SRBER
_
ELECTROnlCR [i); -
- - _.
.
ARCHIVO
COMPONENTES
2S8560
TRANSISTOR
SABER ELECTRQNICA
Transistor PNP de potencia para baja frecuencia - Sanyo
en
.,'"
z
:> UJ a: i:;
'"Z 0'
Caracterfsticas: VeBo (máx.) .. . -- .. . .. ............... 100V VCEO (máx.) .. .. _- ..-.-.... .... ....... .... SOV VEBO (máx.) .. .. ..... .. ....... 5V Id máx .) .. .. .... .. .. -.... ........ ... ...... .700mA Pe (máx.) ... ..... .. --- ....... .... 900mW f. lQOMHz
...
Banda de ganancias conforme al sufijo:
O =o 60 a 120 E=100a200 F =150a320
G=280a560
~-------------------------~------------------------------------------COMPONENTES INFORMA TlCA
74154
TTL
ARCHIVO SABER ELECTRONICA
en
'"z
o,
:> w a:
Demultiplexor de datos de una salida x 16 entradas
Este circuito transfiere el nivel lógico existente en la entrada para una de 16 salidas. La salida accionada es determinada por los niveles lógicos en las entradas de programación (selección de salidas). Si las entradas de habilitación y datos fueran llevadas al nivel bajo, todas las salidas serán llevadas al nivel bajo. Si la habilitación está en el nivel bajo, encontramos en la salida seleccionada el mismo nivel lóg ico aplicado en la entrada.
t-------------------- -- ----------------------------------------------•• •
COMPONENTES INTEGRADOS LINEALES
en
'"z
TL-081
Amplificador operacional J-FET
o.
:> UJ
a:
00
Z
Características: Banda de tensión de alimentación: 18-0-18V Disipación: 680mW CMRR: 86dB (tip) Ganancia de tensión: 200V/mV (tip) Frecuencia de transición: 3MHz Resistencia de entrada : 1012 ohm
ARCHIVO SABER ELECTRONICA
COMPONENTES TRANSISTOR
ARCHIVO SABER ELECTRONICA
2S8560
,
,, •
m
ZIBUO
CUBIERTA 200GA
---------------------------------------------------------------------~
COMPONENTES INFORMATICA TTL
...,.
ARCHIVO SABER ELECTRONICA
74154
UH~. O
•
"lB.
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"1" "2" ~ . " " , " ~ SElECCION DE SAl.llAS
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ARCHIVO SABER ELECTRONICA
TL-081
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SRBER
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SECCIONES FIJAS Hc has De: ed::O( ol
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4
Sección do: loc to r
80
--- ----- -- -ARTICULO DE TAPA Ana::zador do ospoctros
6
AYUDA AL PRINCIPIANTE Los po:"gros d o lo con:enle ehk :-:lca
INFORME ESPECIAL :omcs do d iscos com pacfos: ::;, :..cser
22
MONTAJES :Ygigra tol BoostQ~ pare IV¡ FM Fuento c on p;ogramcclón d .g ita: L)o~octo r do posición
AUDIO Pl;ns pero cóPS~;:GS fo~ocap toras TV Procosodo~os
múillp :es pora rv COtor
34
42 46 51
56
60
VIDEO 65
El camcordor on 1993
RADIOARMADOR E equipo d e Banda C'udadonc
70
CURSOS El Osciloscop:o .
~occi6:"
17
CLUB SABER ELECTRO NI CA
74 79
DEL EDITOR
AL LECTOR
SROER
_
ELECTROnlCR ¡DICIO'I
UGWII~A
Il' 69 .IIARZO CE lSll
DirK'lor ~udio
PENSANDO EN EL FUTURO
E. VeIo5o
Coonllnador '>a blo M. OxIero
Administ ..dor A C. May
Bien, amigos de Saber Electrónica, nos encontramos una vez más en fas,paginas de nuestra revista predilecta mientras disfrutamos de este verano placentero. El auge de las comunicaciones y los recientes acuerdos con países europeos
Ttad...:ri6n ML I·lilda Quinteros
para tecnifiCilT nuestras industrias nos obligan a mejorar aún más la calidad tecnológica de nuestros artículos sin descuidar Q ningún sector. ya sea pub/i· cando mon tajes útiles pero de fácil armado, haciendo conocer las novedades y
O-;"'ribudó n'
tendencias del mercado, desarrollando temas diversos en nuestras secciones fijas y dando herramientas para el hobista, técnico y profesional. Por tal motivo, en este número publicamos el esquema de un analizador de espectros que al ser utilizado junto a un osciloscopio permite conocer el contenido armónico de una señal. Consideramos que es un instrumento de suma utilidad pero que muchas veces, dado su elevado costo, no está n/alcalice de todos los que Jo necesitan. También detallamos el funcionamiento del LASER. tema que liemos abordado en varios números de nue~tra revista pero que esta vez esto orientudo a su aplicación en equipos de uso masivo. Para los radioaficionados comenmmos con una serie de artíwlos destinados a detallar cómo es por dentro un equipo lranceptor para que puedan sacar "provecho" a su estación, o si prefieren cambiarla, saber cual es el rumbo que quieren tomar. Los montajes seguramente serán muy apreciados ya que lra/lin de un grabador telefónico, un amplificador para TV y FM, una fuente,¡le alimentación programable digitalmente y un delector de posición 1Xlra liSO en automatismos. Como siempre ,queremos darle lo mejor. Trabajamos pellslHlllo CtI el futuro.
Gtpit..1 Ma teoú......,lIaro e I lijo F.cheverria 24lR · SO "C" - c.p. h.lcrior
Distribuid"", Bertrlro 5.A.c. Sanu. M~Im.1 541 - Cap. Urugu ay Berricl YManí,..,." • Paran" 750 · Montevideo .
R.O.U.• TE. 92..(J}23 Y90-5155 dlilc Alfa · Carlos Vaklovino 251 - Santiago d~ ChI le 551-l>6 11
EDITORIAlQUARIC S.R.L Edit"",1pnlpietlN
Dircdof T kwko Prof. Ello Somalchini Copyrill hl by Edilo,", S.ber lkLL, 8 1>15il
D«KHcleAu"n: R N· 1S08 Ed itor IntC"Il,donal
I Io:Iio Fillipald! o;~orTio'>;"" Int~rnaóoooal
Newton C. tlraga llllpasióto
M. rimo Mis,8uero
Ja.áfaOI60 pmI&' \lJlII!f\'Íón.ol.., J no ~ ....... >Obi!md ... _p¡rIt.Eoclpn!hillicb " ....... _loIaI a pnQ.lI dtI -'.o1 ~ ...... rerist.t.1III_" ..... trializoQón y/a CIlInon:ÍoIiDd6n di 101., __ a idw 'i"" ~ el! ... .....a-Tos te:I .... Njo pew do WÓIMI le-~ salvollltdiauntoriD
_ _ __ _ _ __ _ __ _ __ _ _ __ Prof. fl;o SOlllflscl,¡"j
ARTICULO DE TAPA
ANALIZADOR DE ESPECTROS
Las sellales eléctricas periódicas están compuestas por sellales senoidales de frecuencias múltiplos de la fundamental, denominadas "componentes armónicas" de la señal, y las cuales muchas veces es necesario conocer al estudiar un circuito. Si bien se pueden determinar teóricamente, los cálculos suelen ser tediosos y hasta imposibles. Los analizadores de espectro muestran en pantalla las diferentes componentes de una señal analizada, lo que simplifica enormemente la tarea del técnico y/o ingeniero. En este artículo proponemos el armado de un circuito experimental muy económico, que puede ser utilizado en cualquier osciloscopIo doble trazo para convertirlo en un Analizador de Espectro para señales comprendidas entre 300Hz y 50kHz aproximadamente.
Por Horacio D. Vallejo
6
ANALI ZA DOR
L
\
as seilales eléctricas de forma de onda cuadrada tlenen componentes senoldales Impares. es decir, sI la señal Uene 100Hz. en realidad está formada por una senoidal de 100Hz mas otra de '300Hz, más otra de 500Hz, mas otra de 700Hz y así sucesivamente con amplitudes decrecientes en la medida en que aumenta la frecuencia. De la misma manera, las señales elédricas de forma de onda triangular llenen componentes senofdaJes pares, pero es casi imposible determinar las componentes de otra forma de onda de cualquier señal eleclrlca periódica, aunque se puede conocer su valor si analizamos su espectro. Hay tres formas básIcas de definir una señal cleetrtca. ya sea por su fánnula matemática, gráficamente a través de su variación en e1lkmpo y gráficamente según su conteo nido armónico en frecuencia. Veamos. en· tonces, este lema: La expresión matemática de una señal eléctrica con forma de onda senoldal, es la slgJlenle:
noIdaI ro = pulsadón angular [ro = 2.1t.f) ~ = fase Inicial de la señal
En la figura 1 se muestra la misma sef¡al senoldal variable en el tiempo y en
E SPECTROS
la fi gura 2 el denominado "espectro' o sea, "dónde se ubica la señal" en el campo de las frecuendas. En la figura i pueden determinarse todos los parámetros de la ser'lal. donde T es el período, igual a la inversa de la fre cuencia T 0_-:,1I En la figura 2, la seflal dentro del espectro suele simbolizarse con una Oecha de amplitud A y frecuencia fo correspondiente al valor que tiene esa señal. Para que pueda entenderse mejor lo que es el espectr01le una seilal, vea lo siguiente:
XIIO=Alsen wlt t A2 se-n w21 +AJ sen ro3t La expresión corresponde a una senal formada por tres componentes senoidales cuyas amplitudes y frecuencias son, respectivamente:
alA!, rt bl A2.12 el A3. f3
donde: Xlt) ;. señal senoidal variable en el tiempo A = valor máximo positivo de esa seflal se-
DE
La representación espect ral de XI ItI tendra entonces tres componentes tat como se muestra en la fi!(ura 3. Supongamos ahora una señal como la de la figura 4: en este caso, matemática mente puede comprobarse que el espectro corresponde al representado en la figura 5 por tratarse de una señal de las deno-
A
GnUlco de UIIa señal senoidal vari8blfl en e/tiempo con fase Inicial fP •
minadas "diente de Siena" que se componen de una fundamenlal lsu frecuencta es igual a la frecuencia de la señal en cuestión) y armónicas pares con amplitudes decrecientes. El análisis teórico puede realizarse a través de las SerIes de Fourler. Puede observarse a través de este comentario, la Importancia que reviste el conocer el espectro de una señal con lo cual comprenderemos la uWklad de un Analizador de Espectro. El clrcuUo que proponemos en este articulo permite mostrar el espectro de señales electrlcas con frecuencias comprendidas entre 300Hz y 50kHz contando para ello, con la ayuda de tUl osciloscopio doble Ir37..o funcionando en la posición x-y. En la figura 6 se muestra el diagrama en bloques del equipo propuesto. El barredor genera una señal de 100k Hz que se inyecta al modulador OIamamos a esa frecuencia m) Junto con la señal de entrada de la cual se desea conocer su especIra (fs) tal qUe en el modulador se produce entre ambas un baUdo de frecuencias, por lo cual en la sallda tendremos (fB - fsl y [fB + fsllo que en telecomunicaciones se denomina "bandas laterales con portadora suprimida', por lo cual el modulador debe ser del lIpo "balanceado', La señal se aplica a un fU tro de 50kHz que sólo dejará pasar información cuando m - fs = 50kHz o m+ fs = 50kHz. Por ejemplo. si inyectamos una señal cuadrada de fs = 3kHz, como hemos dicho tendrá armónicas en frecuencias Impares, o sea [sI =9kHz, fs2 = 15kHz, {s3 = 21kHz, [s4 = 27kHz y así suceslva-
•
Espectro de una señal senoldsl Suele especificarse la (ase de Inicio de dicha señal.
7
ANALIZADOR
DE
E SP E C TROS
x ,( +)
~= --l-~-
A
_
__ _
__ _
-1
--+-----+.-~------t_---~ 11 12 13 f
Representación espectral de la senaf X, (1).
mente, por lo cual estas señales pasarán por el filtro cuando: fin::: 41kHz -> mI + [sI::: 50kHz fB2 ~ 35kHz -> fB2 + fs2 ::: SOk Hz 1B3~ 29kHz -> lll3 + [53 ~ 50kHz 1B4~ 23kHz -> fB4 + [s4 ::: 50kHz m~ 47kHz -> fB + fs::: 50kHz
Señal tipo diente de sierra.
Al colocar la saH· da de! analizador en el osclloscopio. en pantalla se verá la imagen que aparece en la figura 7.
"
-
El generador rampa es una
y también cuando:
de tiempo que una rampa de barrl-
lB'l ~ 59kHz lB~ ~ 65kHz
m'3 = 71kHz
ll3'4 =17kHz
lB' ~ 53kHz
-> -> -> -> ->
[B'l . [sI::: 50kHz
- [s2 ~ 50kHz lB'3 - [53 ~ 50kHz fB'4 - [54 ::: 50kHz fB' • fs = 50kHz lB~
do simCtrica que amplificada y proclu ce el del haz del TRC
sent ido horizontal en
GEN 'RAOO ~ DE RJ¡ .. ~"
Espectro de una señal tipo diente
~¡
A""l Il'COOOR
..
" .,
,
,
-""
--'--
~'$l
-.
F~RO SEL c~vo
~a~
-
Diagrama en bloques del analizador de espectros.
8
t» SIe"II.
ANALI Z ADOR
I 50
" '"
l ~ 20
"
o
DE
E S PE C TROS
J1
" '" '" ,
..
sincronismo con la generación de frecuencias lB. El drcuJto empleado se muestra en la figura 8 y está compuesto por dos amplificadores operacionales que generan la rampa y un tercero uUl!zado como separador para acoplarlo al canal horizontal {xl del osciloscopio. Existen dos rnooalidades de barrido, rápida (1.2 seg) y lenta [3,9 seg) para ser seleccionadas según la señal a mostrar sea de baja o alta frecuenda. Con PI se ajusta la simetría y posición de la seña1 Ycon P2 la posición "centrar en la pantalla. ambos deben ser Pre-sel ajustables una única vez al calibrar el equipo. Los operacionales son circuitos integrados del tlJxl LF356 o no7l Que poseen enlrada FET con un tiempo de conmutación reducido; la rampa producida
Especlro de frecuencias de una señal cuadrada de 2kHz visto en la pantalla de un osciloscopio.
E.E
1
Base de tiempo del Analizador de Espectros.
9
tiene una amplitud de 3Vpp tal como se muestra en la figura 9. El barredor utUILa como base un oscilador de f~uencla variable controlado por tensión NeO: vollage contIolled oscillalors) del tipo LM566 cuyo diagrama Interno y encapsulado se muestra en la ngura 10. Este Integrado con sus componentes asoCIados genera una señal de frecuencia variable que va desde 300Hz hasta 100kHz para una tensión de control variable entre Vcc y Vcc - 3 volt. La .señaJ de salida es de forma de onda cuadrada y como seflal de control se emplea la del generador de rampa. La frecuencia de salida llene relación Directa con 13 tensión de control a través de la constante de tiempo RC (ver circuito de la figura t i) según las curvas de salida del CA566 mostradas en la figura 12. Como modulador balanceado se emplea un modulador chopeado con FET que conmuta con la seflal ~Ibi d a desde el Veo y admite sefiales de entrada ¡Vs) con tensiones Inferiores a 2Vpp. El FET posee un transistor bipolar como carga, sintonizado a 50kHz. La polarización puede variarse a traves de P4 de fonna tal de adecuar el modulador balanceado para tener o no portadora. El circuito de este bloque se graflca en la n~ra 13. La frecuencia de slnlorua queda fijada
AN ALIZADOR
D E
E S P EC TR OS
T,.z~~R.C
r RAP loo. 2 . 0,3:1
390• .• ,71''''' 12 SECIJ,\OOS
T lE NTO . 2 .0.33 . lM!l . •. 7I'F. 3, 1 SEGUNOOS
1-
T
-1
Rampa de bnrrido del Anslfzador de Espectros.
0' .......... ,."."",,). c ....oc' .... ~ 1 (....,~ , , ,
.
~
'..
'"
.
ENCAPSULAOO PlAS1' CO
'
... .. . -, .,. . ...... ' .....
~,_
,
~-=..
H"':;:
-
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...
""""""-'"
.
,
-
Luego, ron un pequeño núcleo sobre
1
fo =
-=--=--;: 2.1t.R. C
que en nuestro caso res~l1tó ser: fo =
"",;;-c=c-:=" 6,28. 3Kn. lnF
10
-.;~
.
<}: ,.
.
el LM566.
dar-DlIro y P6 YP7 ajustan la fre<:ucnda de cada etapa. En un filtro doble T, la frecuencia de funcionamiento queda dada por
la bobma se ajusta el sistema para máxima ganancia en 50kHz.
Como filtros se emplean dos circuitos de1 Upa doble T conectados en cascada laI como se muestra en la figura 14. Note que P5 regula la ganancia del amplifica-
- . -, . ,--L"", ' .r-_=.J,L -~
Diagrama interno y encapsulado del
1 1 ro.-. -47.987Hz 2,,,,1[C 2.,.,l1mHy. O, l1~F
-
'.
.
por LYe a través de la siguiente fÓlmula
-:..,
50kHz
El anáUsls práctico de estos circuitos arrojó los resultados de la Tabla I. Haciendo cuenlas se llega a un ancho de Banda to1allnfenor a los 300Hz. lo cual constituye la resolución del anali1.adar de espectros. La seflal obtenida del fUtro se conecta a un módulo detector activo de rápida respuesta compuesto a par11r de dos amplificadores operacionales de Simetria regulable a través de P8, quc permite lograr una aceptable linealidad visualizando ex-
ANALIZADOr'1
DE
ESPECTROS
perimentalmente la quinta armónica de una señal cuadrada de 1kHz, con las de-
M/.-W __ .v CONTRQ
más armónicas visibles pero amplitud ine-
--L s.c._
8
Z 5
S.C. -
4 6
m=f'
3
,
xacia a causa del ruido que las enmascara.
sO'""
En el circuito de la fi gura 15, P 9 ajus11l 1a amplitud final de la señal visua!izada en pantalla. En la fi gura 16 se muestran las seiiales de entrada y salida del detector. En función de lo ex:puesto
ILJUL
en este articulo y luego de la experimentación del equipo, sus características resul taran ser:
BAI1RIDO AL MODULADOR
-Vcc
• Respuesta en frecuencia = 300Hz a 50kHz • Z entrada::: mayor que IOkO • Z salida:: menor que 500.
Circuito del barredor (VeO) empleado en nuestro proyecta.
.'cv
• V de alimentación = ±lOV
~ ~
.
"'ea
¡K.-),."
~
DI
,r
'''' BARR IDO Iln)
• Corriente total en reposo ::: menor Que 50mA • Tensión má."rima de señal de entrada = 2Vpp I Tensión mínima de 3eilal de entrada ::: 20mVpp • Ancho de Banda en barrido lenlo ::: 300Hz
1
De esta manera hemos dado la explicación elemental de los diferentes bloques que integran el anallzador de espectros. En la figura 17 se muestra el circu ito completo del aparato y en la figura 18 el diagrama de circuito impreso.
. ,~
Modulador Chapeado del Analizador de Espectros.
CURVAS DE SALIDA FRECUENC)A NORMALIZADA EN FUNCION DE lA TENS ION DE CONTROL
'.0 T.. = 2S'C Al: TEST W\CUIT
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2·1
TENSION DE CONTROL (Va
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AC T [ST CIIICUIT
-
L I
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Curvas de salida del LM566.
11
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I
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~t ..
'11
CNDA CUADRADA
seÑALES DEL veo
.
,. ,. •• ••
ANALIZADOR
MOoIl¡kDOR
1.
DE
ESPECTROS
50'" 33k..
+ 3ka
3kn
AL
DETECTOR
1 FiIlro doble T en cascada que determina la resolución del equipo.
10kO
1011.0
H>ka
1
lN4148
v, DEL FILTRO
'o
lN4148
'ókO
1
ALE-EY
33kn
~
Deteclor y amplíficador final al eje
y del osciloscopio.
TABLA! Vi
fentrada ¡Hz)
[Volt" Vpp)
V de salida
44.120
l.4
46.800
2,8
48.300
4,3
49.150 50.000 51.250 51.350 Sl.5CXJ 51.900
5.9 16 7,6 5,4 4,1 2,3
~----------
Señales de entrada y salida del detector.
12
.~~
ANA LI ZADOR
"
DE
ESPECTROS
~~'~---------------------------------------o'
1
•• av 1'10
"''----~C::J~I, _ CI-6 '-""
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4 1
~------Ol~"
·lOV
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P
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S[ÑAl OF. NO IMS CE. 2Vpp
r
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Circuito eléctrico completo del Analizador de espectros.
Al armar la placa conviene colocar zócalos para Instalar los circuitos integrados y verificadas todas las ronexiones se procede al ajuste de la sigttlenlt manera: Coloque el osciloscopio en posición x y, conectando las entradas "eje x: lB' - B) al canal x y la entrada "eje y" 1M' - M) al canal y. Inyecte en (1 - 1"1una semi cuadrada de lOOmV observando la produccl6n de una señal en pantalla como la mostrada en la figura 7, de no producirse
varíe P9 hasta que dicha Im agen se pro-
duzca. Luego quite la sei'lallnye<:lada y ob ·
serve la prooucd ón de la rampa en pata 6 del el-3. ajuste la simetría y posiCión central de la rampa con PI y P2 . Este paso puede hacerlo observando la rampa en los punlos B - S', Vuelva a colocar el osclloSt:opio en posición x -y )' sin Inyectar senaJ, verifique la prooucción de un ·piro" en el centro de
13
la pantalla ajustando P3 para que esto se produzca, Inyecte ahora una seflal de 50kHz en Z y ajuste P6, P7, P5 YP¡O en ese orden hasta obtener máxima amplitud. Hecho esto ajuste P9 para obtener la escala que usted elya. Relea atentamente las observadones de ajuste antes de poner manos a la aoca y, de ser necesario, repita los pasos mencionados para obtener máxima dlcleocla. O
ANALIZAD O R
DE
.....
ESP E CTROS
""f"i'!=;::==~ "
L
14
AN ALIZADOR
...-
DE
ESPECTR O S
'
,.. Cl-1 aC1-9:: LF356,
LISTA DE COMPONENTES
non o equivalente
R9· RIO· RII· RI2, 313 R13· R14· R15· R16· R18· R20, 10I<{l
.11 , 2A25~ BF254. equivalen,.
.', D1 · D2=1N6007N914
RI7,IU
" PI- P8:: 10Jen (PreS6/ multivueltB) ',: , P2, 50lál (Pre..l)
e1 :: 4,7¡.tF· capacitar electrolítico C2:: .01¡J.F . capacitar ceramlcD
"" 'T2::2A84
R19,33ill
C3:: .ouJ!F -capacl/ar ceramico C4 · e5· C6. e7:: 2,2nF· capacltores cer.tmlc05 e8:: O,47~F • capacitar eleCtrolitlco
, P3 d l!l (PreseQ
., P4 =25I
, P5:: 5OkO. (Presat multivuelta)
. , P6. P7:: 2k2 (Preset multivuelta)
P9, IIJ!¡Q (PreSOI) RI • R2. R3· R', 47!1l!l , R5:5,6Kl 115· R7, II.I.l RO,39Ol!l
.
,. Varios: Placa de circuito Impreso. zócalos para tos circuitos Int~rados,
15
conectores, eslar1o, cab'e de CCileziones.
AYUDA AL PRINCIPIANTE
LOS PELIGROS DE LA CORRIENTE ELECTRICA Toda persona que trabaja con aparatos y equipos eléctricos, está expuesta a recibir en algún momento una descarga eléctrica. A continuación analizar~ mas los peligros involucrados en este caso y las medidas que deben tomarse para evitar las descargas o en el caso de recibirlas, qué debemos hacer para contrarrestar sus efectos. Por Egon Strauss al Los efectos de la corriente eléctrica
dad reduce la resistencia
de contacto y aumenta por 10 tanto la intensidad de la corriente que puede circular por el cuerpo. Especialmente la transpiración, el sudor, son peligrosos en este sentido por tratarse de una solución sal!na que es altamente conductora. El cuerpo humano, medido con un ólunetro y con los dedos que tocan los conductores de1lnstnunento, completamente secos, puede ofrecer una resistencia mayor a 1 Ó 2 Megohm. Con los dedos ligeramente mojados. esta resistencia baja a
sobre el cuerpo humano
Dependen de varios factores, uno de ellos es el circuito eléctrico del cual forma parte el cuerpo humano en el momento de recibir la descarga eléctrica. En la figura 1 utilizamos el famoso 'Canon del Cuerpo Humano' de leonardo De Vinci para ilustrar los diferentes circuitos que se pueden formar alrededor del cuerpo humano. El circuito A - B va de la mano derecha a la mano Izquierda, el circuito C - D va del pie dere300.000 ohms y con los cho al pie izquierdo, los dedos mojados con una "El canon del cuerpo humano" por Leonardo de Vincl circuitos A - C y A - D so1udón salina, similar al abarcan la mano derecha sudor, la resistencia de El circuito interno no es, sin embargo, contacto desciende a menos de 100.000 y uno de los pies y los circuitos B - e y B - D abarcan la mano izquierda y uno de el único parámetro importante. Otro pa- ohms. los pies. Los circuitos más peligrosos son rámelro es la resist.encla dc contacto y la Si tenemos en cuenta que una cortienaquellos en donde el paso de la corriente superficie de contacto con los conducto- te de 1 a 3mA puede ser peligrosa y una eléctrica dentro del cuerpo implfca el co- res eléctricos. Desde luego innuye tam- corriente de 50 a lOOmA es directamente razón, quiere decir, en principio, los cir- bién la presión entre conductor y cuerpo. fatal, sobre todo si atraviesa uno de los En general se puede decir que la hume- circuitos señalados como más peligrosos, cuitosB oC, 8 - DyA - B.
20
LOS
P ELI GR OS
llegamos a la conclusión que una tensión de 220V requiere una resistencia de 220.000 ohm para producir una corriente de tmA y una resistencia de 4400 ohm para producir una corriente de SOmA. Esto significa que unas manos sudorosas pueden producir fácilmente una corriente peligrosa, con las consecuencias nefastas que esto implica. Veamos ahora concretamente los cuatro efectos que se pueden producir como consecuenia de la exposición del cuerpo humano a la co-
rriente eléctrica.
1. Espasmos musculares Con una comenle de sólo I a 3mA se produce un espasmo rnuscuJar que cierra los musculos y que es imposible de ser anulado por actos de voluntad del cerebro. Quiere decir que una persona que es· tá sometida a esta corriente no puede abrir la mano para soltarse, aunque quiera y este consciente. Los Impulsos nerviosos no son capaces de contrarrestar las consecuencas de la comente eléctrica. La presión que resulta de este espasmo muscular aumenta aún mas la superfi cie y fuerza del contacLo, reduce la resistencia del contado y aumenta la intensidad de la comente circulante. Según las diferentes situaciones. puede producirse la muerte por la paralización de los músculos del pulmón o del coraWn.
2. Modificaciones electrolíticas en los fluidos corporales Las Quemaduras provocadas por la circulación de la coniente eléctrica y los cambios en los nuidos corporales que se producen en forma paralela en la sangre, pueden liberar sustancias nocivas o burbUJas gaseosas en la sangre que pueden seguir actuando aún después de haberse cortado la conienle eléctrica. Una aplicación de 50 a 100mA durante sólo un quinto de segW1do (200 milisegundos). es generalmente lelal, como se ha podido comprobar en accidentes mortales producidos por la electricidad.
DE
LA
CO RRIE NTE
ELECTRI CA
te eléclrlca. Este mecanlsmo funciona bajo dos premisas: una es que se reduce el ws músculos del corazón están con- riesgo menCionado en el punto 4 y otra es trolados por impulsos nerviosos cuya am- que y el miedo produce una mayor cantiplitud no supera lmV. como se puede de- dad de sudor, lo Que petjudlca a la persomostrar por medio del electrocardiograma. na afettada de acuerdo con lo expuesto Estos pulsos se oliginan en determinados en el puntal. puntos del sistema nervioso y son el producto de las ondas de presión de la co- bJ Los primeros auxilios en rriente sanguinea pulsante. Cada latido caso de accidentes eiéctricos del corazón es controlado, por lo tanto, por la onda de prcsión de un lalido anteAntes de tocar una persona, viclima rior. Si llegan entonces pulsos eléctricos, de un accidente eléctrico. Interrumpa la sobre looo de corrienle alterna dc baja freo conicnte causante del accidente. Retire el cuencia. a los puntos del sislema nervioso enchufe, corle la llavc principal o saque encargados de píUducir los estímulos nor- los fusibles antes de tocar al herido. males para el corazón, el litmo Ua frecuenSi es posible, la persona que presta el Cia) normal se altera y los estimulos Que auxilio debe asegurarse su propia aislase producen llegan a desliempo al cora- cl6n, desde luego de acuerdo a las cirzón. Esto puede producir un lalido del co- cunstancias. Use una base de madera, razón que no cumple con el requisito de goma o trajXIs secos para acercarse al acgenerar la onda de presión necesaria para cidentado. Use, si es posible. guantes de el lalido siguiente. debido a que la reserva goma y retire al acddenlado rápidamente de sangre en el corazón es aún insuficien- del circuito eléctrico, tocando sólo la ropa te para un funcionam iento normal. Ade· del mismo y no su cuerpo. Una vez reUramas, al recibir el pulso de la corriente ex- da la vÍctima del accidente del circuito terna, el corazón queda insensible para eléctrico y llevada a una distancia pruelaborar el pulso normal sincronil.ado. En dente, verifique si respira. En caso negatieste caso el corazón produce un funciona - vo es necesario aplicar de inmediato la miento errático , la fibrilación. Esto produ- respiración artificial. Los primeros minuce rápidamcnte un delelioro de la circula- tos son los mas Importantes. Una vez que ción sanguínea con las consecuencias la victlma respira en forma espontanea, fatales. fáciles de imaginar. coloque su cuerpo en una jXIsición cómoda. con el torso ligeramente elevado. Una 4. El shock nervioso por susto vez que está consciente. hágale tomar agua, pero de ninguna manera café. té ni La impresión repenlina causada por el bebidas alcohólicas. Muchos accidentados suslo. el espanto, el lerror al rccibir una se encuentran en estado de shock. En ese descarga eléctrica, aun de inlcnsidad muy caso deje que el médico decida si está en débil e incapaz de producir ninguno de condiciones de ser transportado. Un los efectos enumer
3. Paros cardíacos
21
INrORME ESPECIAL
TEMAS DE DISCOS COMPACTOS CD): ELLASB Por Egon Strauss 1. Conceptos generales sobre
haz muy concentrado y angosto. Para tener una aplicación practica de este fenómeno. Ideado por Einsttin. estos fotones debian ser emitidos por este aparato hipotético en Intervalos especillcos. Una gran parte de la energia luminica seria. concentrada en una longllud de onda específlca que corresponde a su color. logrando así que esta luz de un color determInado pudiese' ser más potente e Intensa. Folones pueden generarse por medio de una gran cantidad de equipos, por ejemplo la lOn1zación de un gas en un
dispositivos Laser El hecho de Que un disposilvo Laser se
haya incorporndo a un artículo eleclrónico del hogar de uso masivo y popular como es el reproductor de CD en todo el mundo. es altamente sign I-
ficativo y sólo pocos años atrás 110 hu biera podido Imaginarse siquiera. Es que el término Laser está Indisolublemente asociado con apara tos ctenliflcos de altislma tecnolog'i3 y rodeado de un velo mis terioso de alta lecnoIogia y elevado COSIO. En la actualidad, sin embargo. nos en· contramos con el hecho de que un arte(acto del hogar, el CD, cuyo costo en algunos modelos puede estar en apenas cien dólares. posee incorporado un Laser. Resulta obviamente inLeresante tratar de hallar la soludón a esta aparente contradicdón y allal17.ar m.;i,s de cerca los dlsposilivos Laser
usados en el CD. Los dispositiVos de rayos l.aser usados en los CD son del tipo de eslado sóli· do. Esle tipo no es de ninguna manera el imlco conocido ya que exislen lam· bléo Laser gaseosos y líquidos. pero por motiVos obvios nos limitaremos en el presente artículo a los tipos rle estado sólido. además de recordar algunos aspectos históricos relevantes relaclo-nados con el Ulser. El primer Laser basado en semi conductores fue desarrollado hace re-
1.1tivamente pocos anos. en 1962. en los laboratorios del In stitu to Tecnológico de MassachussclS. el famoso M.I.T.. y en los laboratorios de la Ceneral Eleclric y la 18M. Sin embargo. la idea del Lascr fue postulada a lrededor de 1916 por Albert Einstein tng. 1). En est a epoca Einstein sabía. basado en la leona de los Cuanlum de Planek, que la luz consiste en una se rie de partieulas. llamados rotones. que se trasladan en una onda continua. Estos rotones pueden. lal vez. agruparse por medio de un aparato. que aun no habia sido inventado y enfocarse en un
22
lubo cenado y seUado. la oombusUón de alguna 'materia orgánica o el calentamiento del filamento de una lámpara de lu1. eléclr1ca, En todos los casos. los atornos que conforman la fuente de luz, cambian desde un estado habitual estable a un estado de mayor excitación por medio de la Introducción de alguna forma de energ'ta. generalmente electricidad. Sin embargo, el átomo no puede permanecer por mucho tiempo en este estado de exdtación y cuando vuelve a su estado normal (a masa). emite un fotón de -luz. La emisión de fotones por medios naturales resulta en una emisión espontánea. Los fotones abandonan su fuenle en forma aleatot1a e impredictlble y tan pronto como un fotón es emilido. el ciclo de transferencia de energia termina. La cantidad de átomos es baja. de manera tal que la mayoria de los fo-
EL
H6
5.000 A
H,.
4.000 A
U LTR AVIOLETA
L ASER
H..
5.000 A LUZ VIS IBLE
7.000 A INFRARROJO
8.000 A
•
El espectro de frecuencias de la luz
tones abandonan su fuent e Sin haber encontrado ningún átomo excitado.
dos atomüs excitados. Sin embargo, si se colocan espejos en amoos extremos Einstein estaba, en tonces, muy in- del tubo. una cierta cantidad de fototeresado en saber que es lo qut.' podia nes sera rcllejada una y otrn vez entre suceder Si un fotón pocJia impactar en los dos espejos. un atomo que se encontrase en un es- En caela rellexión, los fotones impactado de excitación de alla eIlerp;ia. El tan con mas átomos. Si muchos de esespeculó que, en este caso. el átomo li- tos fl tomos están en su estado de exberaria un foLón de luz que seria idén- citación. lambien ellos liberan foLones. Uco al primer fotón onginal. Si se pu- Debe mos recordar que los fotones diera excitar una canUdad suficiente nuevos son completamente Idénticos a de aJ amos, la posi bilidad de los fo- los origirl.."l.les y por lo tanto, poseen las tones de impactar en ellos. aumentaria mismas caracterísUcas de longitud de considerablemente. Esto producirla onda. frecuencia, polaridad y fase. Esuna reacción en cadena por medio de te estado se denomina "coherente. El la cual fo tones Impactañan en aLomos proceso de totones rebolando entre los ex:citados. produciendo nuevos folones dos espejos e imjl<"l.ctando en cada paen un proceso continuo que sólo ter- saje en nuevos álomos. constituye una minaña con la eliminación de la fu ente ulIlplHkación de la luz. de energía. Einstein denominó este fe- Teóricamente, 51 ambos espejos son nómeno "Emisión estimulada e]e melia- completamente reJ1cclivos. los folones ción", en inglés STIM ULATED EM1S - rebotarian de un lado a otro indefiniSION QF AADlATION. dam~nLe. Sin embargo, Si permitimos La acción de elevar los a lomas a un que uno de los espejos sea ligeramente estado de aIla energia se denomina ITnnsp<.lrcnte en un punto. Sin perder ~bombeo·. En una lampara neón co· su rcflecliv idad en el resto de su su mún, por ejemplo, los alOmo!) ele neón perl"!cie, algo de la luz de los fotones son bombardeados hacia Su estado {.le produci dos saldrá hacia el exterior. alta energía. Tal es asi que ocurre una Est o Significa que un har. de fotones "Inversión de población" cuando apa- atraviesa el espejo parcialmente reflecrecen más átomos de alta energía quc tivo después de haber sido suficientede baja energia. En un laseí es mente amplificado. Debido a que el esnecesario que se produzca esta ~illver pejo es solamente transparente en sión de la población" para que tuncio· part~, ft.· tiene suficiente energía lumíneo Los fotones se dispersan en todas nica en el interior como para sostener las direcciones y si se dejan lilm.l.dos a la reacción en cadena qu e liene lugar su propia suerte, simplemente esca· en el interior deltuoo. pan, del tubo sin impactar en {leUlasia- El efecto l.aser es, entonces. la rombi-
23
nación de la amplificación de la luz
con la emJsión estimulada de emJsión postulada por Elnstein. En ingles este proceso se denomina LIGHT AMPLIFI CATION BY STIMULATED EMIS4 SION OF RADIATION. Se observa que
el nombre LASER es una sigla de la desIgnación de este proceso.
2, El Laser de estado 86Udo La deSCripción del fenómeno Lase: se basa en sus primeras apIJcaciones por medio de tubos gaseosos. Sin embargo, un fenómeno similar puede observarse también en materiales semiconductores de estado sólido, como veremos a continuaciÓn. Todos los materiales semlconduciores poseen caracteristlcas de luminiscencia en mayor o menor grado, si bien se aprovecha esta característlca sólo en aquellos semIconductores cuya fun ción prtndpaJ es la electroJuminiscenda, como por ejemplo los diodos LED, los rolotranslstores y otros. En principiO podemos afirmar que lodo diodo semiconductor al Que se aplica una polart7.ación directa en el senudo de la conducción (del material tipo N al material tipo P) genera ondas electromagnéticas en la juntura de ambos materiales. En los diodos comunes. usados como rectificadores, esta radiación consiste en fo tones infrarrojos y, eventualmente, también visibles. pero en forma de rad iac ión incoherente. Además,
EL
LA SER
TABLA I. Propiedades de LED y de LASER CARACTERISTICA
LASER
LED
Longitud de onda
monocromática (Q alto)
más amplio (Q bajo)
haz único de rayos coherentes
omnidireccional incoherente
Caracte rísticas de irradiación
pectro de las ondas electromagnéticas permiten vislumbrar que la transforque abarca desde los rayos ultra- mación de un Upo de circuito de g basible, los rayos producidos quedan in- vtoletas hasta los rayos IruralToJos. cu- jo puede ser adaptado a otro de Q alto. visibles debido al encapsulado de los briendo asimismo la gama visible de Lo que se necesita en el caso de los diodos, que consiste en un material este espectro. que abarca aproxi- diodos semicondu ctores y especiopaco y no deja pasar las manifesta- madamente de 3000 hasta 8500A (unl· ncamente en las Ju ntu ras semlconciones lumínicas del diodo. Algunos dades Angstroml. Recordamos que lA ductoras. es exceder un umbral mínimateriales semiconductores son espe- = lO·lOm = 1 . lO-lnm. mo que transformará esta Juntura en c1almente propensos a este tipo de ra- Las diferencias principales entre los un emisor del tipo Laser. Efectivadlaclón de luz visible Incoherente. aun diodos LED y el Laser es tán enc ua- mente existen junturas de ciertos tipos con intensidades de corriente muy ba- dradas en la Tabla I donde vemos que de materiales en Jos cuales el umbral jas. Por ejemplo. el antlmoniu ro de In- el LED posee una gama más amplia de es lo surlc1enlemente bajo como para dio {SOl) que emite radiaciones en una la longitud de onda: el !.aser llene una permlllr una transición fu ncional del longitud de onda de 5200A, o el arse- radiación monocr omáLica que sólo diodo al Laser. Por ejemplo en el arseniuro de indio (AsI) que emite en comprende una única longllud de on- niuro de gallo con Impure7..as de cinc 350QA. Estos diodos son justamente da. Si asimilamos esta característica a (GaAs) el umbral se encuentra en una los ya mencJonados LED (UGHT EMIT- un circuito resonante delllpo eU:ctrlco. corriente de lOOmA. Una vez excedida TING DIODO = Diodo emisor de luz) y podemos afirmar que el LED tiene un esta corriente se produce una rapara aprovechar estas características factor Q bajo mientras que el Laser tie- diación coherente de luz Infrarroja de se encapsulan en materiales transpa- ne un Q alto. Adernas el LED produce una longltud de onda 8500A. Un diodo rentes. En la Og. 2 observamos el es- luz Incoherente. mientras que el Laser Laser de este tipo puede funcionar en produce luz coheren- un regimen conUnuo de lW Icffil o en un reglmen pulsado con una frecuenle. En la figura 3 se ve la cla de repeUclón del pulso de 1200 por ilustración de los pa- segundo y una potencia de 3CIJW /cm2 . _ tlONO/l\JOflIi ONDA REDUCIOAI ráme!ros Indicados Esto corresponde a una energia total 0lO0O [.,.ooA DE LUZ ¡AUI'I..IA LONOIT\JOOE ~ de cerca de 3J/cm 2 (Joule por centíen la rabia 1. Se observan Impor- metro cuadrado) . En la práctica esto tantes diferencias pe- Significa un diodo de O,Olcm2 con una 1 ~ .. ro también Importan- energia radiada de 30m) Y una energía l ONQl1\.l) DE ONDA les similit udes. Que por pulso de casi 3 walt. aun cuando la longitud de onda de es.la radiación pertenezca al espectro vi-
"""
8
ª•
--.1 ---- --- -- --lA) lA l UZ LASERCONflEHE
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LUZ DE LEO
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r.o.N\l>OI'fl.:>I1I1IO"-IIIA_AADE ""T~NC I "' lJ
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181 lA lUZ. IlQ.lASE.R 91 FASE OOI-EAENTE
Diferencias entre LEO y LASER.
Las
24
de conduccJón en SIImlconductorfl8.
EL
LASER
•
Esquema en bloques de un pick up óptico.
Si anali7.amos el mccanismo de la emisIón del tipo Laser, nos encontramos con que el diodo semiconductor posee tres zonas que se obselVan enJa fig. 4; una zona repleta o llena donde los electrones se movilizan libremente. una zona prohibida que se encuentra prácllcamente vacía de electrones. y una zona de conducción. Cuando se apllca una corriente de cierta inlensidad no muy elevada, en el sentido de
la conduccIón, algunos electrones abandonaran la wna llena y se elevarán hacia un plano energético que se
encuentra en la wna de conducción, dejando en la banda conductora una laguna que señala la ausencia del eleclrón. La calda de los electrones excHados hasta la 7,.Ona llena desde la 7.ooa de conducción, produce una reacción entre electrones y lagunas que da lugar a la emisión de fotones. Esta emi-
25
sión es aleatoria y no produce luz coherente. Sólo cuando el nlvel del potencial es lo suficientemente alto. se produce una emisión coherente. Intensa y concentrada. Con una construcción adecuada del diodo Laser asi formado. el rayo coherente sale del diodo. Los materiales que se eligen para la construcción del Laser deben lener ciertas propiedades de estabilidad térmica. que no se obtienen en todos los
EL
LASER
DISCO _______
~----------r~--------~ LENTE UOBJETlVO
BOBINA
I
FOCl./S
TRACKlNG
S1----!l-
COL1MAOOFI.
+--!I--
DlFRACTOR. DEL HAl
FOTODETECTOR
Un sistema tipico de Laser.
Upos de semiconductores. Un semiconductor de germanio liene un intervalo de energía de 0,67 volt y es muy sensible a las variaciones de tempera-
tura, quedando en esüiclo de. desorganización molecular por encima de los
120°C. En cambio el arsenluro de galio lGaAsJ posee un "gap" o intervalo entre
26
capas, de 1.4 valt y al mismo tiempo soporta variaciones de temperatura importantes sin perder eficiencia ekc[rica. Recién a los 480°C entra en un
EL
'
....
......
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l ASER
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1 L~r· SAL~.1. $e~AL
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TOA!5708
CIRCU ITO
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AIII'LlFIC SAllOA Rf
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CIRCUITO
LASE A
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.. s. ~5 Se
.
T '
1 El procesador tipo TDA57D8
estado de desorganización Interna. Por este motivo resulta a veces necesario refrigerar el diodo Laser para lograr la máxima efICiencia.
ciencia luminosa del GaAs es del 50%. Eslo significa Que e150% de la energía eléctrica aplicada se tra nsforma en radiación lumJnica.
BI~ n
En cuanlo a ca nlldades nu mericas.
rdrtgerado, hasta
·269~C,
la efi-
27
encontramos en un Laser semiconductor en el material del tipo p. una cantidad de lagunas de 1019/cm3. En cambio la cantidad de los electrones provenientes de los álomos do·
EL
LA SER
nores, llegan a unos 3. 10 18/ cm3. Es-
ta cantidad relativamente elevada de
DISCO
elementos activos explica el excelente rendimiento de los Laser de estado sólldo.
l ENTE 0B.El1VO
Un diodo CaAs llene unas dlmensionesde 1 x 1 x 0,2 mmy las capas P y N tienen ambas un espesor de unos 0,1 mm con una separacIón de tllll1.
Otros semiconductores aptos para esta función se basan en un mer.cla de fósforo de galio (GaP) con el arseniuro de gallo (GaAs) en un compuesto típico de GaAs:l l.l[' donde el factor x es mayor que 0.5. La longitud de onda de la aleación Ca (As, P) es del orden de los
CCl.IMADOR
ESPE..o SE Mi· TRANSPARENTE LASER
PRISMA OF'TICO
6300 A con temperaturas muy bajas.
que es Justamente el atractivo de este Upo de aleaciones. En la construcción del Laser de estado sólldo Intervienen los materiales scmJconduclores Ju nto con dos superfi cies de allo grado de pulimento para lograr el bombeo tipico del Laser.
3. La aplicación del Laser en los equipos de en Cuando se intenta la aplicación del taser en los equIpos de CD es necesario lomar en cuen ta ciertas condiciones operativas para brindar el rendimiento máximo tanto al Laser propiamente dicho como a la fun ción especifica a la cual esta destinado. El Laser. sin embargo. no funciona solo y en forma Independiente, sino, por el contrario, se necesitan varios cIrcuItos auxiliares. Existen circuitos para el enfoque y para el guiado del Laser sobre las pistas grabadas cuando el Laser recorre el di sco en forma radial desde el centro hacia los bordes. Los dispositivos y controles para este fi n se denominan FOCUS para el enfoque y TRACKlNG para el segu imiento de PiStas. Además de estas funcIones tenemos que tomar en cuenta el sistema de Laser que se usa, ya que existen sistemas de un solo haz y otros de tres haces. Todas estas etapas requieren también su propia fuente de allmentaclón y 0-
FOTOOOOOS
La lectura con ellaser de haz único.
tros circuitos aux iliares. Tamblen es necesario retirar la informaeión digital leida por el Laser de las pistas del CD. Todas estas etapas. con sus diferentes variantes. forman el "Pick up ópUco". a veces llamado simplemente "pfck up". sin confundirlo. nesde luego. con los tipos de, pick up uS<1.dos en otros tipos de equipos de audio. El plck up óptico comprende, enlonces. las siguientes etapas:
tan to para el s is tema de un solo haz como el de tres haces. es parecido ya que ambos usan un solo Laser. solamente que en el de tres haces el tratamiento ópllco del haz es diferente del de un haz. Corno es lógico, el sistema de un solo haz fue el primero en aparecer en el mercado y funciona muy bien, pero en la actualidad se usa en muchos equipos el Laser de tres haces. que en realidad es un haz dividido en tres partes. La base en ambos es Al El Laser ~ . un diodo laser semiconductor que tieBl El motor de enfoque ne una potencia de salida de 3 a 5 mW el El motor de movimiento radial lo que da una potenCia reducida en Dl Los fotodlodos de señal términos de watts, pero es lo suficienEl Los fotodiados del monilor temente potente como para afedar la F1 El motor de rotación del disco vista de una persona en caso de que En la fig. 5 vemos un esquema en blo- esta se encuentre directamente en el ques que nos ilustra este conjunto de camino del haz. Es Imprescindible evietapas. que estan marcadas en el cir- tar exponer la cara a un rayo laser. cuila con las mismas letras que usa- porque puede dañar la vista. De cualmos en la' lista indicada mas arriba. A quier manera. el Laser del CO tiene continuación detallaremos algunas de una longitud de onda normalízada en estas etapas. 7800 unidades Angstrom. equivalentes a 780nm (nanometrosJ. lo que lo ubica 3.A. El Laser en el rango Invisible del espectro, como vimos en la t1g. 2. En la Og. 6 observamos un sistema ti- El rayo Laser es tratado ópticamente pico de Laser para CD. El principio. en el plck up por medio de un sistema
28
EL
lASER
LONGrTlOoe PlANOS
LONG ITUO DE POZO
0.833
0.833" A 3,054¡.¡m
3.0541lm
Po.
~
<>Ozo
~
bbd FlFI
!(C:J--) ~L:::::J) ~
POZOS y PLANOS .. O's 'TRANSICIONES - 1'5
rente manera. El haz principal llega al sistema óptico y electromagnetico de enfOCjue y seguimiento (IRACKINC) co-
mo vemos en la fig. 6. con el número (4), El Laser lleva el número (lJ. un cspejo parcialmente transparente el nú mero (2) y el lente de colimación el ou-
5
3
I
I
PLACA DE 214
DIVISOR
)
C:==:?
}
Oll~!~
}
~9A
7
aproximadamente. pero al atravesar la capa plástica se reduce su tamaño y
llega a la superficie donde está depositada la informacIón dlgltal con un diámetro de sólo Q,8)Jffi. Se observa que
se usa un facto r de 1000, aproxi-
madamente. para lograr la concen · tración del rayo Laser. Este diámetro de O,8~m es, sin embargo, aún más ancho que el ancho de la pis ta grabada, con s us pocHos que llenen sólo un ancho de
,
a:. HI\l
FOTOOICDOS
POLARIZAOQ
DlFRACTOR 2
lAS'R
El Laser de triple haz.
29
O . 5~lm
RAYO
e
LENTE OEU::TrVO
1.6¡.¡m
O.81lm
mero (3). gueremos acla ra r que los lentes de colimación de sistemas ópticos son usados para darle ulla
c:::::::::::::::::::::::~::::::~ ~sco HAZ
)
) ~C:::r--
•
00000001001000000001000 000 ..
de lentes y espejos (flg. 6) que concen· tran y dividen el haz del Laser de dlfe·
~
9
O,5¡!m, En la fig. 6, vemos también el fotodeleclor (6) que recibe parte del haz reflejado por el espejo (2) Y es usado como monitor. Esle folodelector corresponde a la letra -EN de nuestro listado anterior. Este diodo es usado para regular la intensidad del haz del Laser a través de un procesador es pecífico que en la fig. 5 está indicado como del Upo TOA 5708. En la
EL
L ASER
flg. 7 observamos la construcción interna de este procesador y vemos que en su parte Inferior (pata 16) posee la entrada del fato diado monitor y en la pata 17 la salida de la señal de control para el Laser. En los sistemas de un solo haz, el proceso de lectura es el que se observa en las figuras S.A y 8.8. La flg. B.A nos muestra ellaser en fOfma simplificada con 105 elementos que ya conocemos. y en la fig. 8.8 vemos cómo el haz único Incide sobre la superficie de informa-
o
-1-----
su)·HAZ
HAZ PRINCIPAL
en. El haz del Laser se en· cuentra con su diámetro de Q,&J,m soción del
bre cada pista de Q,511m de ancho,
separada de la pista adyacente en l.6¡.Lm. la longit ud de los pozos y de las superficies planas es valiable entTe 0.833 y 3.054J1m, de acuerdo con la canUdad de ' 0' y -1 ' que se ha depositado sobre la pista. Observe en la flg. B.A que la Información recogida por el haz del Laser Incl· de sobre la superficie de los 4 fotodiodos en forma bifurcada del único haz del Laser en una forma que veremos más adelan-
te. En el Laser de
tres haces el sistema óptico del plck up es más complejo allntroduclrse nuevos componentes, como vemos en la flg. 9. En primer término se obser-
va a contlnuadón del Laser (JI. el difractar (2). El difractar es un dispositivo ópUco que produce la desviación de la luz o de cualquier otra manifes tación de ondas elec lromagn etlcas {ondas hertzianas,
Los tras hacss del sistema da Lassr 'rlplll_
TAACKING IZQUlEfIOA
[][][][]
CENTRO
[][][][]
D'
o ERROR DE TRACKING RADIAL
03 <>ERE"'"
[][][][]
(01.02) -(03+0<1)
O DAros DE SERAl RF
(01 tD2t03+04)
""'00<.< WY CERCA [ ] ( ] [ ] [ ]
O, O
'N'OOO [ ] [ ] [ ] [ ]
ERROR DE FOCO
03
"""'"os [] ID [] [J
(DII 04)- (02+03)
o
c:J
lUZ PRESENTE _luzAusemE
~ lUZ PAflEJ-.
Enfoque y TRACKING con sI pick up de haz único.
30
EL
lA SER
1
•
rO..,5709
+.)---
I
•
x}---fiKU--¡- +)J--j-f++jH
"
"
" " • ~ DEl PAOCESAOOf! DE CONTOO[
El proce sador de errores TDA 5709.
rayos X, rayo Laser. etc.) al rozar los bordes de un cuerpo opaco. El cientinca AgusUn Juan Fresnel explicó el fenómeno de la difracción por medio de la leona de las Interferencias. El dlIraclor (2) produce. entonces, que se obtenga un haz principal y varios
emisió n del diodo Laser (1). Este rayo Laser, después de pasar por las etapas (2J y (3J llega ahora al collmador (4) que le da la dirección JUSla para llegar a otro componente nuevo. la placa de un cuarto de longitud de onda [51. La placa de 1/4 (lamlxla/4 = un cuarto de haces secunda rios de los cua les se longi tud de onda) produce una polariusan s610 los dos adyacentes al ha:t. ración de los rayos Laser en 90 grados. Debemos recordar Que en este punto principal. Los tres haces atraviesan, ahora, el di- del recorrido del rayo Laser, e,1 mismo visor de haz polarli'.ado (3). Este divisor tiene tres componentes: i ¡til.z 'prlnconsta de dos prismas ópticos que po- cipa] y 2 haces secundarios o subhaseen una cara común de 45 grados de ces, debido a la actuación del cl!fractor LncllnaclOn. Al ser estos prismas pola- (2). como vimos. mas arriba. rizados permiten el paso de la l uz po- Despues de pasar por el lente del obJelarizada en una dirección, pero reOe- tivo (6). los tres haces aparecen sobre jan la luz polari7..ada en otra dirección. la superBcie del disco CD (71. En la flg. Por lo pronto permiten el paso de la 10 observamos este efecto por medio
.
31
del cual se proyecta sobre el disco un haz principal de un diámetro de O,8¡tm y dos subhaces de un diámetro menor, llbicados delante y detrás del haz principal y a los costados del mismo. Estos tres haces son renejados por la superficie del disco (7) y vuelven a pasar por el lente objeLlvo (6) y la placa de ')../4 (5). En esta placa son polaTtr.ados una segunda vez en 90 grados y. por lo tanto. poseen ahora una polarización total de 180 grados. quiere decir que la luz Incidente está desfasada en ISO grados con respecto a la luz reflejada. Esto permite que sea reneJada por el dMsor de haz polaril.ado, ya Que la polartzación del haz incidente Que puede tener sentido horizontal se transforma en vertiCal en la luz re-
EL
LASER
flejada. debido a este doble proceso de polari7..aclón. Así llegan los tres haces
TRACKING
reflejados aliente cilíndrico (8). Un lente cllindrlco es un dispositivo ERROR DE TRACKING RADIAL
óptico que amplía o reduce una ima-
(F-E)
gen en un solo plano. Se trata del mismo tipo de lente que se usa en los proyectores de cine de pantalla ancha. Al atravesar el lente cilindrico (8), los tres haces se ubican en un plano determinado bien separados y de esta ma-
L _____
SENALDERF
(MB+C+D) ENfOQUE
nera inciden sobre un conjunto de 6 fotodiodos (9) marcados en la figura corno A. B, C. D, E Y F. Los cuatro primeros (A, B, e y Dl corresponden al haz principal. mientras que los fotodiodos E y F corresponden a los sub-
OISCO MUY CERCA
ERROR DE
fOCO POSITIVO
ERROR OE
DISCO ENFOCADO
fOCO CERO
haces. • Veremos a continuación este aspecto. DISCO MUY LEJOS
ERROOOE FOCO NEGATIVO
3.B. Los sistemas de enfoque y seguimiento de pistas (TRACKlNG) Tal como vimos anteriormente resulta necesario en el sistema de pick up ópUco del CD, transferir la información digital del CD y al tnlsmo tiempo mantener el foco y el TRACKING correcto, Este detalle es de suma importancia debido a que las tolerancias son muy rigurosas en todo el proceso. Mientras que la distancia entre pistas es de sólo 1,6~, como ya establecimos anteriormente, puede existir en los CD, al igual que en cualquier otro tipo de disco, una excentricidad Que puede llegar a ser centenares de veces mayor, con el efecto negativo Que tiene este aspecto sobre el seguimiento de pistas, Asimismo existe en el sistema ópllco del plck up una profundidad dc foco de sólo ±2J.Lm, Sin embargo, la deformación geométrica del disco CD puede llegar a tener ±O,6 mm, una diferencia de 300 veces. Por lo tanto, es Imprescindible usar algiln método de corrección para evitar los problemas señalados. Los métodos usados a su ve;.: dependen del tipo de construcción del pick up óptico. ya sea con un ú.nico haz o con tres haces. A continuación veremos amoos.
Enfoque y TRACK/NG con Laser de triple haz.
\\
FOTO TRANSISTOR INFRARROJO
• 6 VOLTS
RESISTQR 3300
DIODO EMISOR DE LUZ
Un detector de rayos infrarrojos.
al El método usado con un solo haz En la Hg. S.A vimos que el sistema de
32 SM EQE,Cll0\ 'CA'" ó9
haz unlco posee un prisma óptlco Que bifurca el haz reflejado y lo hace Incidir sobre 4 fotodiodos. En la fig. 11 ve-
EL mos cómo esta incidencia permite
recuperar las tres clases de Información contenidas en el haz reflejado. la señal de audio. de foco y de 11lACKING. I.lIs 4 [otodlod05 usados son DI, D2, D3
Y04. Para corregir el efror radial del TRACKINC se combina la información de los diodos (DI + 021 - (03 + 04). En cambio, para la recuperación de la sefla[ de RF se suman todas las informaciones existenles (DI + D2 + D3 + D41. Los errores de enfoque se oblienen lambien por la combinación de estas informaeiOnes (DI + 04) - (02 + 03). Se observa en la fig. 11 cómo, por ejemplo, la suma de las iluminaciones parejas incidentes en los cuatro diodos brinda para la sefla! (J + 1 ... 1 t 1) = 4,
quiere decir simplemente la suma aritmetica de las cuatro señales. Para el error radial. que en este caso es inexistente se obtiene (I -+- 1) - (J + 1) = O. Para el error de foco se obllene también (I + 1) - (1 + 11 = O, quiere decir la misma situación anterior. Sólo cuando las sumas de las señales de corrección de foco y de TRACKINC tienen una saUda positiva o negativa se produce una corrección para restablecer las condiciones normales. Las tensiones de corrección deben ser debidamente procesadas para lograr la corrección de los errores de foco o de TRACK1NC. En el esquema en bloques de la flg. 6 se usa para este fin el Integrado TDA 5709 cuyo esquema Interno se observa en la flg. 12. El circuito compuesto por los dos integrados IDA 5708 YIDA 5709, se complementa con un microprocesador para el servo que en el caso ilustrado es el MAB S441. Más adelante volveremos sobre este tema.
b) El método usado con el Laser de tres haces Con el Laser de trIple haz el proceso varia, ya que en lugar de 4 se usan 6 fotodlodos. como pudimos observar en la Dg. 9. Los fotodiodos A, B. e y son usados para recuperar la señal de RF de los datos digitales, que es la suma
°
,
LASER
de las señales captadas por cada diodo (A + B + C + Dl. En cambio el error radial del1RACIGNC surge de la diferencia de leclura entre las señales de los diodos E y r, siendo su valor (r - El. SI no existe error de TRACKING, las señales son IdénUcas en su amplitud y la señal de corrección es cero. SI estas señales no son idénticas, aparecen señales de corrección que pueden ser positivas o negativas y al aplicar esta señal de error al microprocesador correspondiente, se produce la corrección de la desviación. En la fi~ . 13 se ilustra tamb ll~n la situación para la. corrección de errores de foco al producir tensiones de error variables que permiten la corrección del enfoque a través de los circuitos integrados correspondientes. Los sistemas eléctricos de en foque y TRACKING deben Implementarse también con sendos dispositivos mecarncos, controlados por los procesadores correspondientes.
4, Algunas consideraciones sobre el servlce y mantenimiento del Laser El rayo Laser usado en los reproductores de CD llene su emisión lumínica en una longitud de onda de 780nm, quiere decir en la parte invisible del espectro. Por este motivo es imposible ver Si el Laser emite correctamente sus radiaciones, al menos no es posible por simple óbservación de la misma. Más aun, tratar de hacer esto implicaria un peligro que ya hemos mencionado. Por eso conviene disponer de un detector de rayos infrarrojos cuyo circu ito es sencillo y surge de la !lg. 14. Se utiliza para este delector un fototransistor sensible a los rayos infrarrojos detlipo TIL 81, TIL64, TlL66, TIL 67, BPY 62, BPX 38, BPW 30, BPX 25A. BPX 59. CLR 2050. CLR 2060. CLR 2081. CLR 2180. CQY 99, ECG 3031. ECC 3032, ECC 3036 u otro si-
milar obtenible en ptaza en la actualidad. Como diodo em isor de lu ;l, (LED] se
33
pueden usar los tipos TIL 2168, TIL 216-1, ECC 3007, ECC 3006 o cual-
quier otro similar con irradiación lumínica roja. El conjunto 110 es crílico y se observa que existe un amplio surtido poSible de diferentes marcas. El conjunto de fototransistor infrarrojo, LEO, reslstor limitador de corriente y pilas, se monla dentro de una cajita de tamaño adecuado y que está. determinado más que nada por las pilas. El transistor y el diodo LED deben montarse en lados opuestos de la caja, ya que el primero debe penetrar dentro del equipo, mientras que el segu ndo debe estar orientado hacia el tecnico para su observación. El valor del resistor debe dlmenslonarse de acuerdo con la tensión de las pilas y el marcado en el circuito es adecuado para una tensión de 6 vol!. Para el uso de baterías de 9 volt conviene aumentar su valor para asegurar que la corriente cirCulante no supere los 20 a 30 mA. Debemos señalar que en la mayoría de los reproductores de CD el Laser se enciende sólo cuando el compartimiento del en está cerrado, moUvo por el cual resulta necesario ~en~añar· al Interruptor de se~urldad que, desde luego, debe ser localizado en primer termino. La ubicación de estos interruptores no es siempre la misma y cambia de un modelo a otro. A veces es posible activar este Interruptor por un trocito de cartón o una tarjeta que se Introduce: en forma estrategica en la tapa del equipo. A veces es más conveniente efectuar un puente u otra conexión. Se usa el probador de Laser enfocando el fototransislor conlra el pick up óptico y cuando se activa el Laser, tamblen debe Iluminarse el LED. Se puede verificar el funcionamiento del probador primero con un equipo en perfectas condiciones de operación. Este probador sirve desde luego para toda aIra fuente de rayos Infrarrojos, como por ejemplo, para los controles remotos infrarrojos de reproductores de CO, centros musicales, videograbadores y televisores. El costo de su construcción es infimo. O
MONTAJES
DIGIGRATEL GRABADOR PARA TELEFONO CON TIMER YRELOJ DIGITAL El teléfono suena y usted atiende: a partir de ese Instante se está grabando todo. Al mismo tiempo, un reloj marca el tiempo y la duración de la conversación. Usted cuelga: el grabador se desconecta, el reloj congela la cuenta y, después de cierto tiempo, todo el circuito se autodesconecta. Todo esto automáticamente. Por Lu~ Fabio C. Pinlo
oy, prácticamente, el teléfono forma parte de nuestro hogar. Cada dia que pasa. su ut\l!zaclón se vuelve mas necesaria. Pero oon el trajín diario, casi nunca
H
'"
estamos en casa cuando nos llaman. Un papel anotado con la llamada nunca pasa todas las Informaciones, y a veces hasta es olvidado. Otro problema es la cuenta telefónica de fin de mes. No son raros los reclamos de llamadas 00 efectuadas, o con tiernJXls más largos, que pueden ser l'Obradas por un error cualquiera. Buscando alender a los dos problemas, creamos el D1gtgratel. Este aparato actuamo jW1tO con un grabador (fi~ura 1) puede tanto grabar los mensajes dejados durante el dia. como medir el \lempo de sus conexiones telefónlcas. El Digigralel puede también grabar el nümero de teléfono con el que usted se conecta a través de los pulsos. Cuando usted llega. basta pasar la dnta y escuchada. OLTa aplicación del Diglgralel es romo espía telefónico: se lo es· conde y al fin del día pasa la cinta para saber quién está hatiendu llamados Innecesarios, El Dlgigratel podri ser utilizado también por la policia en casos de secuestros, pues generalmenle. el contacto con la fa·
mIda es irrisoria, y el mtsmo se autodesconecta al final de la comunicación. Anles de continuar recordamos que en algunos lugares es necesario el permiso de la compañia telefónica para operar esle tipo de equIpo.
Cómo Funciona Cómo acoplar el DIgIgratel a un grabador,
. Pulsos provocados por los números 4 • 3 • 2,
mm" de la virtima se hace por via telefo·
ruca. Como el lcdor ve. las aplicaciones van desde las más cotidianas hasta las más fantasiosas. y seguramente a los más ingeniosos se les ocurrirán otras JXlsibilidades. Otra venlaJa del aparato es que.en la condición de espera, la corrienle consu ·
34
La tinea telefónica está poIari7.ada con una tensión de aproximadamente 48VDC. mIentras ellelHono está en la horquilla Al retirar el teléfono de la horquilla. esa tensión cae a cerca de !OV, debido a la entrada del aparato en la linea. Cuando discamos un numero, ocurre la vuelta de la tensión de 48V. Por ejem· plo. discamos el numero 4 ·3~2. Entonces tendremos pulsos con la pausa, como muestra la figura 2. Basados en esto. podemos grabar es· tos pulsos y decodificarlos para delenninar el numero discado. Para facilitar el estudio mostramos el diagrama de bloques del aparato en la fl· gura 3. La fuente de alimentacIón formada por TI, DI, 02. el, C2 y el-7 genera una tensión regulada de IOV. El bloque deco· dificador de llamadas telefónicas está consllluldo por 94, Rl, Y RIS, que forman un divisor de tensIón.
DIGI G RATEL
.
CIRCUITO DE CONTIIOL. P,fIRA EL ORAIIAOOR
"
I-----t----,----'
!
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3/e
.
ble ) para la cuenta. El bloque fuente de alimentación del reloj está formada por el tempori7..ador Imultivibrador monoestable) del 556 que controla la alimentación de los otros blo-
del Digigratel.
de
0 51
La señal del colector de Q4 es aplicado al circuito de control del grabador que conecta o desconecta el motor del mismo a lraves de la entrada REM. CS, C6 y R16 forman un nuco para atenuar d nlvel OC de la línea y dejar pasar solamente el ni· vel AC, o sea, la banda de frecuencia de la voz. En la figura 4 tenemos el circuito complelo del Dlg!grateL CI-2 es un 556 que en este circuito posee las funciones de un multivibrador astable y monoestable. Cuando hay una llamada, el pln 10 del 556 queda en nivel alto, autorizando al generador de dock (multivihrador asta-
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'" ¡ '"
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Esquema completo del Digigratel.
DS\ . DS~
E
053
MC 0 1 98~
R31
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R37
7 .180(1.
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fNTR"OA DE IoIICAOFONO DEL (l,R"'-D"OOR
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35
DIGIGRATEL
o
8888888
o
ques del reloj a través del feIe tI. Cuando el telCfono está en la horqui· lla, 94 y 92 no conducen, fonando el pin 6 del 556 a nivel aIlo. Este pin fuerr.a la salida del monoestable a cero lo que conmuta el relé, desconectando la alimentación del reloj. El tiempo calculado para el congelamiento de los displays al término de la co-
nexión es de aproximadamente 30 segundes de acuerdo con los componentes usados. En caso que usted desee alterar ese Uempo, basta trabajar con el valor de R7 Ó C4 por la (FOR\1ULAl: Te = l,LR7.C4
donde: Te - tiempo de congelamiento en S R7 - resistor en ohms C4 - capacidad en farad Pl es un trimpot común o multivueltas, que ajusta la frecuencia del reloj en lHz.
Placa de los displays.
36 SA ¡; E~ E ,'D ~'C A ,\'t;
DIGIGRATEL
o
o
(.) ENCHUf'E(PlUG) COIoIUN
"
ENTAADA REMOTA DEL GRABADOR (b) ENTR.o\OA DE MlCROfONO oel GRABADOR (o) A LA UNl::A TElEFONICA
El CI-4 es Wl4026(contador/decodificador BCD) que acciona el display de las unidades de segundes y. al mismo Oempo, divide por 10 la frecuencia de entrada del segur.do contador. D5, D6 YR6 hacen la c\:enta hasta 6 del segundo contador, mientras D3 y DI¡ protegen las entradas del resel y dock del
mimo El LED 1 lndica que el aparalQestá coneeiado y los LEDs 2 y 3 guiñan en la frecuencia de IHí';. S3 es una llave que maniiene el reloj coneelado en la posición ON y desconectado en la posición OFF, manlf:Olendo solamente el grabador fu ncionando.
tercer contador. CI-5 y CI-6 son decodIficadores/exci-
Montaje
tadores del tipo 451 1 Yaccionan los displays 1 y 2 que son del Upo cátodo co-
En las figuras 5 y 6 mostramos la dispcsición de los compGncntes en una placa
37
de circuito impreso. Preferimos colocar los displays en una placa separada, para que pueda fijarlos en el panel de una caja con más facilidad (figura 7). En el montaje, todos los reslstores son de 1/8W excepto RIQ, que debe ser de O.5W. Los capacttores electrolilicos dcben tener tensión de trabajo superior a 16V, mientras los transistores son de uso general como 8C548 y 8C558. CI- I es un regulador del tipo 7810, pero a falta del mismo se puede usar un
DI G I G RAT E L
PLACA DE
OISPL,lY
l Instalación del Gravito dentro de una caja PB209.
7809 en serte en un diodo IN4002, como muestra la figura 8. Tl es un iransformador de 9+9V x O,SA mientras DI y D2 son diodos veri.f¡· ,i '
cadares de uso generaLcomo lN4002. n es un fu sible de O.5A que debe ser colocado en un soporte apropiad:J. KI y :<2 son re les Mclaltex del Upo MC2RC IOOG, pero equivaler.les c microrrelCs tambico sirven, Todos los Cls deben ser dolados de zxalos. Para la cene-
Prueba y Uso
Para probar el aparato neccflita identificar los terminales de la linea telefónica, lo que se puede hacer con lin multimctro o con el circuito de la figura 10. En seguida, conecte los tenninales del xión de la placa de los displays con la aparaio y conecte los plug de MIC y HEM placa. suelde cada número en su respec- del grabador cuidando de no invertirlos. Ahora conecte el Diglgratel [debe encentivo par: por ejemplo. 1 ccn 1; 5 con 5... Los plugs para el grabador son peque- derse el LED 1) Y apriete la tecla de graños (para la cnirada remota) y medianos bar del grabador. Saque el teJHono de la cen cab!e blindado para la entrada MIC. horquilla: el grabador debe grabar los rui En caso que Sil grabador no posea la dos de la conversación y el reloj debe coentrada IlliMO'E (que no es más que una menzar la cuenta. Después de un cieno llave en serie con el molor del grab<>.dorl, tiempo (un minuto, por ejemplo) cuelgue áhralo y haga la alteracIón de la figura 9. el teléfono: el grabador deja de grahar y el
L/STA DE MATERIALES Cl-1- CA 7810 ó 7809 - regulador de tensión " Cl-2 - HE 556 - doble circuito integrado 555
". CJ.3 · ca 4518 - doble contador tipo BCD .:¡ CJ.4 - CO 4026 - contador/decodificador CI·5 y CI-6 • CD 4511 • decodi/lcadorlexcitador OS1, 052, y DS3 - display tipo MCD 198k o equivalentes Ql, Q2 Y Q3 - BC 548 - transistor NPN de uso general Q4 - BC 558· transistor PNP de uso general Tt- transformador de ll0/220Vy secundarlo de 9+9V xO,5A Kl y K2 - MC2RC1006 - relé Meta/tex para 6V o equivalente D1 y 02 - 1N4002 - diodos rectificadores de silicio 03, 04, D5, 06, 07, D8 Y D9. lN914 · diodos de conmutación rápida el . 47qJ.F x 25V - capacitar electrolítico e2 - 220nF - capacltor cerámico o de poliéster .,:;:/ C3, C4 - ,10¡!F x 25V - capacitar electrolltico <};.>cs, C6 - l00nF· capacitar cerámico o de poliéster ,." , Rl • 3900. - resistor (naranja, blanco, marrón) R2 - 1&Xl - reslstor (marrón, gris, marrón) R3· lk· reslstor (marrón, negro, rojo) R4 - 68k - resistor (azul, gris, naranja) R5 - 4,7k - resistor (amarillo, violeta, rojo) R6 - 8,2k - resistor (gris, rojo, rojo) i:' R7 - 2,7M - resistor (rojo, violeta, verde)
RB Y R13 - 15k - reslstor (marrón, verde, naranja) R9· 2,7k - resistor (rojo, violeta, rojo) R1D - 120n • resistor (marrón, rojo, marrón) Rll • 3,9k • reslstor (naranja, blanco, rojo) R12 - 22k· resistor (rojo, rojo, naranja) R14· 6BOk· reslstor (azul, gris, amarllJo) R15 ~ 2,2M· reslstor (rojo, rojo, verde) R16 - 150n - resistor (marrón, verde, marrón) R17, R18, R19, R20, R21, R22, R23, R24, R25, R26, R27, R28, R29, Y R30· 1,2k ~ res/stores (marrón, rojo, rojo) R31, R32, R33, R34, R35, R36 Y R37 - 18lK1. - resistares (marrón, gris, marrón) PI • 10k • trimpot común o rnultlvueltas LEÓ1 · led verde común LED2 y LED3 - leds rojos de alto rendimiento tipo SLR54 URC
Fl • fusible de O,5A con soporte SI . interruptor simple S2 y S3 -llave H·H mini 1 enchufe hembra pequello (remoto del grabador) 1 enchufe hembra mediano (entrada del micrófono)
Varios: caja para montaje tipo PB209, placa d6 circuito impreso, disipador para el 7810, cable de fuerza, cables, estallo, etc.
38
DIGI GRATEL
I ,
7 II O ,
,
, • ,
•
I
'"
~
ENe'END"
..,
lN400 2
\I ' 9ClOV
Modo de improvisar un 7810.
Cómo identificar el terminal positivo de la linea r.l.fónica.
"'LTE~"'CION
ANT€S
So'I.IO'" OEl PUEHlE Del GllAlIoADOR
SALIDA DEL PUENTE DEl GRASAOOO
Alteración para la entrada REM (remota).
39
reloj congela la cuenta del tiempo. Despues de aproximadamente 30 segundos (Uempo suficiente para que usted haya anotado el horado), todo el drculto se autodesconecta y queda a la espera de otra conexión. Para ajustar la precisión del re· loj varie PI hasta que en la salida del pin g de] C1556 tengamos UIz. 10 que puede hacerse comparando la cuenla del reloj con la de un reloj de pulsera. Usto, su Dlglgratel puede comenzar a serie útil. O
MONTAJES
BOOSTER PARATVYFM El circuito que presentamos refuerza las señales de la banda de FM y también de fus canates bajos de VHF. SI el lector tiene problemas de recepción, relacionados con la transmisión de la señal en un cable largo o bien con el propio sistema de antena usado, este circuito puede ser la solución que busca
Por Newton C. Braga
l uso de un ampliflcador de antena o booster para FM o VHF puede solucionar algunos problemas de recepción siempre que se 10 instale convenlentenrnle. De hecho. no siempre la recepción de señales debiles se puede solucionar con este tipo de equipos. Por lo tanto, antes de dar nuestro proyecto. explJcarcmos cuando usar el booster, para permitir que el lector pueda saber 51 este proyecto es O no la soludón de su caso. El circuito es alimentado por la red local, con un bajísimo consumo de comente, y proporciona un aumento de algunos dE en la señal recibida, mejorando la capackiad de excitación de su sintonizador de FM o receptor de 1V. Se usan dos tran sistores de bajo costo y los dernas componentes se eneuentran con facilidad en los eúmercios espcCla1I7.ados.
será de..'\
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UOVllll/04I1V100 ....... PUfrtaoo
JUNTO COti LA
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largo.
Cuando usar el booster
I
Para que pcxIamos amplificar una seftal de FM o 'IV hay que tener en cuenta el mo en que la misma llega a la antena. Si la señal no llega a la antena o bien ll.ega muy débil, tendremos 00s tipos de problemas. En el primer caso, sI no hay señal
no hay nada que amplUka r, y el booster simplemente no fun ciona. En el segundo caso, si la señal llega muy débil a la anlena, con una Intensidad que se acerca al propio nivel de ruido tiatural de la atmósfera. el booster amplificará ¡.anto el ruido romo la seli al. y el resultado
42
Otra aplicación, que pennlte la instalación del booster junto al televisor, es la siguiente: la señal que llega hasta la antena es relativamente débil. pero todavía lo bastante fuerte para no necesitar una ampllftcaclón junto a la antena, por no haber pérdidas tan grandes en el cable, ya sea debido a su pe. queña l ongitud o a otros factores. Sin
B OOS T ER
PARA
enilargo. la señal no es s unclenle~nle
TV
cada para el televisor vía capacitar C4. Este componente no es critico, conslstlendo en aproxlmadamente 15 espiras de alambre fino (24 a 28 AWG, o sea O,51 06mm a O,3211mm de diámetrol sin núcleo en horma con diámetro de 5mm Un choque comercial (micro choque En este caso, usaremos el booster del mismo vaklr o valor próxlm allndiJunto al receptor (televisor o receptor de cado) debe funcionar perfectamente. FM) de modo de compensar un poro la Los diodos O I Y 02 en la entrada pequeña Inlensidad de la señal elevan- del circuito fonnan un sistema de prodala al punto de que ocurra la excita- tección contra descargas eSlaticas, evición de los circuitos. tando daños a los transistores en caso SI el lector llene uno de los proble- que se produl.can las mismas, princimas en que el booster puede ayudar, pa lmente en los días de tormenlas entonces su IOOntaJe es digno de tenerse eh!:clrlcas. .# Los enchufes de entrada y salida deen cuenta. ben ser de acuerdo con el tipo de cable Como funciona usado en la conexión de la antena y del equipo receptor. El CITcullo presentado es simple y La fue nle de aU mentación es exlreemplea dos transistores de RF bastante madamentt' Simple ya que no precisacomunes y, por lo tanto, baratos. Nada impide. sin embargo. que el lector haga ecptrtmenlos con transislores de mayor gananCia. menor nivel de ruido y hasta 1OO!If~R JUNTO Incluso frecuencias de operación más THEV/3Ofl elevadas, extendiendo así la banda de aplicaciones del booster. También recordamos que este cir· culto sirve para opera r con receptores de VHF cuando están conectados a antenas externas. La ganancia del circuito puede scr alterada cambiando el vaJor de e3. Con valores menores para este capacltor podelIDS reducir la ganancia. para evitar la saturación del circuilo en función de la antena y la Intensidad de la sebl con que se trabaja, llevándola al nl>'d kIeaI. Dada la operación con frecuencias elevadas es preciso tener cuidado con el Iay-out de la placa y, principalmente, con componentes más sensibles a altas frecuencias, OOIro por ejemplo: los capacitares que debem ser todos ceramlcOS, excepto C6 que es un electrolítico comun. El choque de RF (Ll) sirve de carga para el Circuito ampUflcador, perwJtiendo asi la exlracdón de la señal ampliflfuerte para excitar los circuitos dellelevisor (porque este es antiguo o del Upo poco sensible) o del slntonil.ador de FM (el medidor de inlensidad de señal casi no sak: de cero en la ~ l acl6n Que se desea oir y la conmutación del decodificador tslcreo fallaJ.
~~
43
FM mes una tensión regulada. De esta forma tenemos solamente un transformador, dos dIOdos y el capacitar de filtro. Como la ctlrrlente consumida por el slslema es muy pequeña, el cable de conexión de la fuente al booster puede ser largo , 10 que posibilita su InstalaciÓn junto a la antena.
Montaje En la figura 4, tenemos el diagrama. completo de nuestro booster, observándose que la fuente de alimentación está separada. La placa de circuito Impreso para este proyecto, cuyo lay-out debe ser lo más cercano posible al sugerido, aparece en la flgura 5. La fuente de alimen tación tiene el circuito completo que damos en la figu-
ra 6. La bobina LI llene las caracterísUcas dadas en el ítem anterior del articulo. mientras el transformador de la fuente debe tener el prtmar10 de acuerdo con la red local y el secundarkl de 9+9V con por lo menos IOOmA de coniente. Los translslores originales son los BF494 pero se puede experiIlK!ntar sin problemas con cualquier tipo de RF para VHF como el BF495, FIBO, etc. Los electroliticos tienen una tensión de trabajo de 16V y los demás capacllores son cerámicos de buena calidad. Los reslstores son de 1/8 ó 1/4W y 10s diodos de la fu ente pueden ser rectificadores de la serie I N4002 o de mayor tensión. Los diodos de la entrada de senal son de siliciO de uso general como los lN4148_ las conex}ones de entrada y saUda de senal deben ser bien cortas y con enchufes apropiados. SI el aparato fuera Insta lado junto a la antena debe colocárselo en una caja bien hermética para evitar la acción de la lluvia. El cable de conexlón de la fuente al aparato puede ser comun (no necesita ser blindado). Un cable paralelo Otrenzado 22 sirve perfectam~ nte para este fin y no hay prácticamente limite para el
BO OSTER
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9+9V. ..¡..c;1"' OOO ~ * \ 1'''
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1'" 400l "
largo máximo usado. Para una instalación Junto al aparato. se puede emplear una caja plástica y en el caso de un FM podclroS hasta sugerir el uso de una ant ena telescópica en la entrada, con)) muestra la figura 7, obten~ndose con esto una "antena ampUlJeada".
Prueba y uso la prueba del aparato es muy simple: basta conectarlo en la entrada del televisor o FM, según el caso que se desee resolver ijunio a la antena o junto al aparato· ver texto) y vcr'Jlcar los resultados. SI no oculTe una rocjom de la manera esperada, verifIque entonces si la solución a su problema realmente no depende de un booster. Comprobado el funclonamlc.!l:o, sólo rtSla pensar en. la !nstalaclón def:nUiva. Use cables de buena calidad en la transmisión de las senales. para que no ocurran atenuacJones o fantasfI'.as. Observaroos que este tipo de circuito no soluciOna problemas de fan tasmas de determInados tipos. O
LISTA DE MATERIALES
01· Q2 =BF494 ó equivalentes · transistores de RF 01· D2 =1N4148 6 equivalentes· diodos de silicio D3· D4 =1N4002 6 equivalentes· dicx!os de silicio T1 =transformador con primario de acuerdo con la red local Y secundarkJ de 9+9Vx 1DOmA K1 =10¡!H· ver texto RI • R2 =10kQ resistores (marrón, negro, naranja) R3 =6k8 resistor (azul, gris, rojo) R4 =560Q resistor (verdd; azul, marrón) RS =1kS resistor (marrón, verde, rojo) el . C3 = 101lF: capacitores cerámicos C2 =1ODpF· capacitar cerámico C4 =33pF· capacitar cerámico CS =10pF· capacitar cerámico C6 =1~F x 16V· capacitar electrolítico e7 =fOOnF· capacitar cerámico CS =fOO~F x 1BV • capacitor electrolíUco 51 =interruptor simple Ff =2S0mA . fusib le J1· J2 enchufes de entrada y salida (ver texto) Varios: placa de circuIto impreso, caja para montaje, cable de alimentación, soporte para fusible, alambres, estaño, etc.
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44
MONTAJES
FUENTE CON PROGRAMACION DIGITAL.
Describimos una interesante fuente de alimentación cuyas tensiones de sao lida en la banda de 1,2 a 30V pueden ser programadas por medio de una llave de 4 ó más posiciones o por vía externa con señales lógicas TTL, CMOS o incluso de contadores y secuenciadores, para una capacidad má· xima de corriente de 3 ampare. Las posibilidades de uso de esta fuente en el taller o en automatismos son ilimitadas. Por Newton C. Braga
as fue ntes de al!mentaclón son equipamientos Indispensables en los bancos de trabajo de talleres
L
electrónlcos. Sin embargo, la mayoría de las fuentes que se describen en publicaciones especlaJlzadas son dispositivos simples que proporcionan tensiones va· riables. en la franja de valores que nOTmalmente utilizamos en trabajos con inte-
grados y transistores. En cambio, son raras las fu cnles que
tengan recursos adldonales como controles externos. programación. y que lrabajen con corrientes tan elevadas como la que describimos en este artículo. Nuestra fuente presenta caracleristi· cas de una fuente común unidas al hecho de que podemos preprogramar las leosio-
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OperacIón con programación ex/ema.
nes mas usadas que seran entonces seleccionadas en la saUda por medio de una llave rotativa o bien por medio de comandos lógiCOS externos que tanto pueden provenir de circuitos digitales (CMOS o 11'U como de un circuito microcomputador, CQmo muestra la figura l. En la versión básica tenemos 4 entradas de programación, o sea. podemos programar hasta 4 tensiones. Una quinta JXlsición es reservada para un comando o ajuste manual de tensión máxlma o de vari ación en l a banda continua de O a 30VadmlUda por el circuito. Se pueden agrcgar otras> entradas de programación sin modificaciones en el cir-
• Pasos de programación: 4 • Tipos de comando externos: nave, TI1.. o
CMOS Cómo FuncIona En la figura 2 tenemos un diagrama en bloques que representa nuestra fuente de alimentación. En la entrada leremos el circuito que baja la tensIón, recUfica y filtra de manera convencional, usando para esto un
cuito angina! .
panel que contiene Led Informa al usuario la programación que está siento activada o la modalidad dc funcionamiento. Damos también un circuito externo que permite conmutar las tensiones de salida en pasos programados por simples pulsos. Un
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SELECCION , ~~
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Características • Tensiones de entrada: llO!220VCA • Banda de tensiones de salida: 1,2 a 30V • Corriente máxima de salida: 3A
46 SAllEl
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CA '1' 09
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Diagrama en bloques de la fuente.
1 FUENTE
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DIGITAL
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Disposición de Jos pins de la cubler· ta TYcircuito tlpico del LM350T.
transformador, diodos y un buen capadtor de nltro. El transformador indicado tiene secundario de 20~20V 10 que permite llegar hasta cerca de 30V en la saMa. pero el integrado LM350 puede operar con hasta 37V de entrada. 10 que nos lleva a un transformador de hasta 24V de secundario. También se pueden usar tensiones
mas bajas, en caso que el lector no neceo sUe limites superiores de operación lan a1los. La tensión mínima de entrada en el integrado admitida es de 'TV lo que nos lleva a una tensión mínima de transrormador derN. El capacltor de fil tro también puede ser mayor [4700)lF Ó IO.OOOI1FI en caso que deseemos un mtrado mejor. La corrlenl e rectificada y filtrada es llevada al drcuito integrado prtndpal (el· 1) que consiste en un LM350T que debe ser montado en un buen disipador de calor. En la figura 3 tenemos la dIsposición de los pins y el circuito típico del LM35ar. Este inlegrado puede proporcionar lenslonesde saUda de 1.2 a 35V en su sao lida. ron corrientes de hasta 3A segun programación hecha por un divisor de tensión en ellermlnal de ajuste (adj). Teniendo en cuenta nuestro circuito principal. Yapenas RI y P5. el ajuste de P5 determina la tensión que se mantendrá. estabilizada en la salida. Con resistencia nula tenemos 1.2 en la sallda (menor tenSión) y con resistencia máxima. tendremos la tensiÓn mAxima. a1go alrededor de
_... Circuito comp leto del apara to.
2V menos que la tensión aplicada en su entrada. En este punto del circuito conectamos el bloque de control digital de nuestra fuente. Tenemos entonces 4 transistores (o mas) que poseen en los circuitos de rolector tlimpols de IIpo multimeltas que son ajustados para obLener tensiones Intermedias entre J .2V y la mayor tensión de sallda que ya estará: ajustada en P5. la polarizactón de base de cualquiera de los transistores. lIevimdolo a la saturaCión. hace que tengamos en el circuito la resistencia equivalente prúcUcamcntc a la del !rimpo! en el colector y, por lo tanto, la salida del inLegrado p.:1s.'U'á a tener tcnsión programada.
47
Tenemos dos posibilidades de programación para este bloque: externa e interna. Para tener la programación Interna basta selecdonar una de las 4 posidones correspondientes de la Uave 53. A partir de una fuente adicional regulada de 12V tCI-2) lenemos la posibilidad de polar17.aT secuencialmente las bases de los transistores hasta la saturación y al mismo tiempo activar los Led indicadores corresporxlientes. Con esto, ¡xx!emos seleccionar con preciSión las tensiones preajustadas en los trlmpots. Tenemos también en este punto una salida adicional disponible de 12V con corriente de hasta lA para alimentar paralelamente cualquier otro circuito. La programación externa se hace ne-
FUENT E
DI G IT AL Ya.'1 do la llave 5.1 a la posición 5. cuando las entradas A. B. e y D quedan liberadas
para la apllcadón de señales externas. El loo 1 (EXT) estará encendido en esta posición de la llave Indicando que el programa.
es eldemo. Los transistores podrán ser llevados a saluraclón con el nlvel alto de salidas TIL o CMOS. sin problemas , y los Led correspondientes se encendenin con estos niveles. Para TfI~ el brillo en la programaoon sera bajo, pero cm: sal!éas CMOS entre 9 y 15V el bIillo será oormal.
t
Una posibilidad Importante de uso para esta fuenle esta en la programación por drcuiios secuenciales. I-:stos CirCllItOS pueden ser activados manualmente , por au~omaU smos, o incluso de forma riimacia. Daremos en la parte prácUca esquemas de cómo hacer esto.
Montaje En la figura 4 tenemos el cm:ulto rompicio de la parte básica dt la fuente de alimcnlac!ón con 4 entradas de programaetón. La disposición de los cOmponentes menores en una placa de circuito impreso aparece en la figura 5. Observe que los dos ctrcu:tos integrados deben ser montados en disipadores ce ea:cr. Los trimpols deben ser mulUvueltas para mayor precisión en el ajuste de las tensiones de salida. Para P5 existe tanto la pOSibilidad de usar un trlmpot multivueltas ¡tensfón máxima fija) como u n poienclómeiro común para variar la tensión continuamente en la sa1lda. sin pmgramaclón. El transform ador tiene bobinado primario de acuerdo con la red local y secundarto de 12+ 12 ó 22+22 ó 24+24V con comente de hasta 3A. l..os d:odos rectificadores son pala 50V con corriente de 3A o mas. 1.os leds son rojos y verdes. según la indicacIón. y los resistores de l/f!W 6 1/ 1W con 5 a 20% áe tolerancia. El capacitor de filtro e1 puede teocr va lores qu e oscil en enlre 2.20 01ll" y lC.OOO¡.tF Ysu tensión de trabajo depende del secundario del lransfonnador. Sugert-
R1 • 1110 ~E:02.
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Placa de circ u/lo impreso.
48
FUENTE
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DIGITAL
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HT ~ lZY
L~VE
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52
DE PFOGAAI
Ejemplo de llave para programa. •
mos una tensión del orden de 2 veces la del secundario, ya que teniendo en cuenta el valor de pico de la tensión rectificada, tenemos que dar un cierto margen de seguridad a la operación del componente. Los trimpots de PI a P4 son del lipo multivueltas de modo de permitir un ajuste de tensiones con mayor precisión. Los transistores son del tipo BC547 para tensiones de secundario del transformador por aniba de 15V. Para tcosio-
11
G
o
Programación secuencial manual Programacifm secuencial manual.
con 5' posición en tensión máxima.
nes menores puede usarse el BC548. El conjunto puede ser alojado en caja pláslica convencional con el int egrado el-
polartdades y para la programación, enc.llUIes banana \l otro tipo de conector, como por ejemplo para micro (centronics) en caso que ésta sea la modalidad de programación externa deseada. La llave 53 puede ser rotativa de 1 polo x 5 ó más posiciones {según la cantidad
1 colocado en el disipador de calor en la
parte externa.
Para la salida usamos bornes aislados en colores que permitan diferenciar las
49
FUENTE
DI G I TA L
de tensiones programadas) o bien del lIpo dores deben encenderse. Colocamos ende programación por panel digital. con 1 tonces la llave 51 para la posición externa polo y tantas posiciones como tensiones (EXl1 y ajustamos PS. deseemos programar. según muesHa la fI· La tensión en la salida debe variar entre 1,2V y un rnciximo que depende de TI. gura 6.
Para las pruebas y ajustes es Interesante conectar en la salida de la fuente un multirnelro en una escala de tensiones que pennila lecturas hasta el valor máximo prevlsto para la salida. Conectando la fuente. los Led Indica-
circuito.
de sallda.
Ajustamos entonces P5 para la tensión maxlma de salida. o sea, deseada cuando 00 hay programación externa [niveles ló' glcos de A. B, e y 0 =0000). Si P5 fuera un potenciómetro, debe-
Pasamos después la llave S3 a las olras poSicIones y ajustamos los trimpots correspondIentes. Con esto la fuente estani lista para su uso. Para seJeecionar la tensIón de salida en los valores preprogramados manualmente basta actuar sobre S3. En la posición externa. sin nada conectado a las entradas A. B, e y D. o con I_odas en el nive1 bajo terx!mos la tensión de saMa máxima. Para programar externamente basta aplicar nlveles lógicos en las entradas correspondientes de modo de saturar los transistores (alto). El ejemplo de programación se muestra en la Tabla l. Si dos entradas son llevadas al mismo tiempo al nivel lógico, la tensión de salida sera menor que la programada por cualquiera de las dos posiciones. En la figura 7 tenemos un circuito de accionamIento secuencial externo con el 4017, en el que pasamos de una función a otra con un simple toque en el IntemJplor de presión. Con el uso de un res!slor de 2M2 6 4M7 para RI podemos hacer el accionamiento por un sensor de toque. Este circuito tiene sólo 4 salidas que se repiten en seruenda. Sin embargo, podemos obtener la posición de neutro o tensión máxima con el Clrcullo de la figura 8. Este circuito tiene también un led indicador para la posición de tensión máxima cuando los nlveles en las cuatro entradas sean 0000. ATENClON: Para usar la fuente observe la polartdad de la carga y nunca haga la conmutación con la misma l.'Onectada. Entre el pasaje de una tensión a otra ocurre una suba hasta el valor máxlmo programado. Siempre haga las conmutacIones con el aparato aUmentado desconectado. O
Tabla I TENSION DE SALIDA
ENTRADAS
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o
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, 2,0
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o
o
o
o
o
o
o
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lema. A continuación, para
hacer la programación, colocamos la llave 53 en la poSIPara un transformador de 2ü.;.2QV este ción 1 y ajustamos P4 para la primera máximo debe estar entre 28 y 32V. Con tensión de salida. que debe ser siempre esto comprobamos el funcionamiento del mayor que 1.2V y menor que la m3:Jdma
Prueba, ~ustes y Uso
A
mos recordar que el mismo debe eslar en el máximo cuando haya programacioo ex·
15,0
o
24. 0
LISTA DE MATERIALES
eJ.1- JJI350T - clfC!Jlto Integrado regulador de IensiM C¡"2 - 7812 - circuito integrado regulador
'eH! lens/M Q1 a Q4 - BC547 6 equivalentes - transistores NPN de uso general DI y D2 . SOY .r 3A - cIiodo51ecflficadores de silicio , ,LED1 a LED5· Led comunes (rojos y verdes)
FI · fusible de lA T1-tramlonnadotcon primario de ,lCuerdo con la red local y secundarlo de "20+20V x3A - ver texto "'51 • Interruptor simple 52 ./~'" de lenslón (1 pDID x 2 posiciones)
53 -llave de f polo x 5 posiciones - ver leX/o
"", aP4· 10k -trimpots mu/üvueltas
(lIT20 Phi/ips) P5 - 10k - " iropo!s mu/l/vueltas o potenciómetro Cl - 2.2OO)iF a 10.00(J,J.F x SOV<':. capacitar electrolítico - ver texto C2 - I~F x f6V - capacitar electrolítico C3 - ,~ x 35V - capacitar electrolmeo Rt -220 ohm x f/8W - resistor (rojo, rojo, marrón) R2 a R5 -10k x 1/8W -res/stores (marrón, negro, naranja) R6 a R10 - '" x f/8W - reS/Slores (maITÓn, negro, rojo)
Varios: placa de circuIto impreso, disipadores de calor para Jos Integrados, bOrnes de salida tNogramaciÓII, botones para las naves, soporte para fusible, caja para 'montaje, cable de alimentación, cables, estalio, elc.)
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50
MONTAJES
DETECTOR DE POSICION Existen aplicaciones en la industria, en la investigación cientilica o hasta en el hogar, en que la posición de un objeto debe ser usada para disparar algún tipo de dispositivo de aviso o un mecanismo. Esto puede suceder con boyas, puertas, piezas de máquinas y en muchos otros casos. Los circuitos detectores de posición que describimos en este articula, pueden ser muy útiles para el lector que está necesitanlio una solución rápida para este problema. Por Newton C. Braga
na boya que alcance una cierta altura en un tanque, una balanza que se mueve, son algunos de los ejemplos de dispoSitivos que -se pueden usar para acUvar circuitos electrónicos, a traves de sensores de poSición. En ellaboralorio de investigación, un objeto que cambie de posición en lUla caida controlada o bien una baJ3Jl7a o dlspo· sltivos activados por animales (cobayos) pueden ser usados para activar dispositivos electrónicos de registro. alarma o incluso de realimentación segUn un programa.
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En el hogar. la disposición de una puerta puede ser usada para disparar alarma y en la industria la posición de una pieza puede usarse para acusar el comienzo o final de ftulc!onamiento o bien para disparar una alar ma , detectando una anonnalldad. Estos son apenas algunos de los eJemplos de dispoSitivos que pueden ser con· trolados por sensores de postción (fl~ 1). Los tres proyectos que describimos en este articulo usan romo base potenclóme· tras comunes como sensores. Estos Lle· nen la ventaja de poder ser fácnmente acoplados de {amia mecánica a los Sistemas conlrolados y Llenen una buena precisión en la determinación de los puntos ,de disparo.
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Acciona miento para un sistema de eje excéntrico.
Modos de accionamiento linea' y angular.
Por airo lado, el uso de un relé permi· • Tensiones de alimentad6n: 6 a 12V Le que la carga controlada sea aislada • Contacto del relé: 6 ampere/25OV eléctrIcamente del cIrcuito sensor y de • Sensor potenciómetro de lOkil a disparo. lo que puede ser muy importante lOOkil por raí'.ooes de seguridad en muchos ca• Corriente de consumo de los circul· tos: 2 a 20mA (sin energIzador o relél sos. Como los potenciómetros pueden ser tanto rotativos como deslizant es. los cir· Cómo funcIona cuHos pueden ser usados para el seosado de desplaz."l.miento lineal (potenciómetros Como sensores de poSIción podemos deslizantes) así como en el sensado de usar tanLo potenciómetros comunes como movimientos o desplazamientos angulares sensores resistivos especiales, dependien(potenclómelros rotativos). según muestra do de la apUcación y de la predslón desela figura 2. ada. Nuestros circuitos present an las si· En un potenciómetro común, la resis~u icnt es caracterisl!cas eléctricas básitencia presentada entre el cursor y uno cas; de los extremos depende del ángulo del
51
DETE CTOR
100 100
DE
P OS I C ION
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"-_-,:;-_ 50
ItoVVIM'ENTO DEL --;;,;;-_ _CURSoR ~) 100
VllriKl6n para un potenciómetro Imea'-
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MEI'IOS ACEPfl\JJoC...
Curva de variación de un polllnciómelro Iogarltmico.
í Sensor de precisión de posición.
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D6tsctor de posición con traba.
cursor en ~ U¡x>S rotativOS O de desplazamiento Unea1 para los deslizantes. En los tipos lineales (Un). la relación es Wlél proporCión dlrttta, según muestra la curva de la figura 3. En los IIpos logarítmicos. esta curva es como la que se muestra en la figura 4. La precisIón de un potenciómetro común es pequeña, pero como el circuito tiene ajustes o medios de hacer una como pensaClón. este problema puede ser fácil· mente superado. a no ser que se emplee un sensor looustriaJ como el de la flg. 5. Damos dos tipos de circuito en este arti<:u~.
Acción de' detector de ventana.
El primer tipo presentado en dos versIones , consiste en un sIstema que dispara un relé cuando el cursor alcanza y sobrepasa una cierta posición. En la primera versión e.x.isle una traba, lo que quIere decir que si aJcaIll.a la posIción ajustada el relé dispara y pennanere as! Indefi nidamente. aunque el potenciómetro vuelva a la poSición encima del punlo de disparo. En la segunda versión, el mi smo sólo se manUene disparado cuando el polenciómelro está en la poslctón por encima del punto de disparo. Si el potenciómetro o sensor vuelve a su poSiC.iÓn original. el relé se desarma En el scgWldo circuito, tenemos el llamado delectar de ·ventana". donde exIste una banda deLtrminada en la cual el relé se mantiene activado, comprendIda enlre dos posiciones del desplalami enlo del cursor, segun muestra la figura 6. Por debajo dellimile Inferior y por encima dellimile superior del aju ste, el relé se mantiene desarmado. En un ajuste fino, el sistema puede ser.us.'ldo para delectar una posición unica bien definida. El ancho de la banda de act uaci9n puede ser alterado fácilmente, lo que garanUla un buen margen de precisión y
52
Placa de circuito Impreso del detector de posición con traba.
además de eso facillta la adaptación del circuito al usa en fines específicos.
Circuito 1 Detector de Poslel6n con Traba El circuito presentado en la fi gura 7 dispara un SCR y, consiguientemente, un relé cuando el sensor de posidón {PI) al· canza determinada posición. Este circuito está dotado de traba, lo que quiere decir que Incluso si el sensor vuelve a la postclón ortglnal, en la banda de no disparo el relé permarx:ce activado. Para desactivarlo es preciso desconectar por un momento la alimentación o presionarSI. Para una alimentación de 12V usamos Wl relé GIRC2, rero.rdando que en el SCR tenemos una pequefia caída de tensión del orden de 2V. La disposld6n de los componentes para este montaje en una pequeña placa de circuito Impreso se muestra en la ng. 8. Los cables para el sensor, conectados en A, B YC pueden ser bIen largos y hasta exJste la posibilidad de que el tercer conduclor IC) sea susliluldo por una conexión a tierra según muestra la figura 9.
DETECTOR
DE
POSICION ,
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USTA DE MATERIALES
Q["010
Sf~SDR
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NIVEL DE DISP,o.RD
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la tierra como tercero.
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Para usar el aparato. coloque Pl de modo
Un sensor de nivel de laboratorio por la posición de una boya.
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HAST"' 5OOm
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Conexión con dos cables usando
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que OCUITa el disparo del rel{: en la posl-
dón deseada. En la figura 10 mostramos un modo
simple de hacer que el circuito dispare cuando se supera el nivel de agua en un lugar, mediante una boya acoplada en el eje de un potenciómetro (PI).
Circuito 2 Detector de Posición Sin Traba El circuito presentado en la figura 11 dIspara el relé siempre que el sensor sobrepase la posición de equilibrio, desconectando cuando vuelva a la posición normal.
El relé permite el control de cargas externas de hasta 6 ampere y la alimentación puede hacerse con tensiones de 6 Ó 12V segun la bobina del relé usado. La elección del valor del sensor y del resistor en serie permite adecuar la banda de disparo del sistema. Con un polenciómelro de lOkn y un resistor de lOkQ o mayor para Rl, por
ejemplo, podemos desplazar la banda de disparo, se~urtmueslrn la fi~ura 12. Observamos que este circuito está dolado de una cierta hislércsis, lo que quiere decir que el punto en que ocurre el disparo en la ida del sensor hacia la re~ión de activación del relé, OCUITe después del punto en que OCUITe la desconexión en la vueHa, según muestra la fi~ura 13. Este hecho se debe a las características mecánicas y magnéticas del relé. La utilización de los potenciómetros de valores mayores , tiende a reducir esta banda debiendo, pues, el usuario elegir los valores experiment almente de acuerdo con la aplicación. En la figura 14 tenemos la disposición de los componentes en una placa de Circuito impreso. El sensor conectado (l los puntos A, B Ye puede ser conectado por medio de cables largos. El cable e puede ser eliminado en favor de una buena conexión a tierra,
Utilizar el aparato es sencillo: basta
SCR - T/Cl06 -diodo controlado sIlIcio (B ODi D1·1N4f48·dlodo de üso general KI- G1RC2 - reJf econ6mtco de 12V o equivalente 51" InterruptOr de plmón PI· 100JcQ· S8l1SOl- ver texto Rf • 47kfl· resJstor· (amarillo,
la, naranja) ' Cl ' l00¡¡F xliV -capacttar eJectrol~ ,
tico ;> , '
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Varios: placa de clrculto Impreso, fuente de alimentación, cables, soldadura, etc_
Placa de circuito Impreso del detector de posición sin traba.
TENSION DISP-"AO
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DESCONEXION
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Detector de posición sin traba.
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B,o,ND,o,S DE ,o,CCKm
Un resistor en serie con P1 cambia su banda de actuación.
53
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HSTERESIS
__-L__- '_________ TENSION
EN EL RElE
Histéresis del relé.
D ETECTOR ,
D E
P OS ICION
LISTA DE MATERIALES Ql ! SC548 Ó «Iu/va~nte -!fans/stOf IIPH de uso general Di · 1N4148 · diodo de silicio ;Kl· GIRCI (IV) oGIRC2 (12V)· relé Pt~ tOkQ a l00It.O.· potenclÓITWtro (se_ de posIciOO) RI • fkfl a fOkfJ.· resislor (mamSn, negrO, rojo) R2 . 1ka· reslstor (marrón, negro, rojo) C/ · lfX\IF xliV· capacilor eleclToIiU· .<
"l •
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I5( N!.OII1
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1N4H6
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Pi'
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'JU$'(~ colocar el sensor de modo que el disparo
"'
ocurra en el punlo deseado.
Circuito 3 Detector de Posicl6n
en la Ventana El circuito de la figura 15 es un detector que actua en una determinada banda, dada por los ajustes de P2 Y P3 según explicamos en la Introducción del articulo. El circuito mantendrá el reJe trabado solamente en una banda de posiciones del cursor del sensor. El amplIficador operaCional 1458 puede ser sustituido por dos operacionales Independ ientes como el 741 o inclu so
'a.i~''''CI458. dcble ampUflcador apeo racioo_ 01, D2 yD3-1N4148-diodos de silicio ,KI· GIRC,.,.lé de12V '''Pt-100kíl· sensor P2 ~ P3 - 100110 - potenciómetros o fn'm· poIS Q1 -BC548 6 equlvalenle · transistor
NPN
;, R1·1kíJ. - resJswr -(marrón. negro, rojo) eJ· IIII\IF IIV· capacJlor eleclTolilia> VBliD$: zócalo para el integrado, placa ~ circuito Impreso, cables, soldadura,
etc
.
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~' -O ,
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Detector de ventaja.
comparadores del li po encontrado en un LM1 39 ó 339. La disposición de los componenles en una placa de ctrcullo impreso se muestra en la figura 16. P2 determina la referencia de tensión para el· la mientras que P3 determina la referencia de tensión para el-lb. En las condiciones de no operación del relé (contactos abiertosllas s.'1lidas de los operackmales se mantlenen en el nivel al lo, Las bandas son determinadas por los ajustes de P2 y P3. Cuando cualquiera de las salidas fu era al nivel bajo, ellIansi¡lor es polruil.ado en la saturación y la bobina del rele es enerp,l7.t"lda, La \'Uella del sensor a la pos!c!ón normal (no energizado) hace que el relé desconecte. Debe ser considerada la hisléresis del relé en la ida y vuelta del sensor dentro de la banda de actuación. Para ajustar el aparato, coloque inicialmente P2 en la posición del cursor en que no ocurra el disparo, manteniendo inicialmente P3 en el cent ro y PI en el centro . Ueve entonces PI a la posición en que se desea el primer punlo d~ disparo y ajuste P3. Hecho esto, lleve PI a la segunda posic!ón de disparo, fijando así la banda de actuación y ajusle n. El cable de conexión a PI puede ser largo yen esLe drcui-
54
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lo la conexión e puede ser eliminada susUtuyendose lUl retomo vía tierra. O
AUDIO
PUAS PARA CAPSULAS FONOCAPTORAS Las púas para cápsulas fonocaptoras, también llamadas "puntas " o "agujas" son elementos esenciales, ya que de ellas depende no sólo la calidad del sonido sino también el desgaste y vida útil del disco, por ser la parte del transductor que está en contacto con el surco del disco. Se los fabrica de distinto material y con diferentes tecnologías en función del uso que de ellas se pretende. En este artículo nos ocuparemos de dar las características de los más conocidos en nuestro mercado, ya que, si bien casi no se emplearon comercialmente aún son insustituibles para uso profesional. Por Horacio D. Vallejo as agujas se fabrican. por lo general.
diamante. por lo cual su uso se limita a cáp-
de un material duro como el diamante
sulas piezoeléctricas para equipos de audio de media calidad.
L
o eI7.aflro.
El diamante time una .,.ida util muy superior {mas de dIez vectSJ pero el costo es
muy elevado, razón por la cual se lo usa en cápsulas magnéUcas que justifican su uso. Pese a ser muy duras son fr3giles. qlledando muchas veres Inutilizadas simplemenle por caer el brazo sobre el disco. El zaUro es más económico. admite muy bien el pulido y posee UII pt.'so especmco
muy pequeño pero !lO tiene la calidad del
Podemos clasificar a las púas según su
fanna. asi [('nemes tres \'ariamcs: . f\¡nlas cónicas . I\mlas f'li pticas
- Puntas multirradi.1les Las puntas cónicas lIigurij. 1.1 son las de lallado más sencillo y por lo lanto las más económicas. La punta termina en un radio esrerico.
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tJ Púa esférica.
Púa e/lptica.
56
La punta elipllca termina en una figura birradlal (figura 21. El eje principal tiene una longiutd de unos 2211JIl y el secundario una lOngitud de unos 1prn. La punta mulUrrad\allfigura 31 se emplea en sistemas cuadrafónlcos pudiendo efectuar lecturas en los surcos del disco superiores a los 40kHz.Obviamente. si bien la púa cónica es la mas económica, es la más inadecuada, ya Que la herramienta Que graba el disco es de forma triangular y graba siguiendo una linea lateral donde la lnfonnaclón Queda grabada en dirección lateral al avance del disco
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Púa multirradial.
PUAS
PARA
CAP S ULAS
FONOCAPTORAS
A
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Como consecuencia del diámetro conslante de la punta y el ancho variable del surco, aparecen distorsiones en la señal captada.
La graduación se efectúa en forma lateral en dirección al avance del disco. ..
{figura 41. con lo cual el ancho del surco no es constante y al usar la pUa ctlindrtca aparecerán algunas distorsiones. Una es debida a que con la punta cónica
bido a las dlferenci3S entre el ancho vaIiable del surco y el diámetro fijo de la púa.
Otro tipo de distorsión es debida a la mayor o meno!' penetración de la púa en el surlos puntos de contacto entre punta y surco ro, ya que el diámetro de la púa es constante son distintos de los provocados por el estilete mientras que el ancho dr] surco es variable grabador como muestra la figllra 5..1. lo que (figura 5.bl. 10 que provoca una señal de doa su vez produce un movimiento vertical cte- ble frcru encia de la que fue grabada [2~ ar-
57
mónlca} representaJx!o una distorsión. Para disminuir las distorsiones citadas se emplean púas de sección eliplicas ya que su forma se asemeja a la del estilete grabador (Ogura 6). Las púas elípUcas llenen una superficie
de contacto con el surco del disco inferior que las cilíndricas por lo cual, a igual peso,
PUAS
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CAPSULAS
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Las púas eUplicas eliminan las distorsiones que pro-
La punta multirradial SHIBATA tlene fa forma de una pirámide invertída.
duce la punta cónica.
tiene una presión de contado mayor, lo que hace que el disco se desgaste mas rápido. o sea, la mayor calidad se compensa con el desgaste prematuro del disco, Pero la calidad puede mantenerse si se emplea un peso menor, por eso es que las púas elípticas lrabajan con fuerzas de apoyo muy bajas para resguardar el estado del disco (menor de 2 gramos). La púa elíplica es más cara. más frágil y
se desgllsta más rápido. En sistemas de audio actuales como el cuadrafónico CD-4 o matriz sg y QS no pueden emplearse púas elipticas por su limitada respuesta en frecuencia de lectura. razón por la cual se buscaron lallados especiales con mayor cantidad de números de radios. Asi nacen las púas lllultirradiales
FONOCAPTOR,"'-,-=-S_ _
como la SHIBATA (llamada así en honor a su diseilador) que es capaz de extraer con la maxima fidelidad y mínimo ruido. toda la información contenida en el disco. Esta púa Ilen la forma de una pirámide invertida con los bordes redondendos (figura 7). La punta tiene un radio muy pequeño y una superficie de Nntaclo con las paredes del disco superior a las mencionadas anteriOrmente. Requiere una ruerza de apoyo inferior a los O.7g lo que resguarda allll más el estado del disco Con ulla punta SHIBATA se consiguen respuestas en frecuencia muy superiores a las que proporcionan la cilindrica o la elípli· ca ¡más del doble!. posee una mejor reladón sellal·ruldo. no prol'oca dis[orsiones. res· guarda la vida útil del disco y tiene ma· yorduración. El mayor inconveniente qtle presentan es su elevado costo pero si se las cOlllpara con las anteriores se entenderá fácilmente por qué las han desplazado en equipos HI-FI. En general podemos decir que se debe tener mucho cuidado con el desgaste de la púa ya que ésle es la principal causa
Forma de sujetar una púa a su soporte.
58
del daño de los surcos de los discos. Se puede detectar el desgaste de una pua porque aparecen ruldos. distorsiones en alta frecuencia y el sonido deja de ser transparente. En general se aconseja cambiar las púas luego de 200 horas de uHlil.ación. Además. peliódicamente se las debe limpiar ya que en su recorrido por el surco recogen partículas de grasa que limitan su respuesta en frecuenCia. Los fabricantes de púas suelen especlficar la fum.a de apoyo que éstas llcce:;ltan para su funcionamiento. Las púas de buena calldad operan COIl fuerzas de apoyo comprendidas entre 0.7 y 1.5 g. mientras que las de calidad intermedia necesitan en-
"el.5gy3g. Las púas nece»itan de Ull soporte denominado "palanca porta púa" que transmite los movimientos de la misma a la cápsula fonocaptora. Estos soportes deben tencr buena rigidez. además no debe Introdudr ninguna resonancia por encima del nivel audible. Debe ser liviana para que tenga poca masa dinámica. Para su fabricación se emplean disUntos materiales y aleaciones sobre la base de tttanlo, alumInio. berilio, ele. Para que la lectura sea correcta la palanca debe preseniar una inclinación de 15' con respecto a la vertical de la cápsula. La unión de la pua al soporte puede ha· cerse de muchas formas. En la figura 8 damos un detalle de una de estas formas. O
TV
PROCESADORES MULTIPLES PARA TVCOLOR El Técnico de TVestá acostumbrado a ver en su tarea diaria receptores de televisión con prestaciones cada vez más amplias, construidos con una cantidad de componentes cada vez más reducida. Eslo se debe en parte a la introducción de procesadores múltiples para la señal de TV-Color que reúnen en su interior un cúmulo de etapas que sólo poco tiempo atrás hubiese sido imposible pensar. En el presente articulo nos ocuparemos de algunos procesadores de señal muy empleados en la actualidad en diferentes modelos de lelevisores. Por Egon Slrauss
1. El concepto del procesador múltiple de señales de TV-Color En la literatura técnica se suele llamar "señal pequeila" (SMALL SIGNAL) a todas las señales que no incluyen funciones de polencla. SI consideramos que las etapas de potencia del telc\1sor son: la etapa de salida de audio. la etapa de salida vertical,la elapa de salida horizontal y las elapas de salida de video y/o crominancia,
podemos aceptar como de ·señal pequeña" las etapas de F.L de video. F.I. de so-
nido, separador de sincronismo, eantrol automatico de gananica de F. 1. de sonido, separador de sincronismo, control automático de ganancia de F.l., control automático de fre<:uenda de sintonía, detector de video. delector de sonido, oscibdor horizontal y oscilador vertical. A estas etapas se agregan a veces otras, lales como control automático de ganancia para el slntonI7.ador, control de volumen electrónico [de coniente continua), conmutación
automática de frecuencia vertical de 50 a 60Hz y el conSiguiente conlrol automático de altura para sistemas de 625 y 525 líneas, respectivamente y desde lue~o los preamplificadores respeellvos para la exdtación de las et,lpas de salida mencionadas. Un televisor constrj.lido con el concepto del procesador múltiple de pequefla señal consta tipicamente de las siguientes etapas que vemos en la figura 1: el proce sador de pequeña señ.c1.I( 1), el sintonizador (2). el procesador de crominancia (3), las etapas de salida de audio (4). de barrido horizontal (5). de salida vertical (6) y la salida de crominancia 17J. La central operaliva dellelevisor es entonces el procesador de pequeña seüa] (1) que existe en numerosas variantes, En el presente articulo estlldiaremos primero el tipo IDA 4505, después el tipo IDA 8302 Ydespués la posibilidad de efectuar un reemplazo eventual del primero en lugar del segundo. si las condiciones de funcio namiento lo hacen acunseji¡ille.
60
2. El procesador TDA 4505 El procesador de pequeña señal TDA 4505 es fabricado por Phil!ps y posee a]gunos reemplazos directos, tales romo el 612507, el 6125070001 y el ECG 7018 de N.A.P" una subsidiaria de Phil!ps en los Estados Unidos. Las características más sobresalientes del TDA 4505 son la acumuladón de etapas como subsistemas de receptores de TV-Color. El mismo incorpora un amplificador de F.I. de video y demodulador sincrónico de video, el control automátiro de ganancia para el amplificador de F.l. y del sintonizador, el circuito de control automático de sintonía fina, un preamplificadar de la señal de video, un amplificador de F,l. de sonido, el demodulador de sonido y el preamplificador de audio, el control de volumen electrónico, un circuito de conlrol automático del oscilador honzonlal con dos lazos de control, el control automático de la frecuencia vertical. ba-
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Esquema en bloques de un televisor con proClilsBdor de pequeña ufíal.
El procesador TOA 4505.
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¡enciamiento (MurE) de audio y de video en ausencia de señal y un generador de tm pulso sandcasUe de tres niveles. En la figura 2 vemos el esquema en bloques del IDA 4505. La tensión de trabajo es de 12 volt con un consumo de 135mA (pata 7) Y 6mA (pata 11). Los límites de la tensión de la fuenle van de 9,5 a 13,2 vol!. La disipación máxima de polencia es de 2,3
La señal de sincronismo vertical.
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Circuito de aplicación del TDA 4505.
sado en la división de frecuencia de la señal del barrido horizontal, con una con -
mutación autmuálica de la frecucnc)a del
dienle de sierra vertical de 50 a 60Hz, con com pensación de altura automútica, identilkación de estación tnmsrnisora con si-
62
watts. Una caracteríslica muy apreciada del TDA 4505 en áreas de recepción multinorma de televisión, por ejemplo PALN/NTSC-M, es la posibilidad de la conmutacion automática de la frecuencia vertical de 50 a 60Hz y vice-versa, con conmutación simultánea de la altura. La base de este sistema es el divisor de frecuencia que divide la frecuencia horizontal normal hasta llegar en etapas sucesivas a la frecuencia vertical. Si bien la frecuencia horizontal es de unos 15kHz, se utili~.a un dock que controla un divisor adecuado hasta llegar a 50 Ó 60Hz. Esto elimina la necesidad de usar un control de frecuencia vertical, ya que la frecuen da y la estabilidad vertical están controladas por medio del dock. Se emplea una frecuencia de dock que produce pulsos de tal manera que dos pulsos del dock corresponden a un período horizontal de 64)1S. Se utUiza en este integrado un la7.0 doble para el sincronismo horizontal que tambien Ix:neficta al sincronismo vertical. En la figura 3 observamos una parte de la señal de Si.ílCronismO que abarca un total de un período hor1zOntal H := 6)J.S. La mItad de esta duración, o sea 32115, es ocupada por un pulso de sincroni7.aciÓn vertical con un intervalo de 0,07H. Esto estableee una durndón de 4.51lS como intervalo y 27,5,",-s para el pulso vertical, propiamente dicho. Estas dimensiones temporales son las que se obtienen con señales reglamentarias de 1V. pero en algunos videograbadores puooen darse condiciuocs diferentes. Nos referimos específicamente a las cintas de video grabadas con una protección contra copias. En estas cintas comerciales grabadas ios pulsos de sincronismo vertical sólo lienen una duración de 1O¡¡.s, mientras que su separación es de 22115. Se observa que la
PROCESADORES duración total es siempre de 32115, pero
un televisor convenc!onallntroduce en este caso una Inestabilidad vertical muy pronunciada, que es desde luego el propósito de esta medida. En el TOA 4505 se provee un integrador cuya constante de tiempo acepta este tipo de pulso y mantiene la estabilidad. En la figura 2 marcamos esta etapa con el número [1). A continuación de esta etapa se encuentra el divisor de frecuencia gatilJado que posee una ventana del discriminador para poder efectuar la conmutación automaUca de 60 a 50Hz. Cuando el pulso de gaUllado llega antes de la línea 576, el modo de 60Hz es seleccionado. De otra manera, el modo de 50Hz es seleccionado. Para lograr la máxima inmunidad contra lnterferenclas y ruidos, el sistema del divisor funciona con dos ventanas de RESET diferentes. Estas ventanas se activan con un contador ascendente/descendente. de tal manera que el valor del contador aumenta en 1 cada vez que el pulso es
MULTIPLES
PARA
TV
COLOR
sincronismo vertical separado. se encuenModo B (ventana angosta) posee una ira dentro de la ventana de búsqueda. tasa de divisIón entre 522 y 528 en 60Hz Cuando no esta denlro de la venlana. el y entre 622 y 628 en 50Hz. Se observa valor decrece en l. que el modo B sólo posee una tolerancia Se uUlizan dos mcxlos funcionales para de ±3 líneas. contra una tolemncla de 234 el sistema del divisor. modo A y modo B. líneas del modo A. El sistema del divisor El mcxlo A se denomina ·venlana grande" se conmuta al modo B cuando el contador y posee valores entre 488 y 722. Este mo- ascendente/descendente alcaw.a su valor do se habilita en las si~uientes condicio- máximo de l5 pulsos verticales aprobanes: cuando el divisor está buscando un dos. Cuando el divisor funciona en este transmisor nuevo. Una vez encontrado. el modo y 1m pulso de sincronismo vertical mismo no esta dentro de los limites del está faltando dentro de la ventana. enton· modo B (ventana angosta). Cuando el pul- ces el contador descuenta 1. SI eslo se reso encontrado no se ajusta a normas, por pite 10 veces, el contador se conmuta auejemplo, un pulso de sincronismo verUcal tomáticamente al modo A con su con más de 81Julsos de dock en 50Hz o tolerancia mayor. de 10 pulsos de clock en 60Hz. Esta siEl sistema de división genera también tuación puede presentarse a veces con vi- un pulso para la compensación del efecto deograbadores que funcionan en un modo bandera (fLAGWAVINGl que, como se sade "truco" (imagen detenida. avance o re- be produce el movimiento laleral de la troceso lenlo. ele.). También vueil'e al mo- parte superior de la imagen en muchos do A cuando el valor del conLador del sis- televisores que no poseen una constante tema de división cae por debajo del conteo de Uempo adecuada en su sistema de de 10. control automatico de frecuencia. El pul-
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PR OCESADORE S
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DIMENSIONES EN MILlMETROS
Zócalo del TOA 4505.
so de compensación del FLAGWAVINC lermlna en 50Hz con e1 conteo de 10 Yen 60Hz con el conteo de 12. Este sistema produce tamblen los pulsos de borrado vertical cuya lOngitud depende de la frecuencia de funcionamiento. En 60Hz el borrado vertlcaJ ocupa 21 lineas y en
SOHz ocupa 25 lineas. Esto cnmsponde a 42 y 50 pulsos. respeclivamenle. Rc<:uerde que cada periodo horizolltal ocupa dos pulsos del dock. lAs deteclores de fase del oS<."i1ador horizontal. que es el bloque (4) están marcados con (2) en la figura 2. El 5lste-
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ma de sonido es ocupado por las patas 11,12.13. 14 Y 15. coroo observatms en la figura 2 y en el esquema de drrul-
to de aplirac~ n de la ngura 4. Por ú.ltirtXl poderoos observar en la figura 5 el zócalo de 28 palas del lntegrado IDA 4505. O
VIDEO
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EL CAMCORDER EN 1993
UN BRM ANTICIPO
A modo de anticipo de la temporada 1993 en cuanto a modelos de camcorder disponibles en el mercado, podemos observar varias preslaciones y características funcionales que fueron privilegiadas por los fabricantes. En el presente articulo nos ocuparemos de dos características en partícular que sobresalen de la habitual aparición de novedades por sus aspectos interesantes, tan to en lo comerc ial, como en el terreno técnico.
1. Lo mira electrónica en colores A fin es de 1991 empezaron o o frec erse en e l m e rc ado lo s primeros cam cor der c on mir as eloc lrónlc as en colores. En la figura 1 vemos un m odelo d e J.V.C . q ue p osee una mira olectrónic a basoda en u na m atriz a c tiva. el tipo leo en colo res que permite la o bse rvo clón d e le s esc enas que se filrnan en c o lores n o fureles. En a quel
Por Egon Strouss
mom e nto sólo el m od elo AX50 de J.V.C poseía esta c aru cterístlc a q ue se mantwo por otra pat a d ont ro de las normas habitua les para comc o rd or, c omo obseNamos e n la 11g lxa 1.A. dond e la m ira e le ctrónica p osee. ext e rnamente,
p rá cti c amente las mismas característic as que la s m lro s electrón ic os convencionales basadas en tubos d o imagen al v a cío. la c onstrucción In'e~no es dosde luego diferent e com o vemos en
Una mira ele ctró nica en colores.
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fa figuro 1.B que muestra, amp liada, lo molrlz c ro mática activo de las c aldas d e LeD (LlQU ID CRYSTA L DIS PLAY = display de c rIstal líquido) que componen lo su p e rfic ie de visión de la mIra electrónIca . Ahom, a pr1nclplos de 1993 se vislumbra u na m odalidad diferente. creado por Sharp y que consist e en una cómara con una pantalla ' gigante comparad a con las dim ensiones h abituales de los rnlras electrón icas. Se troto de un verdadero m onit o r en colores con uno dlogonal de c uatro p ulgadas (lO cm) que vem os erl lo en la figuro 2 y Que no hace necesario mira r por M
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El uso de l modelo VL-HL 100U de Sharp . ____ -.,
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E l Ds l abilizudor d e imagen de Pa nasonic.
del operador, Incluso por en c imo de los c abezas de o tros personas, como observarnos en la fi gura 3. El modolo VL-HL1OOU del formato Hi-B d e Sharp, lIama~ do V IEWCAM, posee e l m onlto( en colores de cuatro pulg adas cuyo espesor es si n e mbargo de sólo B mm. la lu min osidad Inh eronto de este display del tip o LeD es tan elevada quo la Im agen c romática visl ~ ble en lo pantalla del monit or puede ser obse rvada perfo ctamente a un a ple~ no luz del día .
El sist ema utilizado e n m ode l os de Sony.
un peq uer"1a ·ag uJer it o~ para filmar, sino que permite mant ener el cOfT1corder lejos de la cabeza
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El mon it or "g igante p ormlte t amblón una re producción inm ediata en colores de la cinto . W
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2. El estabilizador de imagen electró nico digital
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d e altura . Sa estim a que este m o delo d e camco rder estará e n el mercado en genera l en los Estados Unidos Junto con lo pub licació n de este artícu lo, a un prec io estl· modo en un os 17SJ dólares.
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El .stablJlzador da imag eo de Mitsublshl.
magnética grabada que puede observarse en est os condiciones por varias personas en fo rma simultánea. Un sistema d e lentes rotat ivos flexibilizo aún más este tipo de ca mcord er en su aplicación práctica. Las carac t erísticas espe· ciflcos de este modelo ¡nlc uyen un estabilizador digital electrónic o de la imagen, un zoon de ocho veces y un d ispositivo capta dor d e Imagen del tipo CCD c on 410.000 pixels. Esto cantidad de pixels o elementos de imagen b rinda una resolución horizontal superior a las 400 líneas. El m odelo VL-HL100U cu enta también co n control remoto Infra rrojo (sin cab les), sonido estereof6nico, FUZZY LOG IC poro ba lance de blancos, control de Iris y foco, y sólo pesa cerca de 1.1 kilo con cassette y batería . También en la porte de reprod ucción posee efectos especiales (velocidad reducido, imagen detenida. búsqueda . e tc.). El famal"lo es de sólo 198 mm da ancho, 76 mm de prof undidad y 147 mm
Panasonlc, J.V.C" Sony y Sharp t ienen e n e l mercado modelos de camcorder Que pos een d ispositivos electrónicos paro la estabilizaclon de la Imagen. Los métodos usa d os e n est os equipos difieren en su eJec ución práct ica, pero gen e ralmente par~ t en de la misma base: un procesador de la ima gen . prog ramad o con un algoritmo del t ip o FUZZY LOGIC, permite distInguir entre m ov im ien t os In tencio n a les y volu n t arios, po r un lodo. y movimientos acc!denfales e indeseados, por el otro. En lo figura 4 observa mos un ejemplo del fun cionamIent o del sistema u tilizado p o r Panasonlc. Se observa que el IlP (microp rocesad or) del sistema elig e porciones centrales y signifIcatIvos de la Imagen y los reproduc e en fo rmo ordenada y nivelada. De esta manera la Imagen es m uc ho mós e stable . si bien su conten Ido escénico se reduce en este p roceso. Lo que se ve es menor en tama l"lo, p ero es estable y firme. En kl f ig ura S nos muestra el aspecto constructivo del sisfe m a E.I. S. empleado en algunos modelos d e S'o ny. Se anuncia ahora que Mitsubish l presenta un nue vo sistema de estabilización digital de imagen . b asado e n p rin cip ios gi roscópic os. Paro este f in se incorporan en el mismo dos sensore s adi c ionales que reaccionan con respecto al movimiento del camcorder. SI la cámara se mueve hacia lo izquie rda, e l se n so r horizonta l detecta este movimiento y descentra el área sensib le del d Ispositivo capt a dor de Imagen, moviéndolo hacia la derecho . Otro sensor produce a l mismo efecto en el sentido vertical. En la figura 5 obseNamos un esque ma e n bloques del estabilizador g iroscóp i· c a de M its u~ishl, llamado TWIN-GYRO y en algu n os mode los, STABLECAM.
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M C O I?DER
El sist ema STABLECAM de M ltsublshl funcio no d e lo siguie nte m anero , como obseNamos e n la f igura 5. Los puntos de partido de e ste sistema de estabilizacIón digita l de lo Imagen son send os sansores pieza-el éct ricos . destinados a d et actar m o vimientos y camb ios d e velocidad en el - borrlr que contie ne el conjunto d e lentes. SI e s e l sensor vertical y S2 es el sensor horizont al. Las ser'la les de error generados por estos sensores son amplificadas. f iltradas y d igitalizadas p o r medio de conversores analógico-d igita les de 8 b its. Exist e n dos conversores A/D , un o para S1 y otro p ara S2 V ambos funcio nan con una frecuencia d e m uestreo de 600Hz. Estos dat os digita les son aplica dos a un mi c rocomputad o r del tipo M37450M8 que elabora los datos de velocidad de movim iento poro obten er un á ngulo de movimiento instantÓneo. Este p roceso se efectúo en formo simultónea con lo elabora ción de datos de bala nce automático de b lancos. foco automát ico e iris automático. El microcomputador multiplico ahora la información d e l á ngulo de movimient o (SH AKE AN-
E N
1 993
GLE = ángulo de - sacud ida ~) con un fador prq - ' / p orcionol o la long itud focal d el lent e del zoom paro determinar el monto d e lo corrección a lo largo de los ejes horizontal y vertic al que se necesitan pa ra mo ntener lo estabilidad de la Imagen . Esto Información no es usado a hora para producir movim ientos físicos de corrección, sino por e l c ontrario, se aplica a l dIspositivo captador de Im agen CCO de tal manero que se produzc a n co rri mientos de los e le m entos de imagen activos y de los ~n eas, montenié n dose así la Imagen centrada, aún c uando se hayo producido en realidad un desplazamiento horizonta l VIo verti c al. La ve ntaja de este sistema del STABlECAM es la e liminación de movi mie nt os mecá nicos de corrección, q ue son ree mplazados por desplazamientos eléctricos de los pixe ls activos p or la m odifica ción de los p ulsos de excItación que son instontóneos V continuos. y reaccion a n por lo tonto con mayor suavidad V continuidad q ue otros sistemas basados en correccIo nes mecánic as. o
RADIOARMADOR
EL EQUIPO DE BANDA CIUDADANA En la actualidad es casi imposible encontrar equipos de CB (Banda Ciudadana) que cumplan únIcamente la función de transmitir Información ya que en el mercado se consiguen equipos tranceptores que efectúan las funciones de transmitír y recibir, donde los circuitos comparten una serie de elementos comunes como gabinete, chasis, circuitos impresos, alimentación, filtros , sistemas de conmutación, etc. De todos modos, en este articulo nos dedicaremos a presentar la forma en que se genera la emisión de CB y en especial los circuitos que permiten cumplimentar las exigencias de presentación de la señal, ancho de banda y nivel de señales armónicas, entre otros. Por Ing. Horacio D. Vallejo
omo una pIimera clasificación. los transm isores de eB pueden encont rarse en tres versionl'S: equipos portátiles. equipos mó"Ues y equipos
C
mulorizado debe recurrirse a una esta· ción móvil que no posee ruente de ali· mentación propia ya que se dispone del suministro de eller~ia de la b.."lteria del
(USB o BLS) y Banda Lateral Inferior (LSB o DUJ. Algunos equipos Incluyen sók:l AM. otros AM y SLU. otros AM. FM Y BLU Y los mas completos. lada s las
fijos.
veJ lículo,
Los equipos portáliles suelen denominarse WALKIE-TALKIE 10 que sign¡[[ca:
En amplitud modulada (AMl normal· mente poseen potencias que van desde los 4 waU hasta 6 waU pero Plleden alcanzar los 12 watt en Banda Lateral Unica. De lodos modos. BW se emplea poco en equipos móviles por la dlficuUad de conse· guir un buen centrado de rrecuencias. ctr sa que no ocurre ni en AM ni en FM. Los equipos móviles suelen poseer un costo reducido (UIlOS $250 o U$$250. cuando son de relativa buena calidad) dado qu e su labricación es masiva. lo que hace que muchos ccteistas los adopten como estariones fijas pam aho· rrar g;lstos. Lo úJlleo adicional que re· quieren es la antena. empleándose nor· malmente los dellipo láti~ como bien se mencionó en $."lber Electrónica N° 66. La figura 2 i!uslra un equipo móvil de CS que puede.indutr A.lVt y BLU en sus dos versiones Banda k'l !eral Superior
modalidades. incluyendo telegrafJa (CW). También existen equipos concebidos solamente para ser instalados como es· taciones fijas en el hogar del operador. Estos equipos Incorporan fuente de alimentación para ser usada en la red lo· cal t220V o IIOV) con un tamaño que ya no es tan reducido. incluyendo display di· gital indicador de fWlciones. alarma (des· pertador), parada/marcha automatica. exploraCión automática de frecuencias. indicadores de potencia de salida. elc. Si bien estos equiJXlS ¡xx:lrían maneJar mayores potenCias. normalmente se fabrican con 5 watt para AM y 12 walt para FM. En la figura 3 se granca 'un equipo fijo para CS que posee mayor cantidad de controles que un WALKIETALKIE o un equipo móvil. El costo de un equipo fijo puede duplicar o aumentar aú n más el precio de un sistema móvil para CS, pero la caU·
"hablar mientras se camina" [WALK: andar; TALK. hablar) e incorporan lodos
los elementos necesarios para transmitir y recibir Infannación sin que sea nec~·
rio equipo alguno adicional (parlante. micrófono. batería rccargable, antena le· IescóplCa. etc) . En la figura 1 se Huslra un equ ipo
portátO PO'" CB. La potenCia que manejan estos equi· pos suele ser pequeña (normalmente I!I ferlor a los 5 wattl ron lo cual las oolCI1-
as no se agotan rápidamcn\c. En general no se les exige gran caUdad e Incluso en modelos económicos el parlante hace ti su \el de micrófono con la consiguienle distorsión provocada. Cuando se desea instalar el equipo en un automóvil u otro medio de transpone
70
EL
E QUIPO
dad del mismo y sus prestaCiones suelen ser muy superiores. Para cualquiera de las modalidades. como se ha expresado en articulas anteriores, en la CS están reglamemados los
canales aut0l1~..ados para transmisión. Aun asi. para estaciones móviles y fijas los fabricantes diseñan sus equipos para
operar con 80 e incluso 120 canales. incluyendo los denominados canales sub· marinos por debajo de 27MB)';. En el canal 1, cuando se transmite en AM o fM. la antena irradiará. con una
DE
B ANDA
CI UDADANA
frecuenCia de 26,965MHz pero si la emi-
es decir. se emplean cristales del orden
sión es en BLV, no habrá irradiación a
de los 9MBz y se los sintoniza a la tercer
menos que exlsta infamación que excite al micrófono y al enviar un tono de
armónica para Que operen en la banda
2kHz, por ejernpl0. se irradiará una frecucnela de 26,967MHz que surge de sumar la frecuencia de la portadora más la frecuencia de la Información.
Como hemos mencionado. hasta hace algo mas de una década, para obtener una buena estabilidad se empleaba un crislal por cada canal (crtstal de cual7.ol utilizando y.ócalos para poder colocar hasta 40 crtstales conmutables desde el
Es decir, cada canal tiene asignada una frecuencia portadora distinta la cual puede generarse de muchas formas: desde un simple crtstat de cuar/.o Que oscila dlrcctamente a la frecuCllcia del canal en equipos sencillos hasta osciladores sin· tetizados en sistemas más compleJOS. Los equipos ponátil~s (.'conómicos poseen. en general. menos de 10 canales (lo normal es de 1 a 6) seleccionables desde el exterior a través de una llave se¡eelera que va conmuttllldo en el oscilador gcnemdor de JXI11adora al cristal corresponcliente a la fre cucncla de cada canal. Por rada canal harán ralta 2 crtslales, uno para transmisión y otro para recepc!6n . Asi un equ ipo pol1átil de 3 canales conlar~ en su Interior con 6 cristales. Nonnalmenlc. los crtslales usados en ce arluan por frecuencias armónicas,
porlalil para CS.
de I I metros !27M1U1.
exterior.
En la figura '" se dibuja el circuito de un oscilador que emplea cristales de
cuarl.O conmulables. correspondiendo a un equipo real. Se trata de un amplificador t.'1\lsor com ún polar17.ado por divisor resistivo con un resiSlor de establlJt;aclón de eml· sor de )20.Q y un limltador de colector. también de 1200. El acople a la etapa si· gulente se efeetiJa mediante transfonna· cIor slntonlL.1do. En la base del transls· tor se colocan los cristales de cuarr.o. brindando una realimentación posiliva para Que el sistema oscile. El clrcullo sinlon!7.ado de colector opera en 27MHí'_ El transistor empleado es ele alta ganan· cia. tal Que al conectar la alimentación, el cristal rtCibc una polarl7aclón a lravés
Equipo m6vil para C8.
71
EL
EQU I PO
D E
B A N DA
CIUD ADAN1-
Equipo fijo p ara CS.
tród!ca base-cole<:tor del transistor. Si el circuito JXlr algún motivo dejara de oscilar. pocIria modificarse la capacidad de emisor Que penniliria variar la
ganancia del circuito llevándolo nuevamente a la oscilación. Ison Los cristales de cuarzo de 9MHz suelen ser económicos con precios que oscilan entre $1 y S2,50 en el mercado argenUno tUSS l a U$S3, aproxlmadamen- te). III 111 " LA HA"" Los crisla les suelen lener tolerancias 1I I SIGUIENTE estrechas. lo que permite su uso tanto 11 en AM como en fM. Por lo dicho hasta el momento, para conseguir trabajar con 40 canales conI',FJg.¡a mutables son necesarios 40 cristales que ¡xxIrian encarecer el equipo y aumentar su tamaño. Una solución consiste en utili74r una I2CllF serie de ellos cuyas sumas o diferencias de frecuencias nos den los canales deseadoso Sin embargo. este artificio obliga a CRISTAL 1 I CRlS TAL 2 construir dos OSCiladores, un conmutador más complicado. un mv-clador para ballr las señales de ambos osciladores y buenos ampllfkadores de RF para que la señal obtenida sea "limpia" sin contenidos am¡ón lcOS que pudieran interferir Oscilador a cristal empleado en equipos portátiles. otros servielOS. del divisor resistivo, excitándolo conve- bohina que será en!regada a [a etapa siUna fo rma de conseguir gran cantinientemente para Que el circuito comien- guiente. . dad de cana les con el empleo de pocos ce a oscilar. apareciendo una detenninaParle de esta-pOlenc ia relorna a la cristales es llsando dos grupos: un osclda potenCia de radiofrecuencia ¡RFl en la base a lraves de la capaCidad lnlerelec- tador con 9 cristales de cuarzo que ope-
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1
72
EL
E Q U IPO
DE
B ANDA
CIUD ADANA
ran entre 37,6MHz y 38MHz Y un segundo oscilador que uLiliza 5 cristales de
37,600
- 10,595 .. 27 ,005 -10,605 .. 26,995 . 10,615,,-26,Q85 -10,625 .. 26,975 . 10.635 = 26.965
37,650
-10,595 = 27,055 -10,605 .. 27,045 -10,615 = 27 ,035 -10,625 = 27,025 -10,635 = 27,01 5
37,700
-10,595=27,105 . 10,605 = 27 ,095 -10,615 = 27 ,085 -10,625 = 27.075 . 10,635 .. 27 .~
37,750
-10.595 .. 27,155 -10,605 : 27,145 -10,615" 27,1 35 -10,625.27,125 . 10,635,,27,115
37,800
-10.595 .. 27,205 -10,605" 27 ,195 . 10,615 = 27,185 -10,625=27, 175 . 10,635 = 27, 1615
cuarzo cuyas frecuencias van desde IO.595MH1.. hasta IO.6J5MHz. El proceso que se sigue se denomina sinleli7.3clón de frecuencias can lo cual, Illedlante restas sucesivas de las seflales producidas por los osciladores se obtienen 45 frecuencias (5 de ellas Inútiles) accesibles mediante conmutador como puede observarse a traves de la figura 5. Se ve enlonces que con 14 cristales
37,600 37,650 37,700 37,750 37.800 37,850 37,900 37,950 38,000
OSCIlAOOR
37MHZ
se obtiene un equ ipo de 40 canales úti)es de emiS)Ón. En la actualidad este sis-
tema casi no se emplea ya que es común el uso de equipos de 80 canales. lo que obliga a emplear mayor cantidad de criStales haciendose nuevamente complejo el diseño. Otras tecnlcas, en lugar de emplear múlUples cl1slales, consisten en realizar un oscilador de frecuencia variable que oscUe entre 26,96SMHz y 27 .405MHz (del canal 1 al 40) lo que muchas veces no asegura una buena estabilidad a menos que se trate de un oscilador hetcroclino, tal que d Circuito de frecuencia variable geno-e frecuencias mas bajas, por ejemplo. entre 5.965M Hz y 6.405MH1., tal que, al helerodinarse con un oscilador a cristal de 21 MHz, produzca las oscilaciones necesarias para el canal 1 al 40. Este oscilador va riable, por ser de menor frecu encia puede ser altamente estable. Luego del proceso de helerodinación el equipo debe ¡xl5eer un sistema de filtros para evilar la emisión de annónicos y que sólo se amplifique la señal resultante de la suma de ambos oscila· dores lobselvar []gura 61. Los equiJXls de radioaficionados, normalmente poseen la banda eB y, en ge-. neral, emplean este sistema ya sea me· dlante el empleo de un dial mecanlco o digHaI. A este sistema se 10 denomina "de sintonía continuaSin duda, los equipos sofistiCados no emplean ninguno de estos principios, siendo populares los equ ipos sintetizados mediante d procedimiento FU. cuyo funcionamiento será objeto del próximo articulo. O
M EZCLADOR
37,850
- 10.5~ ,.27.255
-10,605 .. 27245 -10,615" 27235 ·10,625" 27,225 -10,635" 27215 10,595 10,605 10,6 15 10,625 10,635
37,900
-10,596 = 27,:105 · 10,605" 27.295 -10,615",27285 . 10,625,,272 75 -10,6:;5 ... 27,265
37,950
-10,595 = 27,355 -10,605 '" 27,345 -10,61S " 27,335 -10,625.27,325 -10,635,,27,3 15
38,000
. 10,595 '" 27,405 -10,605 _ 27,395 . 10,6 15 " 27,385 -10,625" 27 ,375 -10,635", 27.365
OSCILAOOR 10,6M~l z
Frecuencias Obtenidas por slntesis de frecuencia de varios cristales.
""'"'' " ,o
,,,.,, Generación de /os 40 canales básicos de continua.
73
es por el sistema dil sinlonlll
CURSOS
EL OSCILOSCOPIO CURSO DE OPERACION Lección 17 En la lección anterior vimos algo de la aplicación de los osciloscopios en los circuitos de altas frecuencias como por ejemplo los encontrados en instrumentos de prueba y transistores. Vimos cómo comprobar los circuitos osciladores, cómo medir las frecuencias y también verificar la modulación. Dependiendo de la potencia de los equipos vimos que hay que tomar ciertas precauciones para evitar la sobrecarga del osciloscopio que podria provocarle daños.
Por Newton C. Braga
:• Figura de Llssajous para rela ción 2:1 de frecuencia.
..
~.-
-
En esta Iecd6n continuaremos vlerr do los usos posibles del osclloscoplo en el toller y orros lugares. pasando ahora o uno serie de explicaciones generales que no fueron abordadas en los lecciones anteriores, Veremos. por ejemplo. algunos tipos de pruebas Interesantes en circuitos de oudio con la medición de dist()(sión con el uso del osciloscopio poro an611sis de circuitos digitales, y también en 10 comparoción de desemperto V locolilaclón de tollas en los conoles de un sistema de sonido estereofónlco. Todos estas aplicaciones. como en todo el curso. Itenen en cuenta lo uilizocl6n de lJ"l osciloscopIo bóslco. sin recursos avanzados. Esto hoce accesible el curso o todos los que pretenden tener..., osdloscoplo V ulilizor1o. aunque seo un modelo relativamente srnple .
1. Prueba de AmplifICadores c on üssojous
U. Pll' lt .DO~
Amplificación sin distorsión o alleración de fase.
74
En las prlmeras leccIones de nuestro curso estudiemos los RglJOS de Ussolous. aprendiendo o ulillz(YIos en 10 medicIón de Irecuencios V foses. Sin
E
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Un Ilpo de distorsión que corla los picos de las señales.
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DE FUf«; IONES
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D.fOlmaclonfltl debido B ,. linealidad de los circuitos de un I.levlsor.
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Conex/On de los Instrumentos para pruebas de Lissajous. embargo, estos figuras. resultantes de lo composición de señotes sinoidoles de d os frec uencias múltiples o Iguales no sirven solcmente a esto finalidad, fi gura l . Una ~icacl6n Importante de estas tlguras es en el anóllsis del funcionamiento de amp lificadores, pues ellas p ermiten detectar diversas anormalidades 1m· portantes de funcionamiento . Cuando analizamos un amplific ador no nos intereso sinplemente sober si est6 amplificando una seMI, sino también si esta señal se presenta con lo misma forma de onda onginal de la entrada, como muestra (a figura 2. AnOlTnalldades de funcionamiento pueden llevar la señal a presentar en su solido diversos tipos de de/oro maclones. Dependiendo de lo aplicación a que se destina el amplificador, estos deformaciones o onormalidades tendrán civersos consecuencias. En el coso mós simple. que es de ampntlcoclón de seI'Iales de audio las deformaciones van a traducirse en lJ1 sonido desagradable, o como el propio término lo sugiere: distorsionado. Una distorsión elevado resulto en un sonido no sólo desagradable sino también totalmente irreconocible . Un porcentaje de distorsión por encima de 1 en una ser'\al de audio ya comienza o ser percibida por el oido humano y tiene sus consecuencias desagradobles (figuro 3). En el c oso de un amplificador de video. lo distorsión de uno sel"lol puede tener consecuendas desastrosos
75
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--'i:- '~M~i,~,. •
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OE'SPV.2A101EIfTO DE
-.. . h:::. '''SE o.STOASlON
a) Señal sIn dlslolS/dn o dfJSplSZBmúmto de f••. b) Sei'ial con dlstorsldn ptll'O . In desplszBmiento de "se.
en la linealidad de una Imogen con deformaciones delllpo presentado en la figura 4, o bien deformadones de colores, contraste, etc. El osciloscopio puede ser f6cilmente usado para verificar este tipo de defor· moción. tanto en la banda de audio como de RF siempre Que también dispongcmos de un buen generador de señales senoidoles. En la fi gura 5 tenemos el modo de hacer lo conexión del Osciloscopio, generador de ser'lales y de la elq:>a amplikadora a prueba poro la venflcacl6n de funclonamiento con figuras de Ussojous. El resistor de carga depende del tipo de cmpllficador analizado. siendo del orden de 8 a 100 para cmpllflcadores de audio, y de 10 a SOkD paa ampllficoclores de pequel'1os ser'lales y video, clKlndo los mismos f)() estén ya con sus cargas externos. Vea que en el coso especifico de la prueba de am· plitlcodores de audio los cargas deben ser ob~gatoriam ente resistivas. Un parlante conectado en la saII· do. por c onsistir en uno carga Inductiva oltera la respu esta y por lo tanto la ser'lal visualizada. pues no responde de lo mismo forma a los seOOIes de todo lo gama de frecuencia en que el clrcuto opera. Para pruebas de audio es comCn que las mismos se realicen en frecuencias de 1kHz poro las cuotes narmalm enle son espeCifica d os sus caracleristlcos. Mientras tonto, pueden ser realizados pruebas en otras frecuencias. siempre que estén dentro del 1lmlte de operación del amp lifi cador.
E
L
C> S
DistOlsión en los dos semiciclos sin alteraci6n de lase.
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I L
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Alteración de fase s{n distorsión.
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Desplazamiento de faH y dlslorslQn de un semlcklo.
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DistOlsión en los dos semiciclos con alteraci6n de fase.
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Distorsión cruzada sin alteración de !ase.
¿Qué tipos de figuras podemos entonces obtener para un amplificador o prueba? Lo 1Iguro 6A corresponde 01 coso en que no tenemos dstorslones ni anormalidades. No hoy desplazamiento de fase ni alteración de linealidad. En la (¡gura 6B tenemos un caso en qua ocurre uno distorsión pero sin alteración de fase de lo señaL Observe que en este coso en apenas U"l semiciclo lanernos lo distorsión ya que lo defOl'ffiOCión aporece sólo en la parte inferior de lo señal. Un caso de saturación del circuito qua hace qua ha· yo distorsión en los dos semiciclos se velÍa en el oscilo· copio como muestra la figuro 7, En este coso tampoco tenemos oIraloción de fose. Observamos también que se deben ojuslor les 90' noncios vertical V hortzonlol del osciloscopio de mo· do que el trazo quede Inclinado 45 grados. lo que corresponde o la mismo amplitud para la señal de entrada y obtenido en lo solido del omplificodl)(.. paro efecto de medciÓl"l. En lo figuro 8 tenemos el coso en que la señal opotece con U1 desplazamiento de fese. En las lecciones iniciales de este curso ensenamos cómo medir el desplazamiento de fose poro una figuro como ésto. Si 01mismo tiempo t..sviémmos mo alteración de fase y uno ctstorsión. p or ejemplo en uno de los semiciclos. la figura obtenido en el osciloscopio será la que muestro lo figura 9. lo distorsión en los dos semicidos. con intensidades dferentesse mues!To en lo figura 10. Este problema aparece. por ejemplo. cuando sobrecargamos la entrado de uno etapa preomplificadoro de audio de 1Jl crnpllflcodor mucho movor del que recomendamos poro su operación. , lo distorsión cruzado oporece en el osciloscopio como mues!To lo figuro 11 .
76
Oscilaciones PlfrásilBs sin alteración de fll$f.
Este es un caso en que esta dstorsión se moolfiesta sin alteración de fose de la sef'Iol. Ocurren oscj odones pcr6s1tas cuClldo lI'I d rClito se inestobiizo con la móxima amplitud de lI'IO ser'lol en los semiciclos posItiVos o nego t1vos. Para los cosos en que no tenemos alteración en la fose de lo ser'lol. estos oscilaciones se ven como indico lo ngura 12. Si también hubiera una cileradón de fase. la Imagen ser6lo de lo figura 13. Lo falto de linealidad de un crnpf1ficodor o uno etopa amplificadora en que no haya alteración de fose. es visualizada de lo formo indicado en la 1Iguro 14. Puede ocurrir que lo falto de lineo~dad se manifieste de m
EL
C> S
Oscilaciones parásitas con alteración de fasto
C::; I L
C:>SC:;<=> PIC:>
Falla de linealidad en un semkic/o sin alteración de fase.
,
Falta d. HfHJalldad Mios dos sem/clclos
[§J ';'
" ~" ,
,
"
,
Falta de linealidad con allfffaclón de fase.
Alteración de fase en un semieje/o.
o·,.
Presencfa de zumbido sin desfasajs o distorsión.
~ · t.
lO" .
,
,~;::-~
Presencia de zumbido con destas • .
20·'.
Dislorslones aproximadas.
Pequtñas deformaciones debido a la resp/JIIsla de Irtcuencla.
~:
A',"llfI C ADDR
C ANAl
.
H
Conexiones para pruebas comparativas con osciloscopios de doble Irazo.
Cuanto más Intenso es el zumbido mós dificil se vuelve distinguU' con definición el contorno de la figuro . El ancho de la reglón indefinida permite evaluar la ompltud de la señal de 11mbido qua esló presenta en l.Xl ompificador. En el caso de una sal'lol en que este lipa de prOblema se manifiesto sin desfasaje de lo ser'lal. tenemos lo l'Igl.l'o 19. El porcentaje de uno seflol puede ser evaluado por lo deformación de uno seflol sin alteradones de fose. como muestran los diversos valores de la figura Xl.
77
Ganancia mHKK 1m uno de los canales.
2. Pruebas de Comparación en Equipos Estéreo Se pueden usar osciloscopios de doble traro o de dos canales. con eficiencia en lo reoizad6n de pruebas: de equipos estereof6nicos de ronldo. Paro este tipo de pruebo es nteresante cantor con un generador de funciones que sefó conectado 01 circui to conforme muestro 10 figUfa 21 . En amplificadores de audio lo frecuencia es normalenente de 1kHz y la tormo de onda rectangular.
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C l o S C : ; I L C > S C:; C> P
I C::>
la tormo de onda Ideal para cada e tapa se ve en la figura 22. donde las pequer'las deforma ci ones de lo ser'lol rec tangular se deben a lo respuesta de frecuencia del circuito y son perfectamente admisibles. Patrón no repetitivo en un clrcuilo lógico. Si uno de las señales tuviera amplitud diferente de aira, como muestra lo figura 23, esto caracteriNQ AMll za uno pérdida en este canot que. evidentemente, se debe o un proble· ma de circuito, Veo que paro obtener estas ser'lales iguales es preciso que los c ontroles (NTlIAOA de tond ldodes estén en lo misma p osición. los contro les de to no modifican la curva de ,o,CTu,o, NOO 50SRE n CONTI1Ol l>E TONO respuesta de un ampl ifiFormas de onda en una prueba cador de a ud io y es to Formas de onda de un amplificador. de puerta NAND. puede ser fácilmente percibido por lo deforgenerador de funciones en la forma de onda . con mación de una señal rectangular aplicada a lo enuna amplitud acorde con lo 10glca digital analizada trado. Mientras tanto. el técnico que usa este tipo de y el otro canal será dejado p oro el anóllsls de las en· ser'lal debe estar p rep arado p aro interpre tar correc· tradas y salidas de lo función. tamente 10 que ve. lo deformación en este coso no s/gninca lXl problema. p ero sí un corte de determino4. Conclusión dos bandas de frecuencias o refuerzos de otras de acuerdo con la reproducció n deseada. Lo que vimos son sólo algunos de las miles de aplicaEn lo figura 24 damos un ejemplo de alteración de es· ciones p osibles p ara el osciloscopio. los procedimi entas formas de onda que ocurre cuand o ac tuamos so· tos indicados pueden Sef extendidos, siempre tenienbre el control de tonOlidad de un amplificador de audo en cuenta que mucho más importan te que las dio común. propias características del Instrumento usado, es el Uno anormalidad o deform ación quedará caracteri· conocimiento del modo correcto de interpretar las zada cuando las formas de onda obtenidas, COfjl los forma s de onda o Imágenes obtenidas. mismos ajustes de ganancia y tonondod fueran difeDebemos también tener el cuidado de sct:ler distinrentes. guir los casos en que las Imógenes aparecen de determinada forma por la deficiencia del circuito o del 3. Prueba de Circuitos Digitales procedimiento usado en la prueba , Falta de adaptación de impedancias. c arg os indebiUn problema que ocurre con el anólisis de circuitos dos. ajustes Indebidos. problemas de cables y puntas digitales c omplejos es que éstos no op eran con señade prueba pueden perfe c tCJllente Inducir al técnic o les que normalmente se repiten con un mismo pa trón o una interpretación errado. a una frecuencia fiJO. c omo muestro la figur a 25. Por este moti vo, es Importante que el técnic o tenga la visualización de las formas de onda deb eria hasiempre la p osibilidad de visualizar en su aparato drcerse ' congelando' lo señal en determinado instancuitas semejantes al que repara, en c ondiciones nOl'te. males, p oro poder tener par6me tros de compara Sin embargo. pOdemos analizar funciones simple s. ción. como por ejemp lo, puertas o contadores, si pudiéra· Una deformac ión de señal obtenido en un circuito mas aplicar señales rectangulares de frecuencia fija . co n funcion amiento norm al, puede indi c ar que el En lo figura 26 tenemos la forma de onda qu e selía viprocedimiento de pru eba o el circuito usado para essualizado en el caso de una puerta NANO. to finalidad . tienen problemas. POI' eso el técnico o la frecuencia sugerida p ara este tipo de an6lisis del reparador debe tener mucho cuidado con este tipo drculto, es lMHz. de problema. O Uno de los canales será conectado a lo salido del
78
