se sabe que la impedancia característica se puede calcular con la siguiente fórmula:

Problema 1.21.

a) Hallar la característica de 240000; b) hallar el logaLOGARITMOS

Existen dos clases de logaritmos comúnmente empleados: los comunes o decimales y los naturales o neperianos. El logaritmo común de un número N es el exponente o potencia a la cual el número base 10 debe ser


en donde d o es el diámetro exterior y d i el interior. Solución:

Insertando valores:

Radioaficionado

Despejando di queda: Para convertir de logaritmos decimales a neperianos, se multiplica log N por 2.303; para la conversión inversa se multiplica M por 0.434. Podemos ver una gráfica de ambos tipos de logaritmos en la Fig.1.4.

recto (de 90º) se llama triángulo rectángulo, Fig.1.6. La suma de los ángulos interiores de un triángulo es 180º; α + β + γ = 180º; ya que λ = 90º, resulta ser α + β = 90º. [1.15] El teorema de Pitágoras establece que, en un triángulo rectángulo, la suma de los cuadrados de ambos lados es igual al cuadrado de la hipotenusa. Con referencia a la Fig.1.6, a 2 + b2 = h2 [1.15] 1.19 SENO, COSENO Y TANGENTE

Siempre en referencia a la figura 1.6, tenemos: Figura 1.4

1.18 FUNDAMENTOS DE TRIGONOMETRIA

Se genera un ángulo cuando una línea es rotada alrededor de un punto. La posición inicial de la línea se llama posición de referencia y a la final, se la llama posición terminal. Ambas posiciones de la línea se llaman lados del ángulo, y el punto de intersección es el vértice, Fig.1.5. Los ángulos se miden en grados, en radianes y en gradianes. Un triángulo que tiene un ángulo Figura 1.5

Un grado, 1º, es un ángulo que tiene su vértice en el centro de un círculo y subtiende un arco igual a 1 / 360º de la circunferencia. Se acostumbra a dividir el grado en dos modos distintos. Un método emplea el sistema sexagesimal en el cual el grado se divide en 60 minutos y el minuto se divide en sesenta segundos. El otro método emplea el sistema decimal en el cual el grado se divide y se subdivide en décimos, centésimos, milésimos, etc. Los ángulos también pueden medirse empleando la uni-

dad radián. Este método divide a una revolución completa en 2π partes, aproximadamente 6.28. Un radián es un ángulo que subtiende un arco igual en longitud al radio del círculo y que tiene su vértice en el centro del mismo. Un método adicional de ángulos usa el gradián, el que resulta de dividir la circunferencia en 400 partes. La Tabla 1.4 da la equivalencia entre los distintos sistemas. Un círculo puede dividirse en cuatro partes iguales llamadas cuadrantes (cuad). El cuadrante I está entre 0º y 90º, el cuadrante II se encuentra entre 90º y 180º; el III entre 180º y 270º, el cuadrante IV está entre 270º y 360º. Un resumen de los signos de las funciones trigonométricas según el cuadrante en que se encuentran, pueden observarse en la figura 1.7. Continuamos en la próxima edición con Gráficas de las funciones trigonométricas básicas, los números complejos ¡¡y mucho más!! ✪ Figura 1.7

Figura 1.6

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LANZAMIENTO EXTRAORDINARIO

La Electrónica de las Computadoras 2005 El Club SE presenta una nueva obra, en este caso corresponde a una actuali- zación del libro “La Electrónica de las Computadoras”, cuya primera edición data de julio de 2002. Como usted ya sabe, el avance de la tecnología se ha acre- centado, es por ello que creimos necesario publicar esta obra. Dentro de este libro encontrará los nuevos términos y denominaciones, los distintos tipos de discos duros y su funcionamiento, discos Serial ATA, monitores LCD, otras tecnologías y mucho más. Es- ta actualización se ofrece en conjunto con el libro original o por separado (para quienes ya poseen dicho texto). A continuación damos un adelanto de uno de los temas que componen la obra. Comentaremos a continuación características y funcionamien- to de los discos Serial ATA.

Nuevos Discos: Serial ATA Corresponde a la siguiente generación de interfaz de discos duros para computadoras personales y servidores de rangos básicos. Diseñados para reemplazar la interfaz paralela ATA (IDE, UDMA) entrega un mayor rendimiento y mejor diseño con rendimientos que van desde 150MB/seg, hasta 600MBps. El diseño de 4 pines de SATA contra el diseño de la interfaz paralela de 26 pines incrementa la eficiencia y con sus delgados cables permite una conexión punto a punto para una instalaSaber Electró nic a

ción de cable más fácil y mejor flujo de aire, los discos SATA tienen capacidad de Hot Swap, son escalables y completamente compatibles con los programas actuales. El nuevo estándar, que se denomina "serial ATA" es totalmente compatible a nivel software con la actual generación, a la que ahora se la denomina (para diferenciarla) "parallel ATA", por lo que no tenemos que preo-

La Electrónica de las Computadoras cuparnos de si el Sistema Operativo la soportará. Como su nombre nos viene a indicar, la interfaz Serial ATA (o SATA) utiliza un esquema de comunicación serie al estilo de USB o Firewire, los buses más utilizados en la interconexión de dispositivos periféricos externos. Sin embargo, a diferencia de éstos, Serial ATA está previsto que se utilice únicamente con dispositivos internos y su uso será prácticamente el mismo que el que le damos a la actual interfaz, es decir, principalmente la interconexión de discos duros y unidades ópticas tales como unidades de CD y DVD y las distintas grabadoras para estos soportes, así como otros tipos de unidades de almacenamiento. La actual especificación ofrece un ancho de banda de 1,2Gbps lo que supone unos 150MB /seg (recordemos que un byte son 8 bits) lo que comparado con la actual especificación ATA-133 (a 133MB/seg) representa una importante mejora y la SATA-1500 a 1,5Gbps (unos 187,5MB /seg). Pero Serial ATA no sólo supone un aumento en la velocidad de transmisión, ya que éste viene implícito en cada nueva especificación, sino que aporta muchas otras mejoras como el hecho de acabar de una vez con las anchas "fajas" que actualmente pueblan el interior de nuestras cajas (o gabinetes) y que interfieren de forma considerable en el flujo interno del aire y por tan-

to impiden una correcta refrigeración de nuestro sistema. Serial ATA utiliza un cable muy delgado de sólo 8 conductores y el conector es mucho más pequeño e incluso el de la alimentación es distinto y proporciona 3,3 voltios, un voltaje que hasta ahora sólo se utilizaba en la placa base. Otra ventaja es el aumento en la longitud máxima del cable utilizado que podrá llegar hasta el metro, más del doble que con ATA paralelo.

Configuración de un disco serial ATA Digital y Occidental Los discos seriales ATA no tienen puentes para designar si el disco es master, slave, single o un cable selecto, como hacen los discos EIDE. Hay un sólo disco serial ATA por canal, por lo que no existen relaciones del tipo master/slave. Observe: El manejo de la energía permite al disco ser accionado en el estado Standby para minimizar un flujo de corriente elevado y permitir al host secuenciar el “spin-up” de los dispositivos. Todos los discos seriales ATA digitales y occidentales vienen con PM2 (el manejo de energía) deshabilitado. Esto sería utilizado para computadoras de escritorio y sitios de trabajo. Si usted está utilizando el disco en un RAID/ambiente de la empresa, y desea habilitar el manejo de energía sobre el disco (spinup controlado vía comando spinup para ATA estándar), coloque un puente sobre los pines 3 y 4. Observe: Los pines 5-8 son para uso de fábrica solamente y no deberían ser utilizados por consumidores finales. ✪ Saber Electrón ica

Lanzamiento Extraordinario Nuevo CD totalmente actualizado La Electrónica de las Computadoras 2005 Mantenimiento y Re- paración de Computadoras Editorial Quark, con el respaldo de Saber Internacional, el Club SE y la Revista Saber Electrónica, presentan este nuevo producto multimedia denominado “La Electrónica de las Computadoras 2005, Mantenimiento y Reparación de Computadoras”. El mismo, es una actualización del CD producido a mediados del 2002. Este CD, contiene información acerca de cómo está construida internamente una computadora, cómo se comunican las distintas partes y de qué manera fueron evolucionando.

1- LA ELECTRONICA DE LAS COMPUTADORAS Se trata del libro publicado por Editorial Quark, en formato digital en alta resolución que explica todo lo que debe saber sobre el funcionamiento, actualización y la reparación de las computadoras desde una 386 hasta las Pentium IV.

2- COMO ES UNA PC Y COMO FUNCIONA Libro en formato digital en alta resolución que enseña todos los elementos que componen a una computadora, cómo funciona cada bloque entre otras cosas.

3-MANUAL DE MANTENIMIENTO DE RUTINA Y REPARACION DE COMPUTADORAS El objetivo de este manual es instruir a los “amantes de la electrónica” en general, en la tarea de mantenimiento, optimización y reparación de computadoras. Saber Electró nic a

4- ENCICLOPEDIA VISUAL DE COMPUTADORAS: Se trata de una muy completa enciclopedia a todo color compuesta por 15 fascículos.

5- CURSO BASICO DE REPARACION DE PC CON EXAMENES AUTOEVALUABLES Este Curso de Reparación de Computadoras, Nivel Básico, es un sistema de enseñanza a distancia con seguimiento personal a través de Internet. El curso se compone de 12 lecciones y 8 evaluaciones. Antes de comenzar el estudio de cada lección es indispensable que lea totalmente la Enciclopedia a Color Todo Sobre Computadoras, que se entrega en este CD. En las lecciones se describe toda la teoría que el alumno debe estudiar para aprender los conceptos básicos sobre el funcionamiento de una computadora. También aprende a armar equipos y a obtener de ellos el máximo provecho. El contenido matemático se mantiene en un nivel mínimo como para que cada concepto pueda ser abordado por cualquier persona sin conocimientos profundos previos. De todos modos, aclaramos que determinados puntos se tocan de modo superficial. Los exámenes son la parte del curso (quizá la más tediosa para muchos) en la que el alumno deberá responder y si lo desea, enviar a las oficinas de Editorial Quark para su corrección. Sin embargo, Ud. posee la respuesta a cada examen en Internet, para lo cual deberá dirigirse al portal:

www.webelectronica.com.ar Luego tiene que ir a la página de contenidos especiales, clicar en el ícono PASSWORD y debe ingresar la clave: visual En dicho lugar encontrará los exámenes corregidos.

6- VIDEOCLIPS Dentro de este CD hemos colocado 2 Videoclips, en uno verá cómo es el ensamblado de una PC 386 y en el otro verá cómo es el ensamblado de una computadora con procesador Pentium IV. Como habíamos adelantado este CD es una actualización y el objetivo de colocar los 2 videos es para que Ud. pueda apreciar cómo han ido evolucionando las computadoras ya sea en las estructuras de los gabintes, los mother, los discos rígidos, las memorias, etc.

7- PROGRAMAS – DRIVERS – UTILITARIOS Ud. encontrará gran cantidad de recursos para checar placas, discos, optimizar el funcionamiento de registros,

La Electrónica de las Computadoras hacer back up, limpiar discos, reparar errores, localizar fallas, testear conectores etc. Se incluyen utilitarios para DOS, WIN 95 – 98 – 2000 – XP – MILENIUM.

Ud. puede adquirir el video en el formato que desee, llamando a: Argentina: (05411) 4301-8804, o en México: (00525) 5839-5277.

Como elemento adicional a esta obra, usted podrá adquirir un video de una hora de duración en cualquiera de los dos formatos disponibles (VHSVCD). Este video tiene como objetivo mostrarle a usted los avances tecnológicos que se han producido desde el momento que publicamos la obra “La Electrónica de las Computadoras”. Dentro del mismo encontrará los siguientes temas: VHS • Presentación de gabinetes modernos • Placas madres para Pentium III y IV • Tecnologías para discos rígidos • Otras placas y accesorios • Ensamblado de una computadora con Pentium IV

VCD

Valor del VHS para Argentina: $25.Valor del VHS para México: $70 M.N. Valor del VCD en Argentina: $15.Valor del VCD en México: $60 M.N.


Saber Electrónica No. 210

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