EDICION ARGENTINA
Año 22 - Nº 260 MARZO 2009
YYaaestá IInternet nternet el estáen enInternet elprimer primerportal portal de de electrónica electrónica interactivo. interactivo. Visítenos Visítenosen enla laweb, web,yy obtenga obtenga información infor macióngratis información gratiseeinnumerables innumerablesbeneficios. beneficios.
www.webelectronica.com.ar www.webelectronica.com.ar SECCIONES FIJAS Sección del Lector
80
ARTICULO ARTICUL O DE TAP TAPA A Medidor de contaminación eléctrica
3
MONTAJES Osciloscopio de media frecuencia Alerta de uso telefónico Interruptor temporizado activado por sonido Reloj digital con un microcontrolador AVR de ATMEL
20 54 57 59
MANTENIMIENTO DE COMPUTADORAS VGA Coolers: Máxima potencia de video
26
CUADERNO DEL TECNICO REPARADOR Técnicas de liberación de celulares. Utilizando el N95 de 8GB de Nokia como modem para compartir internet con otras computadoras Técnicas de liberación de celulares. Cómo usar el IPhone como modem y tener internet 3G en una PC
49
SERVICE Curso de funcionamiento, mantenimiento y reparación de amplificadores de audio digitales - Lección 10 Proyecto de un amplificador PWM. Ayuda para interconectar etapas
37
LABORATORIOS VIRTUALES Creación de componentes
66
LIBRO DEL MES CLUB SE 50. FETs & MOSFETs y RSCs, TRIACs & Diacs
71
AUTO ELECTRICO ELECTRICO GDI
Distribución en Capital Carlos Cancellaro e Hijos SH Gutenberg 3258 - Cap. 4301-4942
29
72
Distribución en Interior Distribuidora Bertrán S.A.C. Av. Vélez Sársfield 1950 - Cap.
I m p resión : Publim prent S.A. - Cóndor 1785 - Bs.A s. - A rg e n t i n a
Uruguay RODESO RODESOL L SA Ciudadela 1416 - Montevideo 901-1184
Publicación adherida a la Asociación Argentina de Editores de Revistas
EDICION ARGENTINA - Nº 260
DEL DIRECTOR AL LECTOR
Director
Ing. Horacio D. Vallejo Vallejo Producción
WEBELECTRONICA
José María Nieves Columnistas:
Federico Prado Luis Horacio Rodríguez Peter Parker Juan Pablo Matute
ES UN SITIO SEGURO
En este número:
Ing. Alberto Picerno Img. Luis Roberto Rodríguez Pablo Martín Varela Armando Caballero José Luis Hernández Aguilar Ing. Carlos Alberto Morales Rivera Guillerno Dornell EDITORIAL QUARK S.R.L.
Propietaria de los derechos en castellano de la publicación mensual SABER ELECTRONICA Herrera 761 (1295) Capital Federal T.E. 4301-8804 Administración y Negocios
Teresa C. Jara Staff
Olga Vargas Hilda Jara Liliana Teresa Vallejo Mariela Vallejo Diego Vallejo Ramón Miño Ing. Mario Lisofsky Fabian Nieves Sistemas: Paula Mariana Vidal Red y Computadoras: Raúl Romero Video y Animaciones: Fernando Fernández Legales: Fernando Flores Contaduría: Fernando Ducach Técnica y Desarrollo de Prototipos: Alfredo Armando Flores Atención al Cliente
Alejandro Vallejo
[email protected] Internet: www.webelectronica.com.ar Club SE: Luis Leguizamón Editorial Quark SRL
Herrera 761 (1295) - Capital Federal www.webelectronica.com.ar La Editorial no se responsabiliza por el contenido de las notas firmadas. Todos los productos o marcas que se mencionan son a los efectos de prestar un servicio al lector, y no entrañan responsabilidad de nuestra parte. Está prohibida la reproducción total o parcial del material contenido en esta revista, así como la industrialización y/o comercialización de los aparatos o ideas que aparecen en los mencionados textos, bajo pena de sanciones legales, salvo mediante autorización por escrito de la Editorial. Tirada de esta edición: 12.000 ejemplares.
Bien, amigos amigos de Saber Electrónica, Electrónica, nos encon - tramos nuevamen nuevamente te en las páginas páginas de nuestra nuestra revis revis - ta predilecta para compartir las novedades del mundo de la electrónica. En diciembre fuimos víctimas de “asaltos” informáticos y nuestra web pasó a formar parte de un listado de sitios “peligrosos” para Google, por considerar que podríamos retransmitir archivos con virus… ¡Sin embargo, eso no fue verdad!, realizamos realiz amos las denuncias correspondientes y el tema se solucionó rápidamente. Durante enero, tuvimos ataques con armas más poderosas por parte de indecentes a quienes “se ve” que les molesta que permitamos bajar archivos gratuitamente o comercializar paquetes educativos a precios accesibles para quienes desean capacitarse. Estos marginales lograron entrar a nuestros serv i d o res por medio de robots que “reescribieron” el código fuente de algunos archivos alojados en nuestra web de modo que cuando el robot de Google visitaba nuestra página “creía” encontrar rastros de virus lo cual TAMPOCO ES VERDAD. Realmente hemos trabajado muchísimo para descubrir a los mafiosos, entender su “modus operandis” y desbaratar esta acción que no tiene otro fin que molestar. Sin embargo debemos aclarar que NUESTRO SITIO NO TUVO NI TIENE VIRUS. Nuestros servidores están es tán ubicados en México, Argentina, Estados Unidos y hasta en Rusia de modo que en todo momento podamos abastecer la demanda demand a de nuestros lectores y socios del Club Saber Electrónica y según los entendidos manejamos niveles de seguridad que impiden el alojamiento de virus pero como subimos información y publicidad constantemente, corremos el riesgo que alguien “descubra” nuestras claves y reescriba códigos fuente de archivos (no pueden subir virus porque éstos serían detectados de inmediato) haciendo creer que en algún momento fuimos portadores de virus. Al momento moment o de escribir este editorial tenemos controlada la situación, s ituación, nuestras denuncias siguen su curso y todo nos hace creer que de existir un nuevo ataque podremos identificar al agresor. Pese a esto, queremos aclararle una vez más que nuestro sitio NO TIENE VIRUS, que poseemos sistemas antiviru s p o d e rosos y que estamos desarrollando programas que constantemente estén chequeando los códigos fuentes de todos nuestros archivos en búsqueda de posibles agre sores. La protección no es nada sencilla, sen cilla, ya que tenemos ten emos más de 100GB de información en más de 55.000 archivos alojados en webelectronica pero no nos van a torcer el brazo, si hace 23 años que elegimos este camino y lo transitamos pese a lo difícil que se hace a veces, es porque sabemos lo que queremos y estamos abocados a seguir prestándole el mejor servicio educativo. Hasta el mes próximo…
Ing. Horacio D. Vallejo
LX.1435
Muchos científicos han hecho notar hace ya tiempo que los intensos campos de RF irradiados por emisoras de FM, repeti - dores de TV y teléfono, podrían resultar, a largo plazo, cancerígenos. Aunque para dichas seña - les ha sido predeterminado un límite máximo de 6 vol - tios/metro, ¿cómo se podría medir? La expresión contaminación eléctrica ya ha entrado a formar parte del lenguaje común y, puesto que en los últimos años todos estamos cada vez más expuestos a intensos campos de alta frecuencia, procedentes de las antenas de los repetidores televisivos y telefónicos, etc., muchos investigadores se han dedicado a estudiarlos para determinar los efectos biológicos sobre el organismo humano y a establecer cuáles son los valores máximos que se pueden absorber sin correr peligro alguno. Las leyes internacionales fijan límites muy precisos dentro de los cuales un ser humano, lógicamente sano, puede permanecer expuesto sin ninguna con-
Le damos la más cordial bienvenida a la revista Nueva Electrónica, editora del presente artículo y colaboradora de Saber Electrónica. Desde este mes, los lectores de Saber Electrónica de América Latina tendrán soporte téc nico y comercial de los kits y demás productos ofrecidos por Nueva Electrónica (visite www.nuevaelectronica.com) Saber Electrónica
Artículo de Tapa secuencia; pero hacer respetar esto es bastante problemático dados los altos intereses que hay en juego por parte de las Multinacionales. Aunque los organismos competentes afirmen que los ciudadanos están protegidos por la Ley, no se suelen ver controles más o menos periódicos de estas emisiones. De hecho, no debería sorprender que, tras una comprobación por parte de las entidades, la potencia fuese alterada de manera exagerada para aumentar el área de cobertura, dado que, evidentemente, es mucho más barato sustituir una placa por una que suministre mucha más potencia en vez de instalar una nueva torre. A menudo se pueden encontrar incongruencias en este sentido: de hecho en todos los hospitales se puede encontrar una señal que claramente prohibe el uso de teléfonos móviles para evitar que sus señales interfieran en las sofisticadas instalaciones hospitalarias; pero si se presta atención en muchas localidades, junto a los hospitales, hay repetidores telefónicos que funcionan ininterrumpidamente 24 horas al día y que irradian potencias mucho mayores de las que irradia un pequeño teléfono móvil. Además muchos de estos repetidores están situados junto a guarderías o en pleno centro habitado y, además de ser perjudiciales para la salud, interfieren en nuestros televisores y en ocasiones incluso en los dispositivos antirrobo electrónicos. Además son muchos los repetidores telefónicos que están instalados en el techo de edificios habitados porque los propietarios de éstos reciben una compensación mensual y no les importa si los habitantes del edificio reciben constantemente estas señales de RF. La atención de los investigadores en este campo se ha concentrado en los efectos dañinos que dichas señales pueden provocar en un organismo sano. De hecho, las personas que utilizan audífono también sentirán molestias al entrar en un campo de RF, tales como molestos ruidos que pueden llegar a impedir una normal audición. Saber Electrónica
Para no crear inútiles alarmas, conviene decir que los efectos de la exposición a un campo de RF son proporcionales a la potencia y al tiempo de exposición. Se podría comparar por ejemplo con la exposición al sol. Si en pleno enero una persona se expone a los rayos del sol durante 6 ó 7 horas seguidas, por la noche tendrá la piel completamente quemada; si se expone sólo unos diez minutos ni siquiera llegará a broncearse un poco. Con estas afirmaciones intentamos tranquilizar a todos los CB, los radioaficionados y los usuarios de teléfonos móviles, cuyo tiempo de exposición no supone ningún riesgo. Pero las consecuencias pueden ser muy diferentes para quien permanezca durante días enteros junto a una antena transmisora que irradia señales de RF con una potencia de incluso miles de watt. Cuanto más aumentan la frecuencia y la potencia , más aumenta la intensidad de los efectos; un buen ejemplo a este respecto es el de un horno microondas que, al trabajar con frecuencias entre 2 y 3 GHz, puede cocer en pocos minutos cualquier alimento. El límite máximo establecido por la Ley no debería superar los 6 volt/metro. Conviene hacer una aclaración respecto a estos 6 volt/metro porque hay muchas publicaciones que, debido a su ignorancia, confunden los watt con los volt y afirman que este límite es de 6 watt/metro cuadrado y que corresponde a 0,01 Amper/metro. En realidad, una señal de 6 watt/metro cuadrado corresponde a 47,5 volt/metro que equivalen a aproximadamente 0,126 Amper/metro. En ocasiones estas publicaciones pueden llegar a difundir métodos erróneos para la medida de estos niveles de tensión.
Medidor de Contaminación Eléctrica
Saber Electrónica
Artículo de Tapa Por todo esto y puesto que nuestra intención es poder vivir sin recibir a diario dosis excesivas de esas señales, hemos decidido proponer el montaje de este instrumento capaz de medir la intensidad de las señales de RF.
LA MEDIDA de los watt/metro Un transmisor irradia en el espacio la señal RF generada a través de una antena, y a más watt suministrados, mayor intensidad de la señal irradiada. Por lo tanto cuanto mayor es la proximidad a la antena, mayor es la intensidad del campo eléctrico y, al contrario, a mayor distancia la intensidad estará más atenuada. Los instaladores de antenas de TV saben por experiencia que cuanto más lejos está la estación emisora, más atenuada llega la señal, y por lo tanto para llevarla al valor óptimo es necesario instalar antenas con una mayor capacidad y, si esto no basta, hay incluso que preamplificar la señal. Para valorar la intensidad de las señales de RF se ha tomado como unidad de medida el volt/metro, pero hay que explicar cómo se debe medir. Para obtener esta tensión de referencia hay que tomar dos placas de cobre o de aluminio de 1 metro cuadrado y situarlas a 1 metro exacto de distancia la una de la otra (ver figura 1).
Estas dos placas deben ir colocadas dentro de una jaula de Faraday, que evitará que la antena colocada en su interior capte señales de RF procedentes de fuentes externas. A las dos placas se aplica una señal equilibrada de RF variable de 1MHz hasta 3GHz, entre las dos placas se coloca una pequeña antena capaz de captar la señal irradiada por éstas. La señal captada deberá ser amplificada posteriormente de manera que en un instrumento se lea el mismo valor de tensión de RF que ha sido aplicado en las placas. Es decir que si en las dos placas se aplica una señal de RF de 1 volt eficaz, el aparato tendrá que indicar 1 volt/metro; si se aplica una señal de RF de 5 volt el aparato tendrá que indicar 5 volt/metro y si se aplica una señal de RF de 10 volt el aparato tendrá que indicar 10 volt/metro. Conociendo el valor de la tensión es posible obtener los watt/metro cuadrado y los amper/metro utilizando estas dos sencillas fórmulas: Watt/m2 = (volt/metro x volt/metro) : 377
Figura 1. La medida de los voltios/metro se obtiene aplicando una tensión de RF eficaz sobre dos placas metálicas de 1 metro cuadrado de dimensión, separadas 1 metro la una de la otra. Aplicando en el centro de ellas una antena, la señal captada se amplificará hasta que se lea en el voltímetro el mismo valor de tensión aplicado a las dos placas. Para realizar un aparato capaz de medir la contaminación eléctrica es indispensable utilizar un módulo preamplificador de banda ancha que amplifique de forma logarítmica una señal de RF desde un mínimo de 1MHz hasta un máximo de 3GHz. Saber Electrónica
Medidor de Contaminación Eléctrica volt/metro
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 40 50
Wat./m 3
0,00 0,01 0,02 0,04 0,06 0,09 0,13 0,17 0,22 0,26 0,32 0,38 0,45 0,52 0,60 0,68 0,77 0,86 0,96 1,06 1,17 1,28 1,40 1,53 1,66 1,79 1,93 2,08 2,23 2,39 4,24 6,63
Amper/metro
0,003 0,005 0,008 0,010 0,013 0,016 0,018 0,021 0,024 0,026 0,029 0,032 0,035 0,037 0,040 0,042 0,045 0,048 0,050 0,053 0,056 0,058 0,061 0,064 0,066 0,069 0,072 0,074 0,077 0,080 0,106 0,133
Amper/metro = Volt/metro : 377 Nota: el número 377 que aparece en estas fórmulas es la impedancia característica de un espacio vacío.
Por lo tanto una tensión de 6 volt/metro corresponde a: (6 x 6) : 377 = 0,09549 watt/metro cuadrado
que a su vez equivalen a: 6 : 377 = 0,0159 Amper/metro
Estos números se suelen redondear hasta el valor de 0,1 watt/m2 y 0,016 Amper/metro. En la tabla N.1 aparecen los valores en Watt/m2 y Amperios/met ro proporcionales al valor en Voltios/metro . Científicamente ha sido demostrado que un ser humano puede permanecer expuesto a un campo de RF de 6 volt/metro por años enteros sin sufrir ninguna consecuencia. Cuanto más aumenta el valor de los Volt/metro, más se reduce el tiempo de permanencia; de hecho el límite en el que se puede permanecer un día entero no debería superar los 25 Volt/metro. El aparato que se presenta es capaz de medir cualquier campo eléctrico comprendido entre 1MHz y 3GHz proporcionando una medida bastante precisa,
Figura 2. Con este aparato se puede saber inmediatamente si el repetidor que está cerca de casa supera los 6 volt/metro.
Saber Electrónica
Artículo de Tapa lo suficiente para comprobar si los niveles de las señales de RF que nos rodean están dentro de los límites legales o los superan. Incluso los aparatos que utilizan las grandes empresas, que pueden llegar a costar millones de pesos, tienen elevadas tolerancias; de hecho, utilizando uno de nuestros aparatos y comparándolo con otros 3 distintos, proporcionados por distintos fabricantes, se pueden encontrar los siguientes valores. Si se mide en un mismo punto las señales emitidas por un repetidor, uno de los aparatos indica 5,9 volt/metro, el segundo 5,3 volt/metro y el tercero 4,9 volt/metro. Sabiendo que la intensidad de campo de la señal irradiada era de 5,3 volt/metro, el primero ha medido un 10% más del valor real y el tercero un 10% menos, de lo que se deduce que todos estos aparatos tienen una tolerancia de +/- el 10%.
ESQUEMA ELÉCTRICO
Aunque de la salida del módulo IC1 sale una tensión proporcional a la intensidad del campo captado, hay que considerar la tolerancia de las resistencias y la tensión de offset del operacional IC2/B; por lo tanto, para obtener las medidas oportunas, el circuito deberá ser calibrado actuando sobre el trimmer R2 conectado, a través de las resistencias R7-R8, a la pata inversora 2 de IC2/B. La tensión negativa de 2,5 voltios necesaria para alimentar la pata 4 de IC2/B, se obtiene rectificando la onda cuadrada de 2.600 Hz que hay en la pata 13 de IC3 a través de los diodos DS5-DS6. Tal y como aparece en el esquema eléctrico de la Figura 3, el interruptor que selecciona la escala que hay que visualizar está conectado a un divisor compuesto por tres resistencias. Las resistencias R12-R13 conectadas a la pata 9 de IC3 se pueden cortocircuitar a masa a través del conmutador de 3 posiciones signado como S1.
El secreto para que este aparato funcione está en el módulo SMD signado como IC1 , que es un Detector Amplificador logarítmico capaz de detectar cualquier señal de RF desde 1MHz hasta 3MHz con una linealidad de frecuencia óptima. Si se alimenta este módulo con una tensión estabilizada de 5 volt positivos, es posible obtener en su pata de salida 2 una tensión continua proporcional a la intensidad del campo de RF captado por la antena. El incremento de la tensión en la salida es de 18 milivolt por cada dB de variación. La débil tensión proporcionada por el módulo IC1 se aplica a la entrada no inversora del primer operacional IC2/B, que se encarga de amplificarla 5,7 veces y la tensión que hay en la salida se envía, a través de R9, a la pata 7 de IC3. Éste último es un microprocesador ST62T01 programado, que elabora y convierte esta tensión en valores expresados en Vo l t / m e t r o, Amperios/metr o o vatios/metro cuadrado, que, enviados en formato serie a las patas 21-22 del integrado IC5, se visualizan después en el display LCD. Saber Electrónica
LISTA DE COMPONENTES LX.1435 R1 R2 R3 R4 R5 R6 R7 R8 R9
= = = = = = = = =
8.200 ohm 2.200 ohm trimmer 27.000 ohm 47.000 ohm 220~000 ohm 1.000 ohm 10.000 ohm 1% 47.000 ohm 1% 1.000 ohm
Medidor de Contaminación Eléctrica
Fig. 3. Esquema eléctrico del medidor de contaminación eléctrica RF. La ganancia de la etapa IC2/B ha sido calculada para las dimensiones de la antena captadora incluida en el kit. Actuando sobre el conmutador S1 se pueden medir tanto los Voltios/metro como los Amperios/metro y los Vatios/metro cuadrado.
R10 = 47.000 ohm R11 = 10.000 ohm R12 = 4.700 ohm R13 = 18.000 ohm R14 = 47.000 ohm C1 = 100.000 pF poliester C2 = 100.000 pF poliester C3 = 100.000 pF poliester C4 = 180 pF cerámico C5 = 100.000 pF poliester
C6 = 10 microF. electrolítico C7 = 10 microF. electrolítico C8 = 1 microF. electrolítico C9 = 22 pF cerámico 010 = 22 pF cerámico C11 = 100.000 pF poliester C12 = 10 m¡croF. electrolítico C13 = 47 microF. electrolítico C14 = 100.000 pF poliester C15 = 10.000 pF poliester
XTAL = cuarzo 8 MHz DS1-DS6 = diodos tipo 1N.4148 IC1 = módulo KM.1436 IC2 = integrado tipo TL.082 IC3 = integrado tipo EP.1435 IC4= Integrado tipo MC.78L05 IC5 = integrado tipo MM.5452 LOD = display tipo S.5018 S1 = separador 3 pos. S2 = separador 2 pos.
Saber Electrónica
Artículo de Tapa
Figura 4. Esquema práctico de montaje del detector de contaminación eléctrica. Los tres cables S, M, +V, se conectan al módulo IC1 tal y como aparece en la Figura11.
Situando el conmutador S1 de manera que se cortocircuite en masa la resistencia R13, en el display se visualizan los Voltios/metro (campo eléctrico). Situando el conmutador S1 en la posición central para que no se cortocircuiten a masa dichas resistencias, en el display se leerán los Amper/metro (campo magnético). Situando el conmutador S1 de manera que se cortocircuite a masa la pata 9 de IC3, en el display se leerán los Watt/metro cuadrado (densidad de potencia). El segundo operacional IC2/A se utiliza para que aparezca en el display la palabra Lobat cuando sea necesario sustituir la batería porque está descargada. Saber Electrónica
Cuando la tensión de la batería desciende por debajo de los 7,6 volt, en la salida del operacional IC1/A habrá un nivel lógico 0 que, al entrar en la pata 8 del microprocesador IC3, se encarga de hacer aparecer en los display la palabra Lobat.
REALIZACIÓN PRÁCTICA Siguiendo las instrucciones no habrá ningún problema en el montaje de este medidor de contaminación eléctrica de RF.
Medidor de Contaminación Eléctrica
Fig. 5. En muchas localidades los repetidores están situados muy cerca de las zonas habitadas y poca gente sabe que muchos de ellos irradian potencias superiores al nivel permitido, es decir 6 voltios/metro.
Figura 6. El circuito de la Fig.4 visto por el lado contrario. Antes de fijar el display hay que comprobar que la muesca de referencia está orientada hacia la izquierda. Saber Electrónica
Artículo de Tapa Figura 7. Antes de soldar los terminales de los conectores del display hay que colocar el circuito impreso en el interior del mueble y luego empujar hacia abajo el display. El módulo IC1 debe insertarse en la ranura que hay en el mueble de plástico, pero antes hay que fijar en los dos agujeros los separadores de metal que sirven para sostener la antena.
Figura 8. Fotografía del módulo preamplificador IC1 con el circuito impreso que hace de antena ya colocado encima.
Figura 9. En los agujeros centrales del módulo IC1 se insertan las dos torres de latón que hay en el kit. La tuerca se inserta desde la parte interior del módulo (ver Figura 7). Saber Electrónica
Figura 10. El circuito impreso se fija en el interior del mueble con las tuercas de los conmutadores S1-S2. Si el módulo IC1 se mueve, se puede fijar en la ranura con una gota de pegamento.
Medidor de Contaminación Eléctrica Para comenzar, es aconsejable instalar en el circuito impreso signado LX.1435 los tres zócalos para los integrados IC2-IC3-IC5. Una vez completada esta operación, hay que insertar por el lado opuesto del impreso los dos conmutadores de palanca S1-S2, situando el de 3 posiciones en el lado izquierdo, tal y como aparece en la Fig.6. Antes de soldar los terminales al circuito impreso, hay que comprobar que el conmutador S1 de 3 posiciones este efectivamente situado a la izquierda. Una vez completada esta operación, hay que tomar el display LC D y conectarle los dos conectores hembra que se utilizarán como zócalos. Después hay que insertar los dos conectores en los agujeros que hay en el circuito impreso, pero no hay que soldarlo, porque antes de hacerlo es preferible colocar el circuito impreso en el interior del mueble, fijándolo provisionalmente con las tuercas de los dos conmutadores S1-S2. Una vez hecho esto hay que empujar hacia abajo el display, de manera que su parte posterior sobresalga completamente por la ventana que hay en la tapa del mueble (ver Fig.7). Una vez obtenida esta condición, se pueden soldar sólo dos terminales laterales de los conectores de manera que no puedan moverse y luego las 40 patas restantes. Importante: el display debe ser montado prestando atención a que su muesca de
referencia esté girada hacia la izquierda, tal y como aparece en la Fig.6. Figura11. En el espacio que queda en el mueble se introduce la pila de 9 voltios. Hay que prestar atención para no invertir los cables +V, M, S al conectarlos a los terminales que hay en el módulo IC1.
Esta muesca de referencia está casi siempre constituida por una pequeña protuberancia de vidrio, no muy visible, situada a un solo lado de su superficie. A veces, coincidiendo con esta protuberancia en el borde exterior aparece una señal <. Saber Electrónica
Artículo de Tapa
Figura 12. Este es el resultado final del mueble que contiene el detector de contaminación eléctrica, incluida la antena. Entre los conmutadores S1-S2 se aplica la pequeña etiqueta adhesiva con las indicaciones Volt/metro – Amper/metro y Watt/metro2.
Si ya se han soldado todas las patas y la muesca de referencia se ha colocado orientada hacia el lado opuesto, para desenganchar el display sin correr el riesgo de romper el cristal, la solución más sencilla es insertar entre el display y el circuito impreso la
Para continuar con el montaje, se pueden insertar todas las resistencias, luego los diodos girando hacia arriba el lado perfilado con una franja negra (diodos DS1-DS2-DS3-DS4-DS5) y hacia abajo el del diodo DS6, tal y como aparece en la Figura 4.
unos pocos milímetros.
Junto al integrado IC3 hay que montar los dos condensadores cerámicos C9-C10 y el cuarzo colocándolo en posición horizontal.
Esta operación deberá repetirse en el otro lado.
Tras estos componentes hay que soldar en el impreso el trimmer R2, luego todos los condensa-
hoja de un cuchillo y hacer palanca para levantarlo
Figura 13. Conexiones de los integrados MM.5452 – TL082 – EP.1435 vistas desde arriba con su muesca de referencia en forma de U girada hacia la izquierda. Sólo en el caso del integrado MC.78L05 las conexiones están vistas desde abajo, es decir desde el lado por el que los terminales sobresalen de la superficie.
Saber Electrónica
Medidor de Contaminación Eléctrica
Figura 14. A menudo, estando muy cerca del repetidor se detecta una señal RF mucho menor de la que se detecta a 100 metros de distancia, porque todo depende del área de radiación de las antenas transmisoras. Si la señal varía de intensidad se deberá seguramente a la proximidad de teléfonos móviles funcionando.
Figura 15. En el plano horizontal también se puede notar la diferencia de volt/metro causada por el área de radiación de todas las antenas de la torre.
dores de poliéster y por último los electrolíticos, respetando la polaridad +/- de los terminales. Los tres electrolíticos C6-C12-C13 deben ir colocados en sentido horizontal porque de lo contrario no se podría cerrar el mueble de plástico. Para completar el montaje hay que soldar el integrado estabilizador IC4 girando la parte plana de su cuerpo hacia el trimmer R2. Tras haber montado la toma de la pila y los tres integrados en los respectivos zócalos girando la muesca en forma de U de referencia de IC2-IC3 Saber Electrónica
Artículo de Tapa hacia la izquierda y la de IC5 hacia la derecha, el circuito podrá ser colocado en el interior del mueble de plástico. Una vez hecho esto se puede tomar el módulo que ya está montado en SMD, señalado como IC1, para insertar en sus dos alojamientos centrales las torres separadoras metálicas que sirven para fijar la antena de captación. El módulo IC1 debe ir instalado en la fisura superior del mueble tal y como aparece en la Figura11. Cuando se conecten los tres cables del módulo IC1 al circuito impreso LX.1435, hay que prestar atención para no invertirlos, porque si no se quemaría el integrado SMD.
AJUSTE del CIRCUITO Una vez completado el montaje hay que ajustar el trimmer R2, operación que es muy sencilla. Para realizarla hay que alejarse al menos 1 km de cualquier repetidor de TV o de teléfono, lo más fácil es tomar el coche y dirigirse a una zona de campo abierto. En primer lugar hay que girar el trimmer R2 de manera que se lea en el display un número cualquiera, por ejemplo 1,5 – 2,4 volt/metro y luego el cursor lentamente hacia el lado contrario, hasta que dicho valor descienda hasta 0,1 volt/metro. Una vez hecho esto hay que girar poco a poco el cursor del trimmer hasta que en el display se lea 0,0 volt/metro. Si se gira un poco más el trimmer, el cursor permanecerá en 0,0; para evitar que esto suceda es mejor volver a 0,1 volt/metro y luego volverlo a llevar a 0,0 volt/metro. Si la última cifra del display oscila de 0,0 a 0,1 no importa, porque el único inconveniente que se puede encontrar es el de leer una tensión igual al ruido de fondo debido a la RF. Saber Electrónica
Medidor de Contaminación Eléctrica
Saber Electrónica
Artículo de Tapa Por ejemplo, si el aparato indica una tensión de 4,2 volt/metro, mientras que el valor real es de sólo 4,0 volt/metro, no importa porque la diferencia no es significativa.
Los daños que podrían producir las radiaciones electromagnéticas han sido comprobadas y definidas a través de experimentos realizados con animales.
Sí hay que preocuparse si en un lugar habitado se encuentran valores de 6-7 volt/metro que permanecen constantes durante 24 horas consecutivas.
Los efectos biológicos observados son alteraciones en el comportamiento y lesiones oculares, aparición de leucemia, tumores pulmonares, de mama, en el sistema nervioso, etc.
LOS EFECTOS NEGATIVOS DE LA CONTAMINACIÓN ELÉCTRICA A pesar de las crecientes investigaciones y experimentos, aún no existen datos fiables que demuestren el verdadero peligro que supone la exposición a un campo electromagnético; aún así se han establecido unos límites de seguridad que es aconsejable no superar. Pero existen excepciones; de hecho se ha demostrado que ciertas frecuencias, con intervalos de pausas muy precisas , como las utilizadas en magnetoterapia y en otros aparatos para medicina electrónica, tienen unos efectos beneficiosos sobre las células de nuestro organismo. Para medir la contaminación electrónica es necesario disponer de dos instrumentos, uno para la BF y otro para la RF. Para las bajas frecuencias inferiores a 500Hz, el campo electromagnético expresado en microtesia se puede medir fácilmente con el kit LX.1310 presentado en la revista Nueva Electrónica Nº 159 (puede verla en la web). Para las altas frecuencias, comprendidas entre 1 MHz hasta 3MHz, la intensidad del campo eléctrico expresada en volt/metro se puede medir con el aparato LX.1435 que ahora se presenta. Hay que precisar que éste último aparato detecta sólo el campo eléctrico emitido por antenas transmisoras, por lo tanto no detectará el campo electromagnético irradiado por las redes eléctricas de alta tensión (éstas se pueden detectar con el kit LX.1310). Saber Electrónica
De ello se deduce que las personas más débiles como niños, ancianos y enfermos podrían corres un riesgo real si estuviesen expuestos durante largo rato a los valores máximos de estas radiaciones. Algunos investigadores afirman que incluso podría existir una relación entre la exposición a intensos campos electromagnéticos y la aparición de dolencias neurológicas como depresiones, la enfermedad de Alzheimer, Párkinson, algunos tipos de esclerosis y leucemia; pero todas estas afirmaciones están aún por demostrarse con datos concretos. Otros investigadores han estudiado en transporte de iones a través de la membrana celular y las variaciones de algunas proteínas y antígenos superficiales. En muchos tipos de células, entre ellas los linfocitos B y T, se ha descubierto que los campos electromagnéticos pueden influir en aspectos de la bioquímica y de la fisiología según la potencia. Según todo lo expuesto aquí, es de suponer que cualquier ciudadano de a pié entiende el riesgo que existe, por lo tanto, al ver cerca de su casa una aglomeración de antenas transmisoras, como las que podría tener un radioaficionado, probablemente piense que está en una zona de riesgo; pero no es así . En cambio sí son peligrosas algunas fuentes mucho más alejadas pero que emiten niveles mucho más altos o que incluso superan el nivel máximo de seguridad. Gracias al medidor LX.1435 todo el mundo podrá controlar la intensidad de los campos eléctricos de alta frecuencia que hay en el ambiente.
Medidor de Contaminación Eléctrica CÓMO SE UTILIZA ESTE APARATO Para utilizar este instrumento hay que practicar un poco y saber que una señal R F es irradiada en el espacio con una polarización de horizontal o vertical, tal como está explicado en los artículos dedicados a las antenas receptoras y transmisoras . Si la antena transmisora irradia una señal con polarización vertical, la señal máxima se captará manteniendo la antena receptora en posición vertical; si la antena transmisora irradia una señal con polarización horizontal, la señal máxima se captará poniendo la antena receptora en posición horizontal. Esto sirve para entender por qué al cambiar la posición de la antena del detector de horizontal a vertical o viceversa, el valor de volt/metro cambia considerablemente. La antena receptora del aparato debe ir orientada hacia el punto al que está orientado el enlace repetidor, para ello basta con mover el aparato para establecer la dirección justa. Cuando se realice la medida, hay que girar la antena en sentido horizontal y vertical hasta encontrar la posición que indique el valor máximo de volt/metro. Como podrá comprobarse, la medida de Volt/metro no permanece nunca estable, porque en muchos enlaces telefónicos puede haber más de un transmisor que se ponga en funcionamiento al mismo tiempo, por lo tanto es normal ver que la tensión desciende repentinamente de 3,5 a 3,2 volt/metro o aumenta hasta 4,6 volt/metro. Puesto que el aparato suma todas las señales de RF que capta la antena, cada vez que se superan los 6 volt/metro durante pocos minutos, no tiene por qué deberse a un repetidor telefónico, sino que puede estar causado por la proximidad de un radioaficionado, un CB o un teléfono móvil. Un teléfono móvil situado a una distancia de 1 0 metros del aparato puede hacer que suba la tensión hasta 15 volt/metro, mientras que si está colocado junto a la antena puede hacerla subir hasta 2 5 volt/metro: esto no debe preocupar porque los telé-
fonos móviles en GSM transmiten veloces paquetes de impulsos digitales con intervalos de pausas y el aparato para detectarlo realiza 32 lecturas en 0,4 segundos, luego selecciona la amplitud máxima de cada paquete enviado hacia el enlace de radio. Aunque estos niveles superen los valores máximos durante 10-15 minutos, no son para nada peligrosos. Sí son en cambio peligrosas las señales que permanecen en los niveles máximos durante días enteros. Realizando pruebas en las proximidades de enlaces repetidores, la mayoría de ellos emite señales que no suelen superar los 4,5 volt/metro, pero hay repetidores que durante todo un día emiten señales cuyo valor no desciende de los 9 V/metro y a veces llegan a subir hasta 10,2-10,5 V/metro. Evidentemente estas son excepciones y están fuera de los límites legales. Al realizar las pruebas se puede notar cómo, a veces, junto a un enlace repetidor se detecta una señal de 3 volt y, al alejarse hasta 200-300 metros, en vez de atenuarse la señal aumenta hasta llegar a 4-5 volt/metro. Este aumento depende la antena transmisora (ver Figuras 14 y 15), pero también de las reflexiones de las señales de R F que llegan en fase a la antena del aparato.
PRECIO DE REALIZACIÓN Nueva Electrónica le brinda a los lectores la posibilidad de adquirir los kits de los proyectos que publica, comprándolos a través de Internet en www.nuevaelectronica.com.ar. El kit LX.1435 – LX.1435B: todos los componentes necesarios para realizar este aparato detector de campos de RF, incluido display LCD, integrados, resistencias, condensadores, mueble perforado con cubierta adhesiva, módulo KM1436 montado y antena posee un costo total aproximado de $550, pero también puede comprar la placa de circuito impreso y/o la antena por separado. Saber Electrónica
MONTAJE
Esta es la tercera entrega dedicada a nuestro oscilosco - pio de media frecuencia. En esta ocasión incorporare - mos dos funciones más: las cuales serán posición verti - cal y selector de entrada. Este último control selecciona una de tres opciones de entrada: Corriente Alterna (CA), Corriente Directa o Continua (CC ó CD) o Tierra. Por: Luis Roberto Rodríguez Introducción
La posición vertical simplemente mueve el trazo verticalmente sobre nuestra pantalla. Tal como hemos venido haciendo, en cada artículo agregaremos funciones a nuestro instrumento hasta convertirlo en un osciloscopio con desempeño semejante a un modelo comercial, con la ventaja de que nuestro instrumento costará una fracción de tal modelo. Recuerde que cada artículo termina con un osciloscopio funcional, es decir, nuestro instrumento puede ser utilizado al terminar cada fase del de-
sarrollo, aunque con funciones reducidas, las cuales iremos aumentando con el correr de las ediciones. Posición Vertical
Con el fin de poder colocar el trazo del osciloscopio en cualquier línea horizontal de nuestra pantalla debemos poder actuar sobre un nivel de tensión variable, el cual se suma a la señal original. Esto se consigue fácilmente mediante un potenciómetro. Observe la figura 1. El amplificador operacional es un simple sumador. Sin embargo, recuerde que la señal de entrada se in-
vierte en fase a la salida, ya que el operacional está configurado como inversor. Nuestro osciloscopio de la fase anterior no incorporaba el potenciómetro, por lo que la señal de salida simplemente era la misma de la entrada, sólo que invertida. En esta ocasión hemos agregado un potenciómetro mediante el cual podemos seleccionar desde 0 hasta 5 voltios, los cuales se suman a la señal a la entrada, lo que ocasiona el movimiento vertical en la pantalla. Simple, ¿no cree usted, estimado lector?
Bien, nuestros costos no han au-
Figura 1 - Posición vertical
Saber Electrónica
Osciloscopio de Media Frecuencia
Figura 2 - Diagrama esquemático.
Saber Electrónica
Trabajando con la Placa IGTV mentado demasiado con esta función. Sólo se requiere de un potenciómetro y una resistencia.
rá el relevador, lo que ocasionará que C1 quede desactivado ya que sus patas se unirán por el contacto 4-8 del relevador, pasando así la CD al instrumento. Observe el relevador de selecSelector de CA/CD (CC) y Tierra ción de tierra (a la derecha en la parNuestro instrumento de la fase te inferior de diagrama). El operacioanterior solo podía mostrar señales nal U7A U7A es el que lleva lleva la señal señal al de Corriente Alterna. Ahora mejorare- convertidor analógico/digital y es en mos ésta característica. la entrada de dicho amplificador donNo solo podremos seleccionar de se selecciona la señal de entrada CA o CD, también podremos podremos introduintrodu- o tierra, como podrá observar en el cir tierra (0 voltios) a la entrada del esquema. Cuando el relevador está instrumento, esto con el fin de obser- desactivado la señal pasa a través de var en la pantalla la línea de cero vol- los contactos 4-6. Sin embargo, tios, y así posicionar correctamente cuando se selecciona “tierra” como la señal con fines de medición. entrada, se envían 0 voltios al conEstas funciones las implementa- vertidor, ya que al activarse el relevaremos utilizando relevadores, los dor se introduce una tierra a través cuales en muchas ocasiones son de de los contactos 4-8. mayor costo que los circuitos integraLos diodos colocados en las bobidos. nas son necesarios para amortiguar Desafortunadamente Desafortunadamente es necesa- la tensión que generan las inductanrio utilizar relevadores debido a que cias en la conmutación de la corrienalgunas veces debemos manipular te. Si no se colocaran tales diodos, la tensiones altas para lo cual los ele- tensión de inducción al desconectar mentos activos son inadecuados o la bobina sería tan alta que introducide costo elevado, además de que la ría ruido eléctrico al circuito ocasioresistencia inherente a los semicon- nando fallas por falsos disparos. ductores frecuentemente presenta efectos indeseables. Para la descripción del uso de los Las Nuevas Funciones relevadores refiérase al diagrama esen Acción quemático de nuestro instrumento, el cual se muestra en la figura 2. Observe C1 a la entrada de la señal. El condensador está colocado entre las patas 4 y 8 del relevador de CA/CC, los cuales son los contactos normalmente abiertos. En esta posición del relevador la señal debe pasar a través del condensador, por lo que ésta es la posición de CA, ya que la DC se verá bloqueada por el condensador. densador. Al activar el botón CA/CC del instrumento, en Figura 3 - Tierra seleccionada. seleccionada. la posición de CC se activaSaber Electrónica
Observe la figura 3 donde se muestra la pantalla con tierra seleccionada a la entrada. Hemos colocado la línea de tierra en el centro de la gratícula, por lo que es en este punto donde se ha colocado la referencia (0 voltios). Esto lo hicimos moviendo el potenciómetro de posición vertical. Recuerde que nuestro instrumento aún no incorpora disparo automático, por lo que cada vez que movamos el potenciómetro deberemos presionar el botón de disparo para observar la nueva posición vertical. Bien, ahora introduciremos una forma de onda cuadrada, la cual tomaremos de la tarjeta IGTV, y a continuación seleccionamos CA. Observe la figura 4 donde se muestra la forma de onda en el centro de la gráfica. Esto se debe a que sólo la CA puede pasar por C1. La figura en la pantalla se muestra con la línea de cero voltios en el centro de la forma de onda, es decir, aparentemente en la entrada tenemos una señal que varía entre -2.5 voltios y +2.5 voltios, aunque realmente es una señal con variaciones entre 0 y 5 voltios. Ahora seleccionemos CC. Con esta entrada la forma de onda se muestra con su base en la línea de 0 voltios, lo cual es correcto. Observe la figura 5. Por medio del potenciómetro de posición vertical podemos acomodar la gráfica en cualquier línea horizontal de la pantalla. El diodo D5 evita introducir tensiones negativas al convertidor A/D y el zener D6 evita introducir una tensión mayor a 5.1 voltios. Los diodos D1 y D3 evitan introducir al circuito del operacional una tensión mayor a 12 voltios, ya sea positiva o negativa.
Osciloscopio de Media Frecuencia Software
Algunas puntas incorporan un interruptor para seleccionar la división de tensión deseada, ya sea X1 o X10. Este interruptor debe coincidir con la selección en nuestro botón. En este menú los botones de flechas aumentan o disminuyen la gaganancia vertical lo cual significa más o menos voltios por división.
En esta ocasión el software ha sufrido muy poca modificación ya que las funciones nuevas tienen que ver más bien con el hardware. El programa fuente se denomina OsciloscopioB3.asm y los archivos para grabar en el PIC son: OsciloscopioB3.hex y OsciloscopioB3_t.hex. Recuerde que existen en cada proyecto dos versiones para grabar Construcción en el PIC, una para interruptores normales y otra para interruptores de tacto. Estos últimos se presentaron Tal como explicamos en el artícuen la revista número 222 (México). lo anterior, se sugiere armar el instruLos archivos están disponibles mento en tarjetas de experimentos tigratuitamente en el sitio WEB de la po “protoboard”, ya que este no es el revista Operación
A partir parti r de este artículo artíc ulo las opciones del menú han crecido, por lo que presentamos un diagrama visual de la operación (hasta este momento) de nuestro instrumento. Existen 2 funciones disponibles con el botón MENÚ, dichas funciones son: ESC V y TIEM H, tal como se muestra en la figura 6. En el menú TIEM H podemos seleccionar mediante el botón ENT ENT la entrada, entrada, ya sea Corriente Continua, Corriente Alterna o Tierra. Los botones de flechas modifican el tiempo de barrido horizontal, lo cual significa más o menos segundos por división. El botón DISP realiza un muestreo muestreo y lo presenta en la pantalla. En el menú ESC V la función del botón 4 es ahora como selector de la punta de osciloscopio colocada a la entrada. Si la punta es con divisor por 10 se debe seleccionar X10. Si no tiene divisor entonces se debe seleccionar X1.
circuito definitivo, aunque como lo establecimos anteriormente, es completamente funcional. Cuando terminemos con todas las fases del proyecto se ofrecerá el circuito impreso y los detalles de armado. En la tabla 1 se muestra la lista de componentes para esta fase. Comentarios Finales
Los relevadores utilizados en este proyecto son del tipo doble polo doble tiro, aunque en el diagrama sólo se muestra uno de los dos contactos disponibles. Seguramente habrá observado un tercer relevador del cual no hemos dado detalles de funcionamiento. Bien, este relevador se utiliza para seleccionar la señal de entrada directamente o dividida por cuatro, como muestra el diagrama. Esta división la efectúa automáticamente el microcontrolador, crocontrolador, por lo que es transparente para el usuario. Dependiendo de la Figura 4 - Corriente Alterna seleccionada. seleccionada. escala vertical seleccionada, se habilita o deshabilita dicho relevador. Observará que hemos cambiado nuestro divisor a la entrada con respecto a la fase II. En esta ocasión la división es por 4 y no por 10. Esto nos ha facilitado el diseño, aunque ha implicado algunos cambios en los componentes. Sin embargo, sólo son resistencias de costo Figura 5 - Corriente Continua seleccionada. muy bajo. Saber Electrónica
Trabajando con la Placa IGTV
Figura 6 - Operación del osciloscopio.
Por último presentamos nuestra tabla de características comparativas con nuestro primer osciloscopio básico, las cuales en cada fase hemos mejorado. Bien, eso es todo por este mes. En el próximo artículo agregaremos otra función a nuestro osciloscopio y le aseguramos que el costo será mínimo. ¡Hasta entonces! !
Sólo puede mostrar señales de audio (baja frecuencia). Sólo puede mostrar señales de corriente alterna. No tiene sincronía del disparo. Sólo tiene una escala vertical. No tiene posición horizontal ni vertical. No tiene cursores. Sólo tiene memoria para una pantalla Sólo tiene un canal. Tiene impedancia baja a la entrada.
Lista de Materiales Circuitos Integrados U1A, U1B: U1B: TL072 Amplificador operacional FET U2: CMOS 4051 Selector analógico1 analógico1 de de 8 U3: PIC16F874 Microcontrolador 40 patas U4: DAC0820 Convertidor A/D de 8 bits U5: 7805 Regulador de voltaje de 5 voltios U6: 7905 Regulador negativo de de 5 voltios U7A: TL072 Amplificador operacional operacional FET
Resistencias y Condensadores R1: 22k! 22k ! R2: Potenciómet Potenciómetro ro 10k ! R3-R24-R25-R26: 4k7 R4: 750k! 750k ! R5: 220k! 220k ! R6-R8-R23: 3.3k! 3.3k !
Saber Electrónica
R7: 33k! 33k ! R9-R10-R11-R12-R15: R9-R10-R11-R12-R15: 10k ! R13: 1.2k! 1.2k ! R14: 6.8k! 6.8k ! R16-R17-R18-R19-R22: R16-R17-R18-R19-R22: 100k ! R20-R21: 1M! 1M ! R27: Potenciómet Potenciómetro ro 2k ! R28: 2.2k! 2.2k ! C1-C3-C6-C9-C10-C11-C1 C1-C3-C6-C9-C10-C11-C12-C14: 2-C14: 0.1 "F C2-C13: 100" 100 "F x 25V C4: 4,7pF C5: 18pF variable C7- C8: 15pF Varios Y1: Cristal Cristal 20 MHz J1: Conector BNC S1-S5: Interruptores mini para impreso K1-K2-K3: Relevadores Relevadores 12V tipo DIP 2P2T
Mejorado Solucionado Solucionado Mejorado
Solucionado
M ANTENIMIENTO DE COMPUTADORAS
Como todos sabemos, las tarjetas de video son cada vez más po - derosas y consumen más energía. En este artículo comentaremos qué beneficios tienen y compararemos dos de ellos. De la Redacción de
de MP Ediciones
E
n la comunidad del hardware, podemos distinguir dos tipos de usuarios: los que están de acuerdo con el overclocking y los que no. En ambos sectores, también hay personas que se preocupan por el nivel de ruido, y otros que sólo tienen en cuenta la performance general de sus equipos. Cuando hablamos de coolers especiales, casi siempre mencionamos dos ventajas con respecto a los que vienen de fábrica: rendimiento y nivel de ruido. Pero también mencionamos una gran desventaja: el precio. ¿Qué tipo de usuario está dispuesto a pagar dinero extra por un cooler? Seguramente, algunos de los que entran en las categorías antes mencionadas. Por un lado, hay personas que desean mejorar su sistema de refrigeración para realizar overclocking de manera más segura, y por el otro, quienes desean “enmudecer” su PC para evitar cualquier ruido molesto proveniente de su interior. EDITORIAL QUARK S.R.L. Propietaria de los derechos en castellano de la publicación mensual SABER ELECTRÓNICA Herrera 761/763 Capital Federal (1295) TEL. (005411) 4301-8804
Coolers en Placas de Video
nuestra CPU en una del doble de precio. En el caso de las placas de video, el overclocking suele ser bastante limitado: en la mayoría de los procesadores gráficos, no esperamos más
Generalmente, los coolers que vienen en la caja de los microprocesadores son bastante silenciosos y tienen un rendimiento aceptable, aun para un moderado overclocking. Sin embargo, dadas las enormes capacidades para elevar su frecuencia que tienen los procesadores modernos, muchas veces resulta conveniente invertir algunos dólares en un buen sistema de refrigera- Figura 1 - El Accelero S1 de Arctic Cooling es un disipador pa - sivo con cuatro heat pipes y dos importantes accesorios: un kit ción para de 8 disipadores para RAM y un disipador para reguladores de “ c o n v e r t i r ” tensión. Impresión: P u b l i m p rent S.A . - Cónd or 1 785 - Bs.A s. - A rg .
Liliana Vallejo Mariela Vallejo
Director
Publicidad
Ing. Horacio D. Vallejo
Alejandro Vallejo Editorial Quark SRL (4301-8804)
Jefe de Redacción
Web Manager - Club SE
EDICION ARGENTINA Nº 111 JULIO 2009
José María Nieves
Luis Leguizamón
José Maria Nieves
La Editorial no se responsabiliza por el contenido de las notas firmadas. Todos los pro-
Distribución: Capital: Carlos Cancellaro e Hijos SH, Gutenberg 3258 - Cap. (4301-4942) Interior: Distribuidora Bertrán S.A.C., Av. Vélez Sársfield 1950 - Cap. Uruguay: RODESOL: Ciudadela 1416 - Montevideo
Staff
ductos o marcas que se mencionan son a los efectos de prestar un servicio al lector, y
Teresa C. Jara Olga Vargas Luis Leguizamón Alejandro Vallejo
no entrañan responsabilidad de nuestra parte. Está prohibida la reproducción total o
Producción
parcial del material contenido en esta revista, así como la industrialización y/o comercialización de los aparatos o ideas que aparecen en los mencionados textos, bajo pena de sanciones legales, salvo mediante autorización por escrito de la Editorial.
VGA Coolers que un 20% de mejora en su frecuencia. Es decir, el overclocking ayuda, pero no hace milagros. Sin embargo, existen algunas técnicas realmente muy interesantes para elevar la frecuencia de la CPU, como el voltmodding (modificar la placa para que la CPU reciba una tensión más alta que la nominal), con las cuales se pueden conseguir resultados asombrosos, los cuales, indefectiblemente, necesitan estar acompañados de un buen sistema de refrigeración. Por otro lado, un problema típico de las tarjetas de video es su nivel de ruido: por alguna razón, placas de gama tanto media como alta suelen poseer coolers muy ruidosos, y esto tiene mucho que ver con las altas temperaturas que desarrollan los procesadores gráficos modernos. Entonces, la adquisición de coolers especiales para placas de video puede tornarse enormemente conveniente en aquellos casos en los que se quiera obtener una mayor performance o eliminar el problema del ruido. O lo que es mejor, si queremos hacer ambas cosas y matar dos pájaros de un tiro.
¿En Verdad Conviene Adquirir Uno?
En el mercado existen muchas soluciones de cooling para tarjetas de video, la mayoría de ellas muy conveniente, por un precio que oscila entre U$S 30 y U$S 50. Naturalmente, en una tarjeta de video de U$S 100 esta cifra es muy significativa, por lo cual la elección es un poco más complicada. Sin embargo, aun en estos casos debemos considerar que la mayoría de los VGA coolers soportan un sinnúmero de tarjetas de video, por lo que seguramente podremos aprovecharlos en nuestra próxima adquisición. En el caso de las tarjetas de gama alta, U$S 50 apenas representa un 10% del precio total, y por ese motivo es que muchas personas com-
pran, junto con su nueva tarjeta, un cooler especial para mejorar su nivel de ruido y, luego, tener margen para realizar overclocking cuando lo necesiten. La gran cuestión en este asunto está en saber exactamente cuánto podremos optimizar nuestra placa de video con un sistema de refrigeración adicional, y si esa ventaja nos parece conveniente desde el punto de vista
de la relación costo/beneficio. Para eso está este artículo. Diferentes Clases de VGA Coolers Ahora bien, existen dos clases de coolers para placas de video. Por un lado, están los coolers pasivos, que cuentan, simplemente, con un disipador sin partes móviles. Su mejor característica es que producen un nivel
Figura 2 - Ahora vemos la placa adornada por el atractivo cooler Zalman VF900- Cu LED y los azules disipadores de memoria que incluye, haciendo juego con el LED integrado en el ventilador.
Figura 3 - Para que no haya nada de ruido podemos colocarle el impecable Ac - celero S1, de rendimiento similar al cooler de fábrica pero con silencio total.
Service & Montajes
Mantenimiento de Computadoras de ruido nulo, aunque tienen como desventaja un tamaño bastante considerable y un rendimiento moderado. Por otro lado, están los coolers activos, que son más pequeños y tienen un ventilador que genera un flujo de aire y mejora significativamente la disipación de calor. Por lo general, los coolers activos son los más poderosos. En esta prueba escogimos uno de cada clase: por un lado, el nuevo Arctic Cooling Accelero S1, y por el otro, el ya conocido Zalman VF900-Cu LED. El primero tiene la opción de convertirse en “activo”, adosando un pequeño accesorio que es el Turbo Module, conjunto de dos pequeños ventiladores para colocar por encima del disipador (de todas formas, también podríamos adaptarle cualquier cooler de 8 o 12 mm). El segundo tiene un extra interesante, que es un vistoso LED azul en el ventilador que será el deleite de los adeptos al modding. Ambos coolers tienen un precio aproximado de U$S 30 en los Estados Unidos.
Las Pruebas
Para ver qué tal se desempeñan
estos coolers, tomamos una placa bastante controvertida: una ATI Radeon X1900 XT con 256 MB. Le colocamos este calificativo porque se caracteriza por ser una tarjeta muy ruidosa y generar un altísimo nivel de temperatura, a tal punto que con la función “Scan for artifacts” de ATITool (www.techpowerup.com/atitool) llegamos a no menos que 90° C en la CPU (y en operación normal, supera los 60° C). Esto también limita mucho las capacidades de overclock del procesador, ya que apenas puede subir 25 MHz de los 620 MHz nominales. En primer lugar, colocamos el Accelero S1 con sus correspondientes disipadores extra, y nos sorprendimos al obtener temperaturas un poco inferiores a las logradas con el cooler de fábrica, pero sin el molestísimo ruido del blower. Pero, claro, no podíamos quedarnos con la intriga de saber qué pasaría si le adosábamos los ventiladores del Turbo Module (que cuesta U$S 9,99 en EE.UU.). Los resultados fueron sencillamente increíbles, como vemos en la tabla: ¡más de 20° C de mejora con respecto al disipador pasivo! Luego colocamos el cooler de Zalman, que, como vemos, no brindó resultados tan espectaculares como
Figura 4 - También podemos adosarle el Turbo Module al Accelero S1 y obtener de este modo un insuperable rendimiento térmico para realizar overclocking.
Service & Montajes
el AC con el Turbo Module, aunque sí ofrece un balance excelente entre la estética, el nivel de ruido, el precio y la performance. Hablando del ruido, hay que decir que tanto el ventilador del VF900-Cu LED como los dos del Turbo Module son sumamente silenciosos, si bien no completamente inaudibles. ¿Y qué pasa con el overclocking? Gracias al ATITool, podemos cambiar por software la tensión de la CPU y de la memoria. Así, subiendo la tensión de cada uno en 0,1 V hemos podido subir de los 620 MHz/1,4 GHz típicos de esta placa a impresionantes 730 MHz/1,6 GHz con ambos coolers. Nada mal, ¿verdad?
Palabras Finales
Como hemos visto en este informe, los coolers para tarjetas de video demuestran que no son accesorios para los más empedernidos, sino que realmente son elementos útiles para una gran cantidad de usuarios. Lo mejor de todo es que su precio no es muy elevado y que son sumamente versátiles, por lo que quizá nos servirán para cualquier tarjeta que compremos en el futuro. En cuanto a los productos utilizados, realmente los dos se han comportado de maravillas y son recomendables para lo que fueron diseñados. Por un lado, el Accelero S1 es ideal para los que tienen una tarjeta de video de gama media o alta y desean mínimo nivel de ruido en su PC; por el otro, el VF900-Cu LED es apto para quienes desean un magnífico rendimiento y una excelente estética sacrificando un poco de nivel de ruido; finalmente, el Accelero S1 con el Turbo Module es para los que quieren realizar un overclocking extremo pero no desean gastar demasiado dinero ni tampoco recaer en soluciones de alto nivel de ruido. ¡Hasta la próxima! !
Cuaderno del Técnico Reparador
Con el advenimiento de la tecnología 3G en los telé - fonos celulares y la cada vez mayor cobertura en las grandes ciudades de los distintos países de América Latina se ha abierto un mundo de posibilidades en el manejo y programación de los teléfonos móviles. La liberación de un celular para que pueda usarse con chips de cualquier compañía es ya un requisito fácil de obtener debido a que la mayoría de los sistemas ope - rativos son abiertos pero “desbloquear” dicho sistema para que pueda ser “reprogramado” o modificado puede constituir un desafío más que interesante. Desde hace unos meses estoy “jugando” con el N95 de Nokia y el k608 de Sony Ericsson y “hacien - do jugar” a amigos con el iphone de Apple y el U880 de LG a los efectos de mostrarles a nuestros lectores una serie de procedimientos que pueden hacer de un teléfono 3G un centro de comunicaciones. En esta nota veremos cómo se configura el N95 para que pueda ser utilizado como modem y así poder compartir su conexión de Internet con otros teléfonos y/o computadoras. Autor:
Ing. Horacio Daniel Vallejo e-mail:
[email protected]
T
engo una línea de Movistar Argentina con abono 3G en un plan de datos ilimitado que me permite navegar las 24 horas con una tarifa plana y la idea es utilizar esta conexión para poder navegar desde una computadora utilizando un teléfono celular con tecnología 3G como modem. Es decir, si tiene un teléfono 3G casi seguro puede funcionar como módem y para el caso del N95 8GB puede seguir los siguientes pasos (en esta misma edición explicamos cómo “programar” el iphone como MODEM y en futuras ediciones explicaremos cómo hacerlo con el LG U880 y el Sony Ericsson k608). Nota importante: La mayoría de los operadores de telefonía celular (al menos en América Latina) sue-
len vender teléfonos de alta gama en conjunto con un plan de telefonía y datos durante una determinada cantidad de meses. Cuando usted firma el contrato, generalmente se establece que mientras dure el plan el teléfono Ud. lo tiene en comodato y, por lo tanto, no es suyo; lo que implica que al ser del prestador de servicios Ud. no lo puede programar, ni cargar aplicaciones ni realizar alteraciones en el software, salvo las autorizadas por dicha compañía. Sin embargo, si compró el teléfono en alguna casa de ventas de equipos, en mayoristas o importadores, a través de Internet o de otra manera y el celular es SUYO, entonces puede hacerle cualquier cosa menos CLONARLO. Yo suelo decir: “uno de los problemas más grandes
Service & Montajes
Cuaderno del Técnico Reparador con que se encuentra el técnico es la falta de información”, sin embargo, hoy no es preciso ser técnico para obtener el máximo provecho de un celular y los usuarios deberían saber cómo “sacarle el jugo a su móvil”. No me voy a cansar de repetir siempre lo mismo y espero que no le moleste que repita y repita siempre los mismos conceptos pero debe estar bien claro qué cosas se pueden hacer y qué prácticas constituyen delito cuando realiza un servicio técnico a un teléfono celular. Es probable que Ud. no posea una formación teórica que le permita comprender qué está haciendo cuando usa una caja de liberación que normalmente paga fortunas (cualquier caja como la smart, red box, tornado, dongles, etc. las cobran más de 300 dólares) y hasta es posible que no sepa cómo funciona un celular, pero todos los son iguales ya que todos pueden comunicarse entre sí por medio de la red de telefonía celular y, por más que cambie la tecnología (CDMA y GSM, por ejemplo) lo que distingue a los móviles entre sí es la cantidad de tareas adicionales a la comunicación que cada uno hace (sacar fotos, reproducir videos, comunicarse a Internet, ejecutar juegos, reproducir música, etc.). Si el teléfono es de uno (no es de la compañía Telefónica o no está en comodato), puede hacer con él lo que Ud. quiera, menos cambiarle su número de documento (IMEI en teléfonos GSM y número de serie en teléfonos CDMA). Si cambia el IMEI de un teléfono es como si le cambiara el número de motor a un automóvil y eso es ILEGAL. Al proceso de cambio de IMEI de un celular se lo conoce como CLONACION y reiteramos que es un proceso penado por la ley.
Service & Montajes
La liberación de un teléfono celular se realiza para permitir que un móvil GSM pueda reconocer a un chip de cualquier compañía y su proceso NO ES ILEGAL. La liberación es una tarea muy similar para cualquier teléfono y la técnica a aplicar dependerá de la complejidad del sistema operativo que posee el teléfono y de las llaves o candados que deben ser quitados para permitir su programación. Los teléfonos celulares que se conectan al puerto USB de la computadora para intercambiar archivos, deben emplear programas que comuniquen a Figura 1 dicho teléfono a través del puerto USB y para su ejecución normalmente se precisa la instalación de un driver para comunicar al teléfono con la PC. Los móviles que se conectan por RS232, en cambio, normalmente no requieren la instalación de drivers, ya que los programas realizan el intercambio de datos a través de los tres hilos (TX, RX y GND). Es por este motivo que siempre recomiendo a los principiantes que traten de realizar experiencias de mantenimiento de Figura 2 celulares utilizando conexión serial o RS232 y, para ello, es preciso contar con programas que comuniquen a la PC y al teléfono por un puerto COM. Pero en el caso de los teléfonos de alta gama, las experiencias pueden realizarse a través del puerto USB tomando los recaudos necesarios. Para hacer que un teléfono Nokia N95 8GB pueda usarse como MODEM no debemos cargar programas ni aplicaciones a excepción del Nokia PC Suite (de Nokia, que baja de la página de nokia: http://www.nokia.com.ar/ A4591058) que deberá instalar en su computadora. Los pasos a
Técnicas de Liberación de Celulares seguir son los siguientes: 1. Baje el Nokia PC Suit e instálelo en su computadora. Si utilizó el programa que le vino en un disco junto con su teléfono, una vez instalado verifique que es la última versión disponible. Para ello ejecute el Nokia PC Suite y vaya a WEB > Verificar actualizaciones y complementos (figura 1). 2. Luego de instalado, comunique al celular con la PC, tanto por cable o vía Bluetooth, (es simplemente a elección). Si es por cable ejecute el Nokia PC Suit, conecte el teléfono al puerto USB de la computadora (encendido) y en el teléfono seleccione la opción PC Suit (figura 2). Si quiere hacer la conexión por bluetooth, siga los mismos pasos, sólo que en el paso 6 deberá seleccionar el MODEM bluetooth. 3. La primera vez que haga esta operación, en la computadora, el PC Suit le pedirá que seleccione el teléfono a conectar, para ello deberá hacer doble clic en el botón “Haga clic aquí para conectar un teléfono”
Figura 5
Figura 3
Figura 4
(figura 3). Si está todo bien, el Nokia PC Suit le dirá que está conectado con el teléfono (figura 4). 4. En el Nokia PC Suite vaya a ayuda > volver a instalar soporte de PC Suite Nokia (figura 5). Si dicha opción está disponible el teléfono requiere que “actualice” la conexión con PC Suit Nokia. Por lo tanto, seleccione dicha opción y automáticamente se instalará la actualización en el teléfono. En la pantalla del teléfono aparecerá la confirmación de la instalación. 5. En el PC Suite de Nokia seleccionamos el icono denominado "Conectarse a Internet” (figura 6).
Figura 6
Service & Montajes
Cuaderno del Técnico Reparador
Figura 7
Figura 8
Figura 9 Figura 10
En la computadora aparecerá la pantalla de la figura 7. Seleccione el icono de la llave inglesa para acceder al menú de configuración . 6. En esta pantalla deberá seleccionar el módem que establecerá la comunicación. Pueden aparecer varias opciones. En mi caso tenemos dos posibilidades, tal como muestra la figura 8. Seleccionamos la opción “Nokia N95 8GB USB MODEM” y haga clic en siguiente (->), aparecerá la pantalla de la figura 9, yo seleccioné el operador Movistar de Argentina, pero tiene las opciones de todos los operadores de cada país. Ahora sólo resta confirmar para que haga la prueba de conexión y en segundos esté navegando en su
Service & Montajes
Notebook con su N95 como MODEM. La figura 10 muestra la confirmación de la conexión realizada. Ahora bien, usar el teléfono como MODEM de esta manera tiene muchas ventajas. Por ejemplo, podemos recibir llamadas de voz y hablar mientras navegamos en Internet. En una próxima edición explicaremos cómo convertir el Nokia N95 en un Wi-Fi (acceso inalámbrico) punto de acceso utilizando el JoikuSpot Light, una utilidad totalmente gratuita que funciona bien siempre y cuando se empleen los protocolos HTTP y HTTPS. Si Ud. desea descargar el tutorial de instalación, diríjase a nuestra web: www.webelectronica.com.ar, haga click en el ícono password e ingrese la clave nokian958. !
SERVICE
En la entrega anterior decíamos que esperaríamos los correos de nuestros lec - tores para determinar el siguiente tema. El resultado fué muy claro, una cantidad de lectores solicita más ayuda para inter - conectar todas las placas construídas. Otros me preguntan sobre generadores de audio para PC y otros me dicen que en mi página de Internet sale un estudio con - table de Italia. Por: Ing. Alberto Horacio Picerno
[email protected]
Introducción Con referencia a un oscilador de audio para PC que realmente funcione nos encontramos con varias sorpresas que van a desilusionar a mas de uno. Si Ud. entra en el Google y pone “ Generador de audio para PC ” le va a aparecer como primer respuesta un link que permite bajar el BIP Electronics Labs 3.0 - Sine Wave Generator (Figura 1). Creado el 27 de Abril de 1997 por Marcel Veldhuijzen cuya dirección de correo es
[email protected] y que es totalmente libre. Lo bajamos; como hicieron una multitud de lectores, lo instalamos, lo corrimos y apareció un instru-
Figura 1 - Generador de audio de BIP Electronics Labs 3.0
mento virtual muy bonito en la pantalla del monitor que simula un generador de funciones con barredor. No pudimos hacerlo funcionar. Genera un tono fijo de baja frecuencia pero que no es de la frecuencia indicada. Le escribimos tres veces al autor pero no tuvimos respuesta desde Netherland que es la “Parte Europea de los Países Bajos”. Escribí en Español y en Inglés y nada. Todos los lectores que me escribieron me hicieron el mismo comentario. Por lo tanto nos olvidamos del BIP salvo que algún lector haya descubierto el problema y nos escriba indicando la solución. Luego encontré otro programa que también decía que
Service era libre. Este no tenía el dibujo de un oscilador de audio pero generaba perfectamente señales senoidales, cuadradas, triangulares y ruido blanco y rojo. Lo use en otra serie que estoy escribiendo sin ningún problema; al mes, cuando lo fui a usar me apareció un cartelito invitándome a comprar la versión definitiva porque lo que había bajado era un hermoso demo que duraba un mes. Por supuesto luego encontramos un parche que lo hacia funcionar permanentemente pero no queremos ser cómplices de un delito cuando el problema tiene una solución mucho mejor y absolutamente legal. Se trata de un programa del tipo Código abierto (en inglés open source) que es el término con el que se conoce al software distribuido y desarrollado libremente. Fue utilizado por primera vez en 1998 por algunos usuarios de la comunidad del software libre.
El Programa Audacity Ingrese en la dirección http://au-
Figura 2 - Pantalla del “audacity”.
dacity.sourceforge.net/ elija descargar la versión 1.2.6 según el Windows que tenga instalado y luego córralo. En la editorial estaban analizando la posibilidad de colocarlo directamente en nuestra página mientras yo escribía este artículo. Una vez instalado pulse en el icono correspondiente y aparecerá una pantalla como la indicada en la figura 2. En realidad no es un generador de audio sino un generador y grabador de MP3. Mi idea es la siguiente. En la revista está trabajando con osciloscopios por PC. Si yo utilizo un
Figura 3 - Representación de una señal de 1kHz
Service & Montajes
generador de audio por PC ya estoy ocupando la máquina y no la puedo usar para otra cosa. En cambio si puede generar archivos con señales adecuadas las puedo grabar en un CD o en un MP3 y puedo tener al mismo tiempo la fuente de señal y el medidor (osciloscopio por PC). Por ejemplo con un CD puedo grabar el tema 1 con 20Hz el 2 con 40 etc.. Luego puedo usar un reproductor de CD o de MP3 como generador de audio, ingresar al amplificador a controlar; tomar su salida atenuarla y enviarla a un osciloscopio para PC. Pero por ahora vamos a aprender a usar el programa comenzando por lo más simple. La generación de tonos de audio. Ingrese en Generar > Tono > Sinusoide y luego debe seleccionar las características del tono. Por defecto está ajustado en 440Hz, con la amplitud máxima (1) y 30 segundos de duración. Si en esas condiciones pulsa la tecla de reproducción aparece un tono de 440Hz en ambos canales de la salida de audio de la plaqueta de audio de su PC. Si tiene conectados los parlantes puede realizar la prueba y escuchar el tono. Mientras se genera la señal aparece un oscilograma de la misma generada en un osciloscopio que se maneja tanto en ganancia horizontal como vertical. En principio para analizar el eje horizontal con más facilidad vamos a cambiar la frecuencia del tono por otro de 1kHz que tiene un periodo exacto de 1 ms. Tome el cursor de tiempo que esta debajo del osciloscopio y muévalo para observar diferentes zonas de los 30 segundos que dura el tono. Por defecto, la frecuencia de barrido es muy baja y no se llegan a observar las sinusoides. Pulsando
Ayuda para Interconectar Etapas en la lupa + que esta arriba del osci loscopio se puede abrir la imagen hasta que se observe cada ciclo separadamente. Ahora el cursor permite ajustar el comienzo del tono y observar por ejemplo que los máximos se producen exactamente cada 1 ms. Ver la figura 3. Observe que a los 0 segundos comienza la señal con un flanco positivo partiendo de 0 y cuando vuelve a pasar por cero con la misma dirección el tiempo es de 1 ms o 0,00100 segundos. Para aumentar el tamaño vertical de la imagen pique sobre el borde inferior del osciloscopio y arrastre hacia abajo. Observe bien el oscilograma; cada 80!s hay un puntito. Esos puntitos marcan el momento de realizar un muestreo de la señal analógica de entrada. En este caso particular de generar señales con una forma determinada (senoidal, triangular, cuadrada) no hay señales de entrada sino funciones, que se generan matemáticamente. Pero de cualquier modo las funciones no dan valores continuos sino muestreados cada cierto tiempo que depende de la frecuencia de muestreo. El ejemplo tiene las características de una codificación de CD; es decir 16 bits, y una frecuencia de muestreo de 44.100Hz. Estos valores se pueden observar en el tablero a la izquierda del oscilograma en donde además se agrega mono que significa que los dos canales de la plaqueta de audio tienen el mismo tono de 1kHz con la misma amplitud (el valor máximo de 1 que corresponde con el 0dBm o 660mV eficaces). ¿Se puede poner una frecuencia de muestreo menor? Si, se puede y se elige pulsando en la tecla marcada “pista de audio” a la izquierda del oscilograma y luego eligiendo una frecuencia de muestreo de por ejemplo 8000 Hz. Ver figura 4. Aquí vemos que las muestras están mucho mas separadas y que
Figura 4 - Señal de 1kHz muestreada a 8kHz
la señal de 1kHz esta algo deformada. Sin embargo en el tono que sale por los parlantes no se aprecia prácticamente ninguna distorsión. Un muestreo de 8kHz para una señal de 1kHz genera 8 puntos de inflexión por cada periodo de la señal muestreada. En efecto cuente los puntos de inflexión y verá que hay exactamente 8. ¿Y por qué la distorsión? Porque la computadora genera las señales senoidales con una aproximación lineal; es decir con líneas rectas. Pero qué pasaría si utilizo un muestreo de 11.500Hz para ver
una señal de 8kHz. El resultado se puede observar en la figura 5. El teorema del muestreo dice que la frecuencia de muestreo debe ser por lo menos el doble que la máxima frecuencia a reproducir y por eso el estandard CD utiliza una frecuencia de muestreo de 44.100Hz para reproducir una frecuencia máxima de 20kHz. Ver la figura 6. Vamos a reconocer que el resultado no se ve muy senoidal que digamos pero sin embargo el oído lo reconoce como senoidal porque no puede escuchar los productos de la
Figura 5 - Frecuencia de 8kHz muestreada a 11.500 Hz.
Service & Montajes
Service forme si dicha plaqueta tiene una frecuencia de muestreo menor o no trabaja a 32 bits. Si Ud. tiene dificultades para entender todo este tema de la digitalización de una señal le recomendamos que relea el apéndice sobre números binarios que acompaña a cada una de nuestras entregas.
El Diagramado de Armado Total del Amplificador Digital
Figura 6 - Tono de 20.000 Hz muestreado a 44.100 Hz.
distorsión que son todos superiores a 20kHz y por lo tanto inaudibles. Pero nosotros pretendemos utilizar esta señal como generador sinusoidal y para eso no sirve ni esta ni ninguna otra señal de 20kHz grabada en un CD o guardada en un MP3. Por lo tanto reconozcamos las cosas por su verdadero valor. El generador de audio por PC puede generar una señal aceptable de 5kHz y una buena señal de 1kHz y menores pero no le pida más que eso. El programa permite usar una frecuencia de muestreo de 96.000Hz como máximo así que puede utilizarla para me-
jorar la forma de señal pero luego al grabarla volverá a tener una frecuencia de 44.100Hz como frecuencia de muestreo porque esa es la norma de CD. También existe otra predisposición que mejora la forma de señal. Es la cantidad de bits a la que se produce la digitalización. Un tono de 20.000Hz a 32 bits se observa como lo indica la figura 7. Esto es lo que genera el programa pero para sacarlo de la PC debe pasar por una plaqueta de sonido y entonces la señal se ve influenciada por dicha plaqueta de modo que no podemos garantizar que no se de-
Figura 7 - Tono de 20.000 Hz muestreado a 96.000 Hz y 32 bits.
Service & Montajes
En la figura 8 se puede observar el cableado completo de nuestro amplificador. Su prueba debe ser realizada en forma ordenada. Primero debe probar las fuentes positiva y negativa cargándolas con un resistor adecuado. Recuerde que habíamos elegido un sistema de fuentes modular basados en fuentes de 16V y que los consumos variaban entre 1,5A para la fuente más modesta hasta 6A para la más grande que usaba dos fuentes en serie de 16V. Para la fuente más modesta se requiere un resistor de carga de 16V/1,5A = 10 x 25W, por supuesto de alambre. Para la fuente mas grande se requiere un resistor de carga de 32V/6A = 5" x 200W construido con cuatro resistores en paralelo de 20 " x 25W. Una vez probadas las fuentes se las puede conectar al amplificador de potencia cuya prueba fue explicada en la entrega corr espondiente. La plaqueta moduladora por ser de baja potencia no requiere tantos cuidados y se puede cablear directamente. La primer prueba que debemos realizar es la prueba de potencia con nuestra señal de entrada de 1kHz obtenida de un CD con tonos de audio o una grabadora de MP3. No utilice los parlantes hasta no haber realizado una exhaustiva prueba del amplificador. Ud debe tener construídas las cargas resistivas que le indicamos en la entrega 3 de este curso.
Ayuda para Interconectar Etapas
Figura 8 - Cableado final.
En realidad la primer prueba que realiza un técnico experimentado es el corrimiento de continua sobre la carga y el sobrecalentamiento de los transistores. Conecte el tester digital sobre la carga resistiva y conecte las fuentes a la red. El tester debe indicar menos de 200 mV si todo está en buenas condiciones. Nota: es conveniente desconectar la señal de entrada para esta medición. Si la tensión esta bien, toque los transistores de potencia, tanto Bipolares como MOSFET para tener una idea aproximada de su temperatura. Sin señal deben estar fríos. Para la medición de la potencia se requiere en lo posible un oscilos-
Figura 9 - Frente del osciloscopio digital BIP.
Service & Montajes
Service copio. La razón es muy simple. Hay que inyectar 1kHz como señal de entrada y aumentar la señal mientras se observa que la salida no esté recortada. En el preciso momento en que recorta se debe detener el in-
cremento y realizar la medición del valor pap de salida. Pero este curso está basado en un sabio criterio. No gastar un centavo más de lo necesario, que es la única solución a ésta y a todas las
crisis económicas. El Ingeniero Cervantes de Anda escribió un articulo sobre instrumentos virtuales generados por PC. De uno de ellos ya hablamos al comenzar el artículo y si bien yo emplee una versión libre que no anda muy bien, se pueden conseguir otras versiones que hasta 30kHz andan perfecto. Otro es un osciloscopio que vamos a probar en la práctica para conocer su verdadero valor.
Osciloscopio Digital por PC BIP.3.0
Figura 10 - Señal de 1kHz.
Figura 11 - Atenuador x10 para osciloscopio digital.
Figura 12 - Salida recortada de audio.
Service & Montajes
La prueba la realizamos con un oscilador de audio marca Leader modelo TAG4005 introduciendo señal en la entrada de línea de la plaqueta de audio de la PC. El osciloscopio de PC que utilizamos es el BIP oscilloscope 3.0 que es un osciloscopio digital de audio. En la figura 9 se puede observar la pantalla de este osciloscopio. Se trata de un osciloscopio de audio al que no se le puede pedir más que eso y con grandes limitaciones. En realidad yo diría que es un osciloscopio para frecuencias menores a 1kHz. La razón es la que el lector ya debe suponer si entendió el problema del generador de audio. La frecuencia de muestreo que es de 44.1kHz y la cantidad de bits, solamente 8, que tiene la muestra. Esto implica que es imposible observar una señal de frecuencia superior a 1kHz sin observar una grosera escalerita en lugar de un trazo continuo. BIP dice que la calidad de la imagen observada depende de la plaqueta de audio utilizada en la PC pero la realidad es que todas las plaquetas de audio tienen una resolución muy superior a 8 Bits. Todas son por lo menos de 16 bits. Como ejemplo vamos a colocar una señal de entrada analógica de 1kHz y vamos a observar el resultado en la pantalla. Como podemos observar, el re-
Ayuda para Interconectar Etapas sultado es bastante pobre pero puede servir para nuestros propósitos específicos de observar el recorte del amplificador de salida. Nuestro consejo es que no lo use para nada más que eso. Inclusive observamos que no responde a la continua y que las indicaciones de frecuencia y sensibilidad son sólo muy aproximadas (observe debajo de la pantalla a la derecha que dice 721Hz cuando el generador es de exactamente 1kHz. La sensibilidad esta también muy le jos del valor correcto. Concentrándonos en nuestro problema podemos observar que la sensibilidad vertical mínima es de 5V/Div y que posee 8 divisiones, es decir que puede medir hasta un valor de 40V pap y nosotros necesitamos medir unos 64V pap. Esto significa que debemos armar un atenuador de entrada para conectarlo sobre la salida del amplificador. Este atenuador puede estar construido con dos resistores de 10k" y 100k" según lo indicado en la figura 11.
Medición de la Potencia de Salida Conecte el osciloscopio sobre la carga mediante el atenuador de la figura 11 y conecte la entrada del amplificador a la salida de un centro musical que tenga instalado nuestro disco de prueba de audio o a un MP3 grabado con nuestro archivo de prueba de audio. Seleccione la señal de 1kHz del disco o del MP3. Lleve el control de volumen del centro musical o el MP3 a mínimo. Conecte las fuentes. Ahora debe comenzar a aumentar el volumen mientras reduce la sensibilidad del osciloscopio en V/div de modo que siempre se pueda apreciar la señal dentro de la pantalla. Ajuste la frecuencia de barrido del osciloscopio para ver uno o dos ciclos completos en la pantalla. En cierto momento se producirá un
recorte como el indicado en la figura 12. En este momento es mejor olvidarse del osciloscopio y realizar una medición del valor pap con nuestra sonda de RF predispuesta para audio. Y luego aplicar nuestra conocida fórmula de dividir por 2 y luego multiplicar por 0,707 para obtener el valor eficaz de salida de nuestro amplificador. Y luego multiplicar ese valor por si mismo y dividirlo por la resistencia de carga para obtener la potencia de salida. ¿Complicado? En realidad, luego que se hizo la medición una vez y se entendió el proceso, es muy fácil repetirlo. Y lo más importante es que cumplimos nuestra premisa del gasto cero.
Medición de la Respuesta en Frecuencia Sólo para que el lector comprenda por qué no usamos el osciloscopio como medidor de salida le mostramos en la figura 13 cómo se ve una señal de 10kHz.
Nota de Redacción
El Ingeniero Picerno ha escrito este artículo en base a su experiencia con programas de uso libre para utilizar la computadora como osciloscopio y generador de funciones, los cuales puede bajar de nuestra web sin cargo alguno. Sin embargo, esta redacción debe aclarar que existen otros programas (que no son de licencia libre) que funcionan perfectamente para todo el rango de una placa de sonido de computadora, es decir, 30kHz. Aún así, mediante el uso de placas de muestreo y almacenamiento, es posible que una computadora, por medio de su placa de audio, pueda mostrar señales de hasta 1MHz de manera de que podemos “convertir” nuestra computadora en un osciloscopio de 1MHz y más... Realmente creemos que es preferible usar la sonda de RF en su versión de audio porque la imagen del osciloscopio no nos permite observar un valor de pico a pico abso-
Figura 13 - Señal senoidal de 10kHz.
Service & Montajes
Service lutamente claro. Además el lector comprenderá ahora por qué dije que era un osciloscopio de menos de 1kHz. La sonda de RF conectada sobre la salida nos permitirá determinar el valor pico a pico de la respuesta del amplificador a las diferentes frecuencias de entrada. Tanto con el CD como con el MP3 el lector debe comenzar con el archivo de 1kHz y ajustar el control de volumen para una indicación de aproximadamente media potencia de salida, o lo que es lo mismo la tensión de potencia máxima multiplicada por 0,707. Supongamos que en nuestro caso es de 20V de pico o 40V de pap que es lo que va a indicar el tester con la sonda. Luego debe buscar el archivo que tenga una frecuencia baja que haga que esta salida caiga un 30%; ese es el corte en respuesta inferior del amplificador. Por ejemplo 30Hz. Luego se debe hacer lo mismo pero con una frecuencia alta. Por ejemplo supongamos que la caída del 30% ocurre a 16kHz. Esa es la frecuencia de corte superior. Nota : puede ocurrir que la respuesta en frecuencias altas sea superior a 20kHz que es la frecuencia máxima grabada en nuestro disco. En ese caso simplemente la especificación diría superior a 20kHz. Para
conocer el verdadero corte se requiere un oscilador de audio analógico o un digital profesional con una frecuencia de muestreo superior a 500kHz. Conclusiones En esta entrega analizamos la factibilidad de medir la potencia real de nuestro equipo y su respuesta en frecuencia sin gastar un solo centavo en instrumental. La fuente de señal es un archivo de audio para grabar en un CD o un archivo para la grabadora de MP3. El osciloscopio es la propia computadora funcionando como osciloscopio virtual y las mediciones de tensión de salida se realizan con una sonda que se puede obtener gratuitamente en www.picerno.com.ar. Pero un amplificador no es nada sin parlante. En la próxima entrega le vamos a enseñar a sintonizar un gabinete acústico con las mismas prerrogativas de siempre: “sin gasto alguno” y vamos a explicar más detalladamente el uso de nuestro discoCD/archivoMP3 para la reparación y medición de amplificadores. Además le vamos a entregar un apéndice sobre los sistemas de numeración. ¡Hasta el mes que viene!
Service & Montajes
!
FE DE ERRATAS En la entrega anterior les digo a mis lectores que bajen un archivo de una sonda que amplia las funciones del tester digital o analógico hasta 10 GHz. Y les doy una dirección que está bien pero le falta la terminación .ar. Y resulta que mi dirección sin .ar corresponde a un estudio contable italiano. Entre en mi verdadera página en www.picerno.com.ar lea la propaganda de los cursos de Escuela Picerno, en el último renglón de la página ingrese en “descargas”. Tiene dos ofertas gratuitas; la sonda para ampliar las funciones del tester y un regalo para todos mis lectores; mi primer novela de ciencia ficción “Big Bang”. En la prueba final del artículo anterior, antes de la conclusión, indico que conecte el decodificador PWM sobre la carga resistiva con un atenuador 10:1 y escuche el audio. En el punto indicado no existe una PWM, allí ya hay una señal analógica y la sonda decodificadora no cumple función alguna. Mi intención era probar antes del filtro PWM en la salida del semipuente. Allí si puede colocar el atenuador por 10 y escuchar con nuestro decodificador para comprobar si tenemos un buen audio.
Cuaderno del Técnico Reparador
Cuando en el 2005 publiqué las primeras notas sobre el Motorola V300, recuerdo haber comentado que no todos los “P2K Tool” que andan dando vueltas por Internet son de fiar y que más de uno de ellos podía producir daños irreparables en el móvil. En aquella oportunidad les comenté que los artículos publicados eran en base a material de mi sobrino y uno de sus “inquietos amigos” a tal punto que los discos multimedia que traen tru - cos para Motorola siguen incluyendo una carpeta llamada “V300 de Ariel”. Han pasado casi 4 años y tanto Ariel Celentano (mi sobrino) como Pablo Varela (su amigo) no han perdido el “gustito” a la pro - gramación de teléfonos celulares y por ello le pedí a Pablo que colaborara con los lectores de nuestra querida revista explicando los logros que va obteniendo con los diferentes mo- delos. Por tal motivo, con esta nota presento a otro de los colaboradores de esta sección que periódicamente nos dará tips para celulares de distintas marcas y modelos. La primera serie de notas estará relacionada con el IPhone y en ellas se explicarán diferentes mecanismos que permiten utilizarlo como MODEM, liberarlo para que pueda utilizar chips de cualquier compañía, permitir que filme en buena resolución, etc., etc. En esta primera nota veremos qué se debe hacer con el IPhone para que pueda utilizarse como MODEM..
Prólogo: Ing. Horacio Daniel Vallejo Autor: Pablo Martín Varela e-mail:
[email protected]
S
i Ud. le pregunta a un vendedor de cualquier proveedor de telefonía celular es probable que le diga que el IPhone no se puede usar como MODEM, es más, hasta le han dicho a un amigo: “quien te diga que se puede usar como MODEM te está vendiendo un arco iris”… Les digo que no sé quien vende un arco iris pero sísé que el iPhone se puede utilizar como MODEM y acá les digo cómo hacerlo. Una aclaración importante que debo hacer es que solamente se pueden realizar programaciones en un
celular si se cuenta con la autorización por escrito del dueño del teléfono celular y que la mayoría de los prestadores de este servicio, cuando entregan un aparato de alta gama, lo hacen en comodato, lo que significa que mientras dure el contrato, el móvil sigue siendo de la compañía y si realiza la práctica que aquí describimos estaría realizando un procedimiento ilegal. Ahora, si el teléfono es suyo, o si cuenta con la autorización por escrito del dueño, puede hacerle cualquier cosa menos clonarlo (cambiarle su IMEI, que
Service & Montajes
Cuaderno del Técnico Reparador Figura 1
Figura 3
Figura 2
Figura 6
Figura 4
Figura 5
es su número de documento). Para poder utilizar un IPhone como MODEM de su propia conexión 3G, Ud. precisa lo siguiente:
Como primera medida debemos asegurarnos que el teléfono esté bien cargado ya que si se queda sin batería durante el proceso de carga del Pdanet, podremos dañar el teléfono. La instalacion del Pdanet para el IPhone se realiza de la siguiente manera: 1) IPhone con acceso 3G. Primero tenemos que descargar al IPhone la apli2) Computadora con puerto USB y Windows 2000 o superior. cación. Para ello tenemos dos maneras, una es 3) Aplicación para IPhone Pdanet, aplicación para descargar la aplicación a la PC y luego cargar el archiIPhone (en la web puede encontrar programas trial vo al IPhone (como cualquier otro archivo) y la segunpara que pruebe el sistema durante unos días y hasta da (la que les recomiendo) es descargar la aplicación hay páginas que ofrecen programas sustitutos y hasta directamente al teléfono. Para ello, en el IPhone en crackeados, pero en este caso se trata de una apli - setting (figura 1) seleccionamos la opción manage cación con licencia por lo cual su desbloqueo es un (mangment) y se desplegará el menú de la figura 2 y delito. Le recomiendo que use la versión trial, o el pro - seleccionamos SOURCES. grama conseguido legalmente. Se desplegará la pantalla mostrada en la figura 3 y 4) Aplicación cliente para Windows Pdanet Desktop. hacemos click en EDIT, desplegándose la imagen de 5) Cable USB para el iPhone. la figura 4. Cuando ponemos la opción ADD (agregar)
Service & Montajes
Técnicas de Liberación de Celulares
Figura 7
Figura 9
Figura 8
Figura 11
Figura 12 Figura 10 podemos dirigirnos a la dirección de descarga del programa. Ponemos:
http://apt.modmyi.com Posteriorment e selecciona mos el botón Add Source (figura 5). Aclaración: En esta dirección yo encontré el programa que utlicé durante mis prácticas. Sin embargo, es probable que por algún motivo ya no se encuentre allí. Si pasa esto, puede bajar el archivo en el disco duro de su PC y después pasarlo al teléfono o directamente descargarlo al teléfono desde nuestra página web: www.webelectronica.com.ar, hciendo clic en el ícono password e ingresando la clave IPhone. Una vez que agregamos un sitio, vamos a la sec-
ción SECTION (al pié de la pantalla) y al seleccionar esta opción se desplegará la imagen de la figura 6. Buscamos la opción Networking (figura 7) y la seleccionamos, se desplegará una nueva pantalla (figura 8) y en ella seleccionamos la aplicación Pdanet, apareciendo una imagen como la de la figura 9, seleccionamos INSTALL. Hecho esto, debemos confirmar (figura 10) para que se instale la aplicación que hemos bajado desde la dirección anteriormente especificada (reservorio de archivos de instalación). De esta manera tenemos el PdaNet instalado de forma Trial y ya aparece en el menú principal de nuestro teléfono (figura 11). Esta versión le permite usar el Pdanet durante 14 días y si está a gusto debe comprar la versión original en http://www.junefabrics.com/iPhone/buy.php. La empresa ha intentado “vender esta aplicación
Service & Montajes
Cuaderno del Técnico Reparador
Figura 13
Figura 15
(desprendimiento del programa creado para las PDA) a través del Apple Store pero sin éxito por lo cual Figura 14 hay quienes “dudan de su propiedad intelectual”. Como al momento de escribir este tutorial la editorial desconocía la legalidad o no de la propiedad intelectual de este programa (y por ende si constituye un delito crackear el programa), invitamos a que lo compre a través de Internet, dirigiéndose a la página mencionada (cuesta 29 dólares). Aún así, hay muchas páginas de Internet que muestran otros programas similares que permiten ser “crackeados” para su uso permanente. El autor realizó pruebas satisfactorias pero el uso de estas practicas son a riesgo total del lector y no me hago responsable en absoluto ya que desconozco la procedencia de estos programas y si posteriormente pueden ocasionar algún daño. Si desea bajar el tutorial de cómo realizar este procedimiento, puede dirigirse a webelectronica con la clave dada más arriba. Una vez instalado el Pdanet reiniciamos el teléfono y ejecutamos el programa Pdanet desde el menú principal (vea nuevamente la figura 11). Aparecerá la imagen de la figura 12, seleccionamos el botón Setting y se desplegará la pantalla de la figura 13, en ella seleccionamos “Purchase o register” que es la página para registrar el programa. Completamos los datos y ya podemos usar el programa. Ahora tenemos que instalar el cliente de Pdanet para la PC (en nuestra computadora).
IMPORTANTE: Para poder insta - lar este programa es necesario que la computadora tenga instalado el iTuness que vino con el teléfono y que el sistema operativo sea Windows 2000 o superior.
Figura 16
Service & Montajes
Descargamos el programa iPhone150.exe desde el link dado en nuestra web con la clave mencionada
Técnicas de Liberación de Celulares
Figura 17
Figura 18
Figura 19
más arriba y lo instalamos en nuestra computadora. La instalación no es difícil, comienza con la pantalla mostrada en la figura 15 y luego es hacer clic en “siguiente” hasta que la instalación termine. Aceptamos los términos de la licencia (recomendamos leerla atentamente para saber a qué nos comprometemos), figura 16. Durante la instalación nos pregunta dónde queremos que instale el programa, por defecto nos lo instala en la carpeta de archivos de programas, pero nosotros podemos elegir cualquier otra aplicación. Una vez finalizada la instalación nos coloca un acceso directo en el escritorio y nos muestra la imagen de la figura 17, donde nos dice que la instalación terminó con éxito. Para tener Internet en nuestra PC usando como MODEM al IPhone, conectamos el móvil al puerto USB de la computadora y ejecutamos en el IPhone el PdaNet. Ahora vamos a la PC o Laptop y con el botón derecho del Mouse hacemos click sobre el icono que se ha instalado en la barra del menú y seleccionamos la opción Connect (figura 18). También podemos ejecutar el programa desde la barra de programas y seleccionar CONNECT. Si todo salió bien nos muestra un cartel en la PC diciendo que está el modem conectado (figura 19), esto pasa bastante rápido y casi no se nota. En la aplicación Pdanet, si vamos a Settings, podemos elegir de qué manera conectarnos al iPhone para que funcione como MODEM:
Se puede utilizar como USB. Se puede Utilizar por wifi por medio de una conex - ión “addoc”.
Figura 21 Figura 20
En la figura 20 se muestra la pantalla desde donde podemos realizar la selección. Yo recomiendo usarlo con el cable USB por que mientras los usa no consume batería, mientras que con la conexión wifi consume bastante batería. La figura 21 reproduce la pantalla que nos muestra el programa en el iPhone cuando logró la conexión. Ya está… abren el explorador que tengan en su PC y a navegar por medio del IPhone. Esto es todo. Espero que les guste y no duden en mandarme un mail con las dudas que tengan. ¡Hasta el mes próximo! !
Service & Montajes
MONTAJE
Les proponemos el armado de un circuito que dá aviso cuando alguien utiliza el teléfono e impide que éste sea usado con normalidad ya que inyecta un ruido molesto que dificulta la comuni - cación. Como proyecto adicional incluímos el circuito de un generador de tono que per - mite reemplazar el timbre de llamada por una suave melodía. Ambos circuitos son fáciles de montar y poseen leves modifi - caciones respecto de otros proyectos ya publi - cados, utilizando componentes más fáciles de ubicar en cualquier comercio de venta de componentes electrónicos. Autor: Armando Caballero
¿Cuántas veces ha querido que no le usen el teléfono y ha recurrido a las técnicas más diversas para lo grarlo?. Lo más práctico consiste en colocar un candado, pero como los teléfonos ya no poseen disco (son con teclados) ésto no es fácil. Podría emplear un candado electrónico (vea
Saber Electrónica Nº 5), pero además de ser costoso, lleva varios elementos y no es fácil de armar. La solución que proponemos es un circuito muy sencillo que emite un sonido de alerta cuando alguien levanta el microteléfono y, además, envía un tono molesto a la línea para que la persona no autorizada no pueda hablar.
El circuito de nuestro “perro guardián” se muestra en la figura 1. La línea telefónica se conecta a un puente de diodos cuya función es la de evitar que se invierta la polaridad de la línea, dado que este guardián no posee fuente de alimentación (se alimenta con la tensión de la red). Cuando el teléfono está colgado,
Figura 1
Saber Electrónica
Alerta de Uso de Teléfono la tensión sobre la línea es superior a los 20V (en la mayoría de las centrales del continente la tensión del par telefónico es de 48V, pero aún hay centrales que operan con otras tensiones). Con esta tensión, el diodo D5 supera la barrera zener y conduce haciendo que Q2 se sature, razón por la cual en su colector tendremos el potencial de masa. Como el colector de Q2 se conecta a la base de Q1, este último transistor no tendrá la polarización adecuada y por lo tanto estará cortado. Resumiendo, cuando el teléfono está colgado, Q1 está cortado y no habrá alimentación sobre el circuito integrado generador de tono. Ahora bien, cuando alguien levante el microteléfono, la tensión de la línea caerá a valores por debajo de los 12 volt (10V típicamente). Esta tensión, presente en cátodo de D5 no es suficiente para que conduzca en forma inversa, lo que hace que Q2 vaya al estado de corte, permitiendo que Q1 quede polarizado de tal forma que se satura (los 10V de la línea telefónica se aplican a la base de Q1 por medio de R1). Con Q1 saturado, el circuito integrado CA555 queda alimentado con una tensión de 5,1V fijada por el zener D6, haciendo que genere un tono de audio que se aplica a un buzzer o un parlante para “delatar” al intruso que ha levantado el teléfono. Note que el tono
Lista de Materiales
CI-1 - CA555 - Temporizador Q1, Q2 - BC548 - Transistores NPN D1 a D4 - 1N4004 - Rectificadores D5 - Zener de 15V x 1W D6 - Zener de 5,1V x 1W R1 - 100k! R2, R5 - 27k! R3 - 100!
generado por el oscilador se aplica a la línea telefónica por medio de C5, R1 y el puente de diodos (como los diodos están conduciendo, se comportan como un cable para la señal de audio procedente del circuito inte-
R4 - 10k! C1 - 1"F - Electrolítico x 25V C2, C5 - 0,1"F - Cerámico C3 - 0,01"F - Cerámico C4 - 47"F - Electrolítico x 25V
Varios Placa de circuito impreso, buzzer, cables, conectores, interruptor, etc.
grado). De esta manera, siempre que nuestro “perro guardián” esté conectado a la línea, nadie podrá usar el teléfono. Para desconectar el aparato basta con accionar S1, razón por la cual debe estar en un lugar oculto para que sólo Ud. pueda manejarlo y así ser el único que podrá comunicarse por el aparato.
Instale un Sonido Musical
Figura 2
El sonido del timbre del teléfono, que se activa cuando alguien nos llama, suele ser molesto especialmente para aquellas personas que realizan tareas de recepcionista y están sometidas varias horas diarias a estos sonidos. El dispositivo que presentamos es una alternativa a dicho “espantoso timbrazo”. Se trata de un aparato que, conectado a la línea telefónica, emite un sonido agradable, producido por un generador de melodías. Resulta algo similar a la musiquita de al-
Saber Electrónica
Montaje Figura 3
Lista de Materiales
CI-1 - UM66 - Generador de melodías económico o cualquier otro generador de melodías. Q1, Q2 - BC548 - Transistores NPN de uso general. Q3 - TIP29 - Transistor NPN de audio. D1, D2, D3 - 1N4148 - Diodos de uso general. D4 - Zener de 5,1V x 1W R1 - 47k! R2 - 100k! R3 - 1k! R4 - 220! C1 - 0,22"F - Electrolítico por 25V C2 - 100"F - Electrolítico x 25V
Figura 4
gunos teléfonos celulares pero con la posibilidad de variar tanto el volumen como el tono de la melodía. El circuito se muestra en la figura 3. Note que la señal procedente de la línea telefónica es detectada por D1 y llega a la base de Q1, de modo tal que cuando no hay tono de llamada, dicho transistor se encuentra cortado debido a que la componente continua de la línea es filtrada por medio de C1. Con Q1 cortado, en base de Q2 se tiene la tensión de Vcc, ya que la corriente de base es muy pequeña y por lo tanto no hay caída de tensión en R2. De esta manera, Q2 se encuentra saturado y en su colector hay una tensión inferior a 1V, con lo cual CI-1 no posee alimentación. Cuando está presente un timbre de llamada, los ci-
clos positivos de dicha señal hacen conducir a Q1 hasta la saturación con lo cual en su colector habrá una tensión muy pequeña que produce el corte de Q2. De esta manera se alimenta el generador de melodías, emitiendo un sonido agradable en el parlante. Como generador empleamos un UM66 dado que cuesta menos de 1 dólar, pero en realidad puede colocar cualquier generador de melodías, incluso aquellos de sonido programable, de modo que Ud. pueda seleccionar la tonada de la música generada durante el aviso de llamada. El circuito de la figura 3 no prevee control de volumen ni de tono. El sim-
Saber Electrónica
Varios Placa de circuito impreso, parlante de 8! de 2”1/2, cables, conectores, estaño, etc. ple agregado de un pre-set de 220! entre emisor y masa de Q3 actuará como control de volumen, luego, colocando diferentes capacitores en paralelo con dicho pre-set (entre 0,01"F y 0,5"F) tendrá la posibilidad de modificar el tono. El montaje no requiere consideraciones especiales y para armarlo puede emplear el circuito impreso mostrado en la figura 4. Cabe aclarar que en la revista Saber Electrónica Nº 5 publicamos el circuito de un candado electrónico que impide el uso de la línea telefónica a menos que se conozca la clave de acceso y que en Saber Nº 176 el de una “alerta de uso de línea telefónica que cumple una función similar al circuito de este artículo pero con más efectos y otro tipo de interferencias. !
MONTAJE
Les mostramos un circuito que tiene un montón de aplicaciones y es muy fácil de montar. Se trata de un latch que activa a un relé cuando recibe la señal de un interruptor externo o por medio de una señal de audio. El relé se activará (o desactivará) luego de un tiempo fijado por circuitos RC. Resulta ideal para aplica - ciones con automatismos. Autor: Federico Prado
E
n principio este interruptor fue diseñado para recibir la señal procedente de un despertador electrónico, una radio reloj o cualquier otra fuente de audio con el ob jeto de poner en marcha algún aparato electrónico luego de un tiempo de recibida la señal. Nosotros modificamos el circuito para que este interruptor pueda conectar o desconectar un equipo luego de un tiempo de recibida una orden, ya sea una señal de audio o el toque de un pulsador; ade-
más, cada vez que se recibe la orden, el equipo se activará o desactivará luego de un tiempo fijado por una constante RC. El circuito, mostrado en la figura 1, posee 4 secciones. En primer lugar tenemos un filtro de audio formado por Q1, C1, R1, R2 y demás componentes asociados encargados de captar la señal de audio para enviar una señal a la siguiente sección consistente en un latch formado por un flip-flop RS cuyas salidas se aplican a
un selector de función consistente en un simple interruptor normal inversor. La señal procedente del selector se aplica al último sector que comanda la operación de un relé. Supongamos que Ud. tiene un radio-reloj de forma tal que haga que la radio se encienda a un determinado horario y quiere que luego de un par de minutos de activarse la alarma quiere que se comience a llenar la bañera en forma automática, pues bien, la salida de audio (auriculares,
Figura 1
Saber Electrónica
Montaje por ejemplo) del radio reloj debe acoplarla a la entrada de nuestro circuito. C1 detecta la señal y hace que Q1 conduzca mandando señal a la compuerta n1. R4 junto con C2 aseguran el “seteo” del latch cuando le doy alimentación a mi interruptor, de forma tal que una vez estabilizado el sistema, en la salida Q (pata 3) tengo un “0” lógico y en la salida Q’ tengo un “1” lógico. Esto es así porque al darle alimentación al circuito Q1 está cortado y por lo tanto en la pata 1 del integrado tengo un “1”, luego como al prenderlo se empieza a cargar C2,
en el primer instante en la pata 6 tengo un “0”. Luego, las salidas son como lo hemos expresado. Si el interruptor está en la posición “APAGADO”, cuando no se recibe señal, D1 queda bien polarizado, razón por la cual en cátodo hay casi 0V, con lo cual Q2 está cortado y el relé permanece desactivado. Cuando viene una señal procedente del radio reloj o cualquier otra fuente de audio, durante un instante hay un “0” en la entrada R (pata 1) del latch, con lo cual las salidas cambian de estado y permanecen en el nuevo estado por más que cambie la
Lista de Materiales
Q1, Q2 – BC548 – Transistores NPN de uso general. CI-1 – CD4093 – Integrado CMOS D1 a D3 – 1N4148 – Diodos de uso general. R1 – 2k2 R2, R4 – 10k! R3, R5 – 1k! R6 – 100k! R7 – 120k! C1, C2 – 10"F – Electrolítico x 25V C3 – 220"F – Electrolítico x 25V Varios Plug de audio tipo A-35 para conectar en el auricular de un radio-reloj, placa de circuito impreso, pulsador normal abierto para S2, interruptor simple inversor para S1, cables, fuente de alimentación o batería de 9V, etc.
Figura 2
Saber Electrónica
señal en pata 1 (debido a que una vez que se cargó C2, en pata S habrá un “1” lógico). De esta manera ahora D1 no conduce y C3 se empieza a cargar a través de R7 de modo que al alcanzar la tensión de disparo del transistor el relé se activará accionando la electroválvula que permita que la bañera comience a llenarse. Ud. puede variar el valor de R7 o el de C3 para modificar el tiempo que tarda el relé en activarse luego de recibida la información. Si el interruptor S1 está en posición ENCENDIDO, entonces el funcionamiento es similar pero inverso lo que significa que el relé permanece activado en espera de la señal de alerta. Luego, cuando ésta viene, C3 se descarga a través de R6 hasta que el transistor se corta y el relé se desactiva. Ud puede activar el interuptor a través de S2 en forma manual. Para volver nuestro sistema a la posición inicial se debe quitar la tensión de alimentación. !
MONTAJE
En la presente entrega se describirá el diseño de un reloj digital utilizando para ello al TIMER/COUNTER1 de 16 bits incluido en el ATmega8535, para que sea éste el que pro - porcione la base tiempo de un segundo que se requiere en dicho diseño. En la edición anterior se describieron tres de los cinco modos de funcionamiento del temporizador, por lo que en la presente, antes de introducirnos al diseño del reloj digital, se describen los dos modos de operación res - tantes: PWM de fase correcta y PWM de fase y frecuencia correcta. Autor: José Luis Hernández Aguilar E-mail:
[email protected] Docente ESCOM-IPN Modo PWM de Fase Correcta
Este modo (con los bits WGM13:0=1, 2, 3, 10 u 11) es una opción que proporciona una alta resolución para la generación de formas de onda PWM de fase correcta. El modo PWM de fase correcta, al igual que el modo PWM de fase y frecuencia correcta, está basado en la operación con pendiente dual, donde el contador cuenta repetidamente de manera ascendente desde BOTTOM hasta MAX y entonces descendente desde MAX hasta BOTTOM. En modo de comparación de salida no invertida, las salidas de comparación OC1A/B (para la generación de señales PWM de fase correcta) se ponen a '0' lógico cada vez que TCNT1=OCR1A/B durante el conteo ascendente y se ponen a '1' lógico cada vez que se produce dicha
igualdad en el conteo descendente. En el modo de comparación de salida invertida, dicho terminal actúa de forma inversa, según se observa en el diagrama de tiempo de la figura 1. La operación con pendiente dual tiene señales PWM de salida con una frecuencia máxima de operación menor
que en operación con pendiente única. Sin embargo, debido a la característica de simetría que se obtiene (ciclo de trabajo del 50%) en los modos PWM con pendiente dual, estos son preferidos en aplicaciones de control de motores. La resolución PWM en este modo
Figura 1. Operación del TIMER1 en modo PWM de fase correcta.
Saber Electrónica
Microcontroladores puede ser fijada a 8, 9, o 10 bits, o definido por OCR1A o ICR1. La resolución mínima permitida es de 2 bits (OCR1A o ICR1 establecido a 0x0003), y la resolución máxima de es 16 bits (OCR1A o ICR1 establecido al valor MAX). La resolución PWM en bits puede ser calculada por medio de la siguiente ecuación:
actualizados con el valor del doble buffer al valor TOPE. Estas banderas pueden ser usadas para generar una interrupción cada vez que el contador alcance el valor TOPE o el valor BOTTOM. Cuando se cambia el valor TOPE el programa debe garantizar que el nuevo valor es mayor o igual al valor de todos los registros a comparar. Si dicho valor es menor al que contiene log(TOPE + 1) R PWMFC = alguno de esos registros entonces log(2) nunca ocurrirá una comparación de igualdad entre TCNT1 y OCR1A/B. En el modo Fast PWM el conta- Cuando se usan valores TOPE fijos, dor es incrementado hasta que su va- los bits no utilizados al establecer dilor coincide con uno de los valores fi- chos valores se enmascaran a cero jos 0x00FF, 0x01FF o 0x03FF si los cuando alguno de los registros bits WGM13:0=1, 2 o 3 respectiva- OCR1A/B son escritos. El tercer pemente, con el valor contenido en riodo de conteo mostrado en la figura ICR1 si WGM13:0=10 o con el valor 1 ilustra que, cambiar el valor TOPE establecido por OCR1A si activo cuando el TIMER1 está coWGM13:0=11. El contador entonces rriendo puede traer como consecuenha llegado al TOPE y cambia la direc- cia obtener salidas PWM asimétricas. ción de conteo según se muestra en La razón de ello puede encontrarse la figura 1. El diagrama de tiempo de en el momento de la actualización de la figura 1 muestra que cuando el los registros OCR1A/B, que se da contador alcanza su valor máximo cuando se alcanza el valor de conteo (MAX) cambia su dirección de conteo TOPE. Desde que la actualización de y entonces TCNT1 sólo tendrá dicho los registros OCR1A/B se produce, el valor durante un ciclo de reloj. En el periodo PWM empieza y termina en diagrama, los puntos en donde ocu- el TOPE. Esto implica que la longitud rre una igualdad entre TCNT1 y de la pendiente descendente es deOCR1A/B son marcados mediante terminada por el valor TOPE anterior, pequeñas líneas horizontales sobre mientras que la longitud de la penlas pendientes que representan el diente ascendente es determinada conteo ascendente y descendente en por el nuevo valor TOPE. Cuando TCNT1. También se incluyen las sali- dos valores TOPE consecutivos difiedas PWM invertida y no invertida. Las ren, las dos pendientes diferirán en banderas de interrupción OCF1A/B longitud lo que originará resultados se activan cada vez que ocurre una asimétricos en la salida PWM. igualdad de comparación. Se recomienda usar el modo En el histograma se observa que PWM de fase y frecuencia correcta la bandera de overflow (TOV1) se ac- en lugar del modo PWM de fase cotiva cada vez que el contador alcanza rrecta cuando sea necesario cambiar su valor inicial (BOTTOM) y puede el valor TOPE mientras el temporizaser usada para generar una interrup- dor se encuentra corriendo. En el cación cada vez que el contador tenga so de usar un valor TOPE estático, dicho valor. Cuando a OCR1A o ICR1 prácticamente no hay diferencias ense les usa para definir el valor TOPE, tre los dos modos de operación. sus banderas correspondientes OCEn el modo PWM de fase correcF1A o ICF1 se activan en consecuen- ta, las unidades de comparación A y cia y en el mismo ciclo de reloj, como B permiten la generación de formas cuando los registros OCR1A/B son de onda PWM sobre los pines Saber Electrónica
OC1A/B. Con los bits COM1A1:0 o COM1B1:0 a dos se puede seleccionar una salida PWM no invertida, o con dichos bits a tres se seleccionará una salida PWM invertida. En cualquiera de los dos casos las formas de onda PWM generadas aparecen sobre los pines OC1A/B. El valor actual de las terminales OC1A/B sólo podrá visualizarse sobre el pin de I/O correspondiente configurado como salida. Los niveles lógicos que adoptan OC1A/B cambian con cada igualdad entre TCNT1 y OCR1A/B durante los conteos ascendente y descendente para producir las formas de onda PWM de salida. La frecuencia de salida de estas formas de onda PWM de fase correcta puede ser calculada mediante la siguiente ecuación.
f PWMFC =
f CLK _ I / O 2 ! N ! TOPE
La variable N representa el factor de pre-escala (1, 8, 64, 256 o 1024). Los valores extremos para los registros OCR1A/B representan casos especiales cuando se generan formas de onda PWM de fase correcta en este modo. Si OCR1A/B = BOTTOM, la salida OC1A/B estará continuamente en estado BAJO; de lo contrario, si OCR1A/B = TOPE, OC1A/B siempre estará en ALTO, esto para el modo PWM no invertido. En el modo PWM invertido los valores lógicos para OC1A/B serán opuestos, de acuerdo a la configuración de los bits COM1 en el registro TCCR1A. Si OCR1A es usado para definir el valor TOPE (WGM13:0=11) y los bits COM1A1:0=1, la salida OC1A conmutará cada vez que la señal de salida tenga el 50% de su ciclo de trabajo.
Modo PWM de Fase y Frecuencia Correcta
También en este modo (con los bits WGM13:0=8 o 9) se nos proporciona opción para la generación de
Reloj Digital formas de onda PWM de fase y frecuencia correcta de alta resolución. El modo PWM de fase y frecuencia correcta, al igual que el modo PWM de fase correcta, está basado en la operación con pendiente dual, por lo que todo lo anteriormente dicho para el modo PWM de fase correcta aplica también para este modo de operación. La diferencia principal entre estos dos modos PWM es el momento en que los registros OCR1A/B son actualizados con el valor del registro buffer. En el modo PWM de fase y frecuencia correcta la actualización de OCR1A/B se da cuando se cambia la dirección de conteo desde BOTTOM, que es cuando también se activa la bandera TOV1 según se aprecia en la figura 2. La resolución PWM para este modo puede ser definida por OCR1A o ICR1. Al igual que el otro modo PWM, la resolución mínima permitida es de 2 bits (con OCR1A o ICR1 establecido a 0x0003), y la resolución máxima de es 16 bits (OCR1A o ICR1 establecido al valor MAX). La resolución PWM en bits puede ser calculada por medio de la siguiente ecuación:
En el modo PWM de fase y fre- ICF1 se activan en consecuencia y cuencia correcta, el contador es in- en el mismo ciclo de reloj en que crementado hasta que su valor coin- TCNT1 alcanza el valor TOPE. Estas cide con el valor contenido en ICR1 si banderas pueden ser usadas para WGM13:0=8 o con el valor que con- generar una interrupción cada vez tiene OCR1A si WGM13:0=9. El con- que el contador alcance el valor TOtador entonces ha llegado al TOPE y PE. cambia la dirección de conteo según Cuando se cambia el valor TOPE se muestra en la figura 2. Por lo tan- el programa debe garantizar que el to TCNT1 tendrá dicho valor sólo du- nuevo valor es mayor o igual al valor rante un ciclo de reloj. de todos los registros a comparar. Si En el diagrama, los puntos en dicho valor es menor al que contiene donde ocurre una igualdad entre alguno de esos registros entonces TCNT1 y OCR1A/B son marcados nunca ocurrirá una comparación de mediante pequeñas líneas horizonta- igualdad entre TCNT1 y OCR1A/B. les sobre las pendientes que repre- En la figura 2 se ilustra que las señasentan el conteo ascendente y des- les de salida generadas son simétricendente en TCNT1. También se in- cas en todos los periodos de conteo, cluyen las salidas PWM invertida y en contraste a las que se generan en no invertida. Las banderas de inte- el modo PWM de fase correcta en rrupción OCF1A/B se activan cada donde las señales de salida pueden vez que ocurre una igualdad de com- ser asimétricas. paración. Desde que la actualización de los En el histograma se observa que registros OCR1A/B se produce en la bandera de overflow (TOV1) se ac- BOTTOM, la longitud de las pendientiva al mismo tiempo en que los regis- tes de subida y bajada siempre será tros OCR1A/B son actualizados con la misma. Esto proporciona pulsos de el valor del doble buffer cada vez que salida simétricos y la frecuencia es, el contador alcanza su valor inicial por tanto, correcta. (BOTTOM) y puede ser usada para Usar el registro ICR1 para definir generar una interrupción cada vez el valor TOPE funciona bien, siempre que el contador tenga dicho valor. y cuando se utilicen valores TOPE fiCuando a OCR1A o ICR1 se les usa jos. Si se usa ICR1, el registro log(TOPE + 1) R PWMFFC = para definir el valor TOPE, sus ban- OCR1A queda libre para ser usado log(2) deras correspondientes OCF1A o en la generación de salidas PWM sobre OC1A. Sin embargo, si la frecuencia base PWM es continuamente cambiada por medio del valor TOPE, usar a OCR1A es claramente la mejor opción debido a su característica de doble buffer. En el modo PWM de fase y frecuencia correcta, también las unidades de comparación A y B permiten la generación de formas de onda PWM sobre los pines OC1A/B y funcionan igual que en el modo PWM de fase correcta, por tanto, deben ser configuradas como se ha Figura 2. Operación del TIMER1 en modo PWM de fase y frecuencia correcta. Saber Electrónica
Microcontroladores mencionado antes. De hecho, la frecuencia de salida de estas formas de onda PWM de fase y frecuencia correcta se calcula mediante la misma ecuación.
a la configuración de los bits COM1 en el registro TCCR1A. Si OCR1A es usado para definir el valor TOPE (WGM13:0=9) y los bits COM1A1:0=1, la salida OC1A conmutará cada vez que la señal de salida tenga el 50% de su ciclo de trabajo.
CTC con los bits WGM13:0=4, para usar al registro OCR1A como el valor TOPE de conteo, y a la interrupción por comparación de igualdad entre TCNT1 y OCR1A (comparación A) del TIMER1 que se dispara al activar f CLK _ I / O se la bandera OCF1A, en el momen f PWMFFC = to en que TCNT1=OCR1A. La rutina 2 ! N ! TOPE de manejo de interrupción corresponReloj Digital diente será la que controle el conteo La variable N representa el factor de los segundos, minutos y horas. de pre-escala (1, 8, 64, 256 o 1024). Habiendo completado la descripPara lo anterior, dentro del proLos valores extremos para los regis- ción de los dos modos de operación grama de aplicación, se requiere estros OCR1A/B representan casos es- que faltaron en la edición anterior tablecer el modo CTC y el pre-escapeciales cuando se generan formas (PWM de fase correcta y PWM de fa- lamiento mediante la configuración de onda PWM en este modo. Si se y frecuencia correcta, del TI- de los registros de control TCCR1A y OCR1A/B = BOTTOM, la salida MER1), a continuación describo la TCCR1B que se muestran a contiOC1A/B estará continuamente en es- forma de usar este temporizador pa- nuación en la figura 3. Estos registros tado BAJO, de lo contrario si ra diseñar un reloj digital que muestra pueden ser configurados mediante la OCR1A/B = TOPE, OC1A/B siempre el conteo del tiempo en horas y minu- modificación de cada uno de sus 8 estará en ALTO, esto para el modo tos. Se usa el programa de aplicación bits, ya que la mayoría son de lectura PWM no invertido. En el modo PWM descrito en la edición anterior como y escritura a excepción de los bits invertido los valores lógicos para una base de tiempo de un segundo. FOC1A/B, que sólo son de escritura, OC1A/B serán opuestos, de acuerdo Recurriré al modo de operación su valor inicial es 0x00.
Figura 3. Estructura de los registros de control TCCR1A y TCCR1B del TIMER1.
Figura 4. Configuración de los bits WGM1 y CS1 para el TIMER1.
Saber Electrónica
Reloj Digital Dada la estructura de estos dos registros y para que los bits WGM13:0=4 se escribirá un “0100” binario en estos cuatro bits. También se usará un factor de división en frecuencia de 1024 configurado mediante los bits CS1 que son tres (CS12:0), y por lo tanto se escribirá en estos bits un “101” binario como se muestra en las tablas de la figura 4. Esto último se realizará después de configurar tanto el modo de operación, como la activación de la interrupción por comparación de igualdad entre TCNT1 y OCR1A del temporizador mediante un '1' lógico escrito en el bit OCIE1A del registro TIMSK y en el bit I de SREG. El programa para el reloj digital fue diseñado considerando una velocidad de operación para el microcontrolador de 4MHz, por lo que el factor de pre-escala de CLKI/O/1024 origina una frecuencia clkT1=3906.25 Hz. Con dicho pre-escalamiento y frecuencia de operación, el contador se tarda 256!s en avanzar un paso, por lo que utilizará aproximadamente 16.7 segundos para completar un sólo ciclo de conteo, desde 0 hasta 65535 y de regreso a cero considerando que es un temporizador de 16 bits. El tiempo de un segundo que se necesita para el programa de aplicación se puede obtener estableciendo el valor TOPE de conteo en 3907, con el cual el temporizador gasta aproximadamente 1.000192 segundos. Entonces, la rutina de interrupción se disparará cada segundo cuando se dé la igualdad OCR1A=3907=TCNT1. El $0F43 en hexadecimal seria el valor cargado en OCR1A, pero cuando se verificó el funcionamiento del reloj se tuvo que cambiar dicho valor a $0FBC para que el conteo del tiempo se diera correctamente. Esto tiene que ver con el hecho de que la frecuencia de trabajo del oscilador RC interno posiblemente no es tan precisa (en 4MHz). Inicialmente el reloj se adelantaba rápidamente con referencia a otro más
;---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------; Programa para un reloj digital que contabiliza horas y minutos con displays de 7 segmentos. .NOLIST .INCLUDE "m8535def.inc" .LIST .DEF temp=R16 .DEF temp2=R17 .DEF temp3=R18 .DEF segu=R19 .DEF segd=R20 .DEF minu=R21 .DEF mind=R22 .DEF horu=R23 .DEF hord=R24 .DEF dato=R25 ;---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------rjmp inicio ; Vectores de interrupción. reti reti reti reti reti rjmp TIMER1_COMPA ; Séptimo vector de interrupción. ;---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------TIMER1_COMPA: ; Interrupción por comparacion A del TIMER1. inc segu ; Incremento de la unidades de segundo. cpi segu,10 ; ¿Unidades de segundo igual a 10? brne fin ; No, entonces termina la rutina de interrupción. clr segu ; Si, entonces unidades de segundo a cero inc segd ; e incrementamos decenas de segundo. cpi segd,6 ; Decenas de segundo sólo hasta 5 de lo brne fin ; contrario termina la rutina. clr segu clr segd inc minu cpi minu,10 ; Unidades de minuto sólo hasta 9 de lo brne fin ; contrario termina la rutina. clr segu clr segd clr minu inc mind cpi mind,6 ; Decenas de minuto sólo hasta 5 de lo brne fin ; contrario termina la rutina. clr segu clr segd clr minu clr mind inc horu cpi horu,4 brne seguir cpi hord,2 ; Si unidades de hora = 4 y decenas de hora = 2, breq borrar ; entonces se regresa el reloj a cero. seguir: cpi horu,10 ; Unidades de hora sólo hasta 9 de lo brne fin ; contrario termina la rutina. clr segu clr segd clr minu clr mind clr hour ; Antes de incrementar algún valor, inc hord ; se borran los valores menos significativos a este. rjmp fin borrar: clr segu ; Cuando termina una secuencia de conteo de clr segd ; cero a 24 horas se vuelve a poner el reloj a cero. clr minu clr mind clr horu clr hord fin: reti ; Termina la rutina que se ejecuta cada segundo. ;---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------inicio: ; Inicio del programa principal. ldi temp,HIGH(RAMEND) ; Inicialización del stack pointer. out SPH,temp ldi temp,LOW(RAMEND) out SPL,temp ldi R31,0x01 ldi R30,0x 00 ; Inic ial izac ión del apuntador Z con l a d irecci ón $100. ldi temp,0x12 st Z+,temp ; Se empieza el almacenamiento de los códigos ldi temp,0xDB ; necesarios para formar los números del 0 al 9 st Z+,temp ; en los displays de 7 segmentos a partir de la ldi temp,0x31 ; localidad $100 y hasta la $109 en SRAM. st Z+,temp ldi temp,0x91 st Z+,temp ldi temp,0xD8 st Z+,temp ldi temp,0x94 st Z+,temp ldi temp,0x14 st Z+,temp Cuadro 1 ldi temp,0xD3
Saber Electrónica
Microcontroladores st Z+,temp Cuadro 1 - Cont. ldi temp,0x10 st Z+,temp ldi temp,0x90 st Z+,temp ; Ultimo código almacenado en la dirección $109. ldi temp,0xFF out DDRC,temp ; Puertos B y C como salidas. out DDRB,temp sei ; Activación global de interrupciones. ldi temp,0x10 ; Habilitación de la interrupción por igualdad entre out TIMSK,temp ; TCNT1 y OCR1A mediante el bit OCIE1A de TIMSK. ldi temp,0x0F out OCR1AH,temp ; Se carga en el registro OCR1A de 16 bits ldi temp,0xBC ; el valor TOPE $0FBC=4028 usando sus out OCR1AL,temp ; registros de I/O asociados: OCR1AH y OCR1AL. ;---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------; TCCR1B ; |--------------------------------------------------------------------------------------------------| ;| 7 | 6 | 5 | 4 | 3 | 2 | 1 | 0 | ; |--------------------------------------------------------------------------------------------------| ; | ICNC1 | ICES1 | | WGM13 | WGM12 | CS12 | CS11 | CS10 | ; |--------------------------------------------------------------------------------------------------| ;| 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | = 08H ; |--------------------------------------------------------------------------------------------------| ; 08H + (CS02:CS01:CS00 = 5) = 0DH _ TCCR1B - Para configurar en el TIMER1 en modo de ; operación CTC con pre-escala de 1024. ;---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ldi temp,0x0D ; Habilitación del TIMER1 mediante escritura en out TCCR1B,temp ; en el registro de control TCCR1B. clr segu ; Inicialización de los registros para conteo de clr segd ; segundos, minutos y horas. clr minu clr mind clr horu clr hord loop:
rcall datosal ; Subrutina para actualizar datos de salida a displays. rcall enviar ; Subrutina para enviar datos a displays multiplexados. rjmp loop ; Ciclo para refrescar datos en displays continuamente. ;---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------datosal: ; Actualiza código de salida a displays de 7 segmentos. mov dato,minu ; Se guardan en dato=R25 sólo números BCD. rcall actual ; Cada vez que se retorna de la subrutina actual, mov R0,temp2 ; temp2=R17 ya contiene el código necesario para mov dato,mind ; formar un número decimal en un display. En R0, R1, rcall actual ; R2 y R3 se guardan dichos códigos para después mov R1,temp2 ; sacarlos por el puerto B de forma multiplexada y mov dato,horu ; visualizar el conteo de minutos y horas. rcall actual mov R2,temp2 mov dato,hord rcall actual mov R3,temp2 ret ;---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------actual: ; Decodifica de BCD a 7 segmentos. ldi R30,0xFF ; R30 contendrá sólo números BCD al incrementarse otro: ; que además representan las direcciones en SRAM inc R30 ; donde se almacenaron los códigos de 7 segmentos. cp dato,R30 ; ¿Los números BCD que se comparan son iguales? brne otro ; Si, entonces almacena en temp2 el código de 7 ld temp2,Z ; segmentos correspondiente. ret ;---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------enviar: ; Saca por el puerto B datos de forma multiplexada. sbi PORTC,0 ; Activa display para unidades de minuto. out PORTB,R0 ; Saca el código correspondiente a unidades de minuto. rcall delay ; Se retiene el código previo durante 57.25 µS. cbi PORTC,0 ; Y así sucesivamente se van desactivando y activando sbi PORTC,1 ; los displays correspondientes para cada valor de out PORTB,R1 ; conteo que es retenido siempre por medio de la rcall delay ; subrutina delay. Debido a la alta velocidad de cbi PORTC,1 ; refresco de la información sobre los displays pareciera sbi PORTC,2 ; que el valor se encuentra estático. out PORTB,R2 rcall delay cbi PORTC,2 sbi PORTC,3 out PORTB,R3 rcall delay cbi PORTC,3 ret ;---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------delay: ; Subrutina de tiempo de aproximadamente 57.25 µS. ldi temp3,0x75 mas: dec temp3 brne mas ret ;----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Saber Electrónica
preciso, pero con el último valor cargado en OCR1A trabajó mucho mejor. Si se continúa adelantando bastaría con incrementar a OCR1A para realizar el ajuste necesario. La escritura en dicho registro se hace accediendo primero a su byte alto (OCR1AH=0FH) y luego a su byte bajo (OCR1AL=BCH). Dentro del programa no se tuvo que acceder al registro TCCR1A ya que su valor inicial es 0x00, valor que no fue necesario modificar. Vea el programa en el cuadro 1. En el programa (que está comentado para su mejor comprensión) se utiliza la rutina de manejo de interrupción para que cada vez que se ejecute se incrementen los registros que se usan para llevar a cabo el conteo del tiempo, en donde de hecho se usan sólo códigos BCD válidos. Ya que ésta se dispara cada segundo, entonces dicho conteo se modifica cada segundo pero en los displays de 7 segmentos sólo se visualiza el conteo de minutos y horas. Se puede hacer uso de 2 displays más si se decide visualizar el conteo de segundos y el programa requiere de un mínimo cambio que puede hacerse fácilmente en caso de comprender bien su estructura. Por software se realizó la decodificación de BCD a 7 segmentos. De hecho los códigos de 7 segmentos fueron almacenados en las direcciones de memoria SRAM $0100 a $0109, a las cuales apunta el registro Z (R31:R30). Por
Reloj Digital
Figura 5. Circuito para probar el funcionamiento del reloj digital.
tanto, para probar el funcionamiento de este programa, es necesario conectar 4 displays de 7 segmentos (ánodo común) al puerto B como se muestra en la figura 5. Los códigos de 7 segmentos se envían multiplexados ya que los 4 displays comparten el mismo puerto de salida, por lo cual se usa al puerto C (PC0, PC1, PC2 y PC3) para activar sólo uno de estos displays cada vez que se envía un código por el puerto B. La activación y desactivación, de cada display, se hace por medio de un transistor BC547 conectado al ánodo común del display correspondiente por su terminal de emisor, el colector a VCC=5V y su base a través de un resistor de 10k" al pin del puerto C correspondiente. Cuando un transistor se satura, entonces el display correspondiente se activa mostrando el código
saliente por el puerto B. Dado que el refresco de la información mostrada en estos 4 display es a alta velocidad, se observarán datos que parecieran ser estáticos y que en este caso representan el conteo de horas y minutos. Por último, recordemos que el programa debe ser compilado en el AVRStudio y luego cargado al microcontrolador con ayuda de algún software programador compatible con el circuito programador utilizado. Además, tanto el microcontrolador ATmega8535, como toda la circuitería anexa deberán ser energizados con 5 volts. Espero que esta aplicación resulte muy didáctica para lograr con ello un mejor entendimiento en la programación de este tipo de microcontroladores. Esperando que la información
expuesta aquí sea de gran ayuda para nuestros amigos lectores, agradezco de antemano su atención y espero contar con la misma en una próxima edición en la que se continuará describiendo el diseño de más aplicaciones en donde se usen otros módulos de entrada/salida incluidos en el ATmega8535. Saludos cordiales y no duden en hacer llegar cualquier duda y/o comentario. ! Lista de Materiales:
4 Resistores de 10k! 1 Resistor de 1k! 8 Resistores de 220! 4 Transistores BC547 1 Microcontrolador ATMega8635 1 Pulsador para impreso 4 Displays de 7 segmentos
Saber Electrónica
L ABORATORIOS V IRTUALES
Los lectores de Saber Electrónica ya conocen el PCB Wizard 3, programa con el que realizamos la mayoría de los impresos co- rrespondientes a los proyectos de nuestra querida revista. En esta nota veremos cómo se crean algunos símbolos Ing. Carlos Alberto Morales Rivera ITTG, Instituto Tecnológico de Tuxtla Gutiérrez Chiapas, México. e-mail:
[email protected] Fig. 1 Inicio de PCB Wizard 3
Pasos para crear un símbolo en PCB Wizard 3: 1. Ejecuta el programa PCB Wizard 3. (Ver las figuras.1 y 2). 2. Abre una nueva plantilla. (Fig. 3) 3. Tener las dimensiones del componente a crear. En este ejemplo, se creará un DIP Switch de 6 polos, como el que se muestra en la figura 4. 4. Crear los pines del componente. Se puede apoyar, para evitar errores, al componente ya establecido. En este caso vamos a utilizar el de Dual
Fig. 3 En el menú seleccionamos File y damos clic en New.
Fig. 2 Programa en ejecución de PCB Wizard 3.
Service & Montajes
Fig. 4 Base ZIF para CI de 40 pines.
Conozca Más de Laboratorios Virtuales In Line (DIL) de 40 pines de PCB Component Gallery como se ve en la figura 5. 5. Ahora colocamos los pines que requerimos colocándolos sobre los ya establecidos, utilizando la herramienta PAD o presionamos F3. (Ver fig. 6) Dando doble clic sobre el icono de la herramienta PAD podremos configurar sus propiedades, por lo que realizaremos la configuración vista en la figura 7. Vea el cuadro 1. Por lo que el resultado será el que se observa en la figura 8. Eliminado el componente quedará como lo vemos en la figura 9.
Cuadro 1
6. Ahora numeraremos los pines, esto se realiza dirigiéndose al menú, dar clic en Edit luego en Symbol, ahí seleccionamos Insert Pin y numeramos en orden correcto (Fig. 10 y Fig. 11).
Fig. 5 Base DIL de 40 pines de la car - peta Dual-In-Line.
Fig. 7 Propiedades del Pad.
Fig. 6 Herramienta Pad
7. Ahora comenzaremos con el bosquejo del dibujo que se presentara en la opción de Normal (Fig. 12). Esto se realiza con las herramientas de Picture del menú Insert (Fig. 13).
Figura 8
Figura 9
Fig. 10 Acción a realizar para nume - rar los pines.
Service & Montajes
Laboratorios Virtuales Las propiedades del diseño a realizar deben ser como lo visto en la figura 14). Crear un rectángulo de 6.7 cm por 2.5 cm, para apoyarnos en la barra de
estado nos aparece la medida de nuestra imagen (Fig. 15): OJO, todos los dibujos que realicemos en este momento deben de tener la propiedad del Layer, Silk Screen
Fig. 12 Modo presentación Normal.
Fig. 11 Inserción de numeración a pines.
Fig. 13 Sub-menú Picture del menú Insert.
Fig. 15 Como dibujar una figura usando la Barra de estado. Fig. 14 Propiedades de la figura.
Fig. 17 Diseño principal en la panta - lla Normal.
Fig. 18 Vista de nuestro componen - te en la pantalla Real World.
Service & Montajes
Fig. 16 Configuración de la capa de la figura.
Conozca Más de Laboratorios Virtuales des anteriormente especificadas (Fig. 17). 9. Ahora nuestra pantalla la cambiamos a modo Real World, y observemos que tenemos (Fig. 18). 10. Regresamos a la pantalla Normal y copiaremos dibujo por dibujo, cambiando la propiedad de la capa por “Real Component” (Fig.16). Al realizar esto aparecerá de nuevo nuestras figuras copiadas del bosqueFig. 19 Muestra de ambas pantallas y de las diferencias de capa de la figura. jo original en la pantalla de Real World activada y nuestra pantalla en Normal. (Fig. 19). Esto se realiza de manera rápida con un click derecho sobre la figura (Fig. 16).
Fig. 20 Nuestro componente ya con retoques y colores.
8. Utilizando la imaginación y los valores de la medición de nuestro componente, haremos el bosquejo de nuestra figura en la pantalla Normal, realizando las figuras básicas correspondientes, respetando las propieda-
Fig. 23 Accion a elegir para ON.
Fig. 21 Herramienta Copper Label.
Fig. 24 Habilitación del cuadro de dialogos de Font.
Fig. 22 Propiedades del Copper Label.
Fig. 25 Cuadro de Dialogo de Font.
Service & Montajes
Laboratorios Virtuales
Fig. 26 Creación de Símbolo.
Fig. 27 Propiedades del símbolo.
palabra ON y la numeración de los polos. Para esto utilizaremos la herramienta de Copper Label, la cual observamos en la figura 21. Con ella podremos escribir texto en nuestro dibujo, gracias a sus propiedades (Fig. 22): Para el efecto que deseamos, escogeremos la propiedad de Real Component, ya que es solo ahí que queremos que se muestre (Fig. 23). Para modificar los parametros del texto como fuente y tamaño, seleccionamos el texto a modificar, damos clic derecho y presionamos en Font (Fig. 24), para habilitar el cuadro de dialogo de Font (Fig. 25), en donde realizaremos los cambios correspondientes. 13. Ya que tenemos nuestro componente listo, ahora hay que crear nuestro símbolo. Para esto seleccionamos nuestro dibujo, vamos al menú, seleccionamos Edit, luego Symbol y damos clic en Make Symbol (Fig. 26). Nos aparecerá un cuadro de dialogo (Fig. 27) donde escribiremos el tipo, la palabra clave y el nombre. 14. Ya que tenemos nuestro símbolo creado, ahora lo agregamos a una librería para utilizarlo cuando lo necesitemos, vamos al menú, seleccionamos Edit, luego Symbol y damos clic en Add to Library (Fig. 28). Nos aparecerá un cuadro de dialogo (Fig. 29) donde seleccionaremos la librería donde se va agregar.
Fig. 29 Propiedades del articulo.
Fig. 30 Selección de nuestro compo - nente de la galería.
15. Listo, hemos terminado de crear nuestro símbolo. Ahora por último sólo comprobaremos que funcione bien nuestra creación. Abrimos Gallery y seleccionamos PCB Components y vamos a la pestaña de Mis componentes, seleccionamos y arrastramos nuestra creación (Fig. 30). 16. Probamos en todas las pantallas que nos interesan que son modo Normal, modo Real World y por último Artwork, que se vea con el efecto deseado (Fig. 31). ¡Hasta el mes que viene!
!
Fig. 28 Anexión a librería..
11. Solo falta dale color y los retoques necesarios para que se parezca a los componentes originales del software, bueno al menos lo intentaremos. Para esto utilizaremos las propiedades de la figura (Fig. 14), imaginación y mucha paciencia (Fig. 20). 12. Ahora solo nos falta colocar la
Service & Montajes
Fig. 31 Diferentes vistas de nuestro componente dependiendo del ti - po de pantalla.
El Libro del Mes
D
ijimos, al comenzar la primera etapa de este curso, que estudiar electrónica requiere no sólo esfuerzo y dedicación sino que también es preciso contar con una serie de herramientas e instrumentos que pueden resultar muy caros y, por ende, suelen no estar a disposición de toda la población. Atento a esta problemática, desde hace mucho tiempo que en Editorial Quark encaramos el proyecto de un Sistema de Enseñanza que pudiera ser a distancia, con la ayuda de profesores disponibles a través de Internet y con la posibilidad de que el alumno pueda contar con instrumentos virtuales y herramientas de simulación para que estudie sin desembolsar grandes sumas de dinero. De esta manera, hace un año editamos la primera etapa de este curso que lo capacita como Idóneo en Electrónica y cuyo objetivo es “iniciar” a los estudiantes en las principales leyes y postulados de la electrónica y a enseñar el funcionamiento de los componentes pasivos básicos (resistencias, bobinas, capacitores, etc.). La última lección trata sobre semiconductores pero sin explicar demasiado la teoría de los semiconductores y es por ello que en la primera lección de la segunda etapa (cuya guía de estudio está contenida en esta obra) retomamos el tema pero con una profundidad un poco mayor, aunque sin grandes postulados matemáticos. Quienes estudien la segunda etapa y aprueben los exámenes correspondientes, tendrán un certificado que los
acreditará como “Técnicos en Semiconductores” ya que este módulo tiene como objetivo enseñarles el funcionamiento de los transistores en sus diferentes modalidades, también el de los reguladores de tensión integrados y hasta el de las compuertas lógicas básicas. Actualmente puede encontrar, en los mejores kioscos, el tomo Nº 50 de la colección Club Saber Electrónica que posee las guías de estu - dio de las lecciones 3 y 4 de esta segunda etapa .
Si quiere estudiar la primera etapa y no posee las guías de estudio (publicadas en los tomos de la colección Club Saber Electrónica Nº 36, 38 y 40) contáctese con el representante del Club Saber Electrónica en su país o visite nuestra página www.webelectronica.com.ar y en la sección CAPACITACION podrá descargar todo el material necesario para comenzar sus estudios una vez que se registre como alumno. Si no tiene el tomo 48 de la colección Club Saber Electrónica, que contiene las guías de estudio de las lecciones 1 y 2 de esta segunda etapa, pídasela a su kiosquero amigo o solicítela en nuestras oficinas. Sólo resta agradecerle, lector, por la confianza que deposita en nosotros y esperamos, de todo corazón, que este Sistema de Enseñanza le sea de tanta utilidad como la que nosotros soñamos.
PAG 71
LECCIÓN 3: LOS TRANSISTORES DE EFECTO DE CAMPO Y TEOREMAS DE ELECTRÓNICA
electrostático llamado “efecto de campo”. Es común encontrar a los FET's como elementos activos en circuitos osciladores, amplificadores y de control. Debido a que el control de estos dispositivos se hace con tensiones y no con corrientes eléctricas, el consumo de éstas se minimiza. Esta característica es la que los hace esEn esta lección estudiaremos a otros transis - pecialmente atractivos para utilizarse como componentes básicos de construcción de sistemas cuyos contores, los de efecto de campo, cuyo uso sumos de energía son críticos; por ejemplo, en compugeneralmente se prefiere en sistemas donde tadoras portátiles, en walkmans o teléfonos celulares, la impedancia de entrada debe ser elevada por mencionar sólo algunos.
o donde se deba trabajar con muy poca interferencia. Su análisis se mantendrá en El JFET un nivel mínimo. Sin embargo, también pos - tularemos los teoremas de Thévenin y Un FET de unión cuenta con una sección de semiNorton y aquí SI nos veremos obligados a conductor tipo N, un extremo inferior denominado hacerlo “trabajar” un poquito con las mate - «fuente» y uno superior llamado “drenaje o drenador“; ambos son análogos al emisor y colector de un máticas.
Los FET’s o Transistores de Efecto de Campo
Los transistores de efecto de campo son dispositivos electrónicos con tres terminales que controlan, mediante la aplicación de tensión en uno ellos, el paso de la corriente eléctrica que los atraviesa; por eso se dice que “la corriente” es controlada por un efecto Figura 1
PAG 72
transistor bipolar. Para producir un JFET, se difunden dos áreas de semiconductor tipo P en el semiconductor tipo N del FET. Cada una de estas zonas P se denomina «compuerta o puerta» y es equivalente a la base de un transistor bipolar (figura 1). Cuando se conecta una Terminal y así se separa cada compuerta, el transistor se llama “JFET de doble compuerta”. Estos dispositivos de doble puerta se utilizan principalmente en mezcladores (tipo MPF4856), que son circuitos especiales empleaFigura 2
Figura 3
dos en equipos de comunicación. La mayoría de los JFET tienen sus dos puertas conectadas internamente para formar una sola Terminal de conexión externa; puesto que las dos puertas poseen el mismo potencial, el dispositivo actúa como si tuviera sólo una. Debido a que existe una gran analogía entre un dispositivo JFET y un transistor bipolar, muchas fórmulas que describen el comportamiento de aquél son adaptaciones de las denominaciones utilizadas en este último (tabla 1).
Efecto de Campo
Figura 4
El efecto de campo es un fenómeno que se puede observar cuando a cada zona del semiconductor tipo P la rodea una capa de vaciamiento (figura 2); la combinación entre los huecos y los electrones crea las capas de vaciamiento. Cuando los electrones fluyen de la fuente al drenador, deben pasar por el estrecho canal situado entre la zona semiconductora; la tensión de la compuerta controla el ancho del canal y la corriente que fluye de la fuente al drenador. Cuanto más negativa sea la tensión, más estrecho será el canal y menor será la corriente del drenador. Casi todos los electrones libres que pasan a través del canal fluyen hacia el drenador; En consecuencia, ID = IS. Si se considera que se encuentra polarizada en forma inversa la compuerta de un JFET, éste actuará como un dispositivo controlado por tensión y no como un dispositivo controlado por corriente. En un JFET, la magnitud de entrada que se controla es la tensión
PAG 73
puerta-fuente VGS (figura 3). Los cambios en VGS determinan cuánta corriente puede circular de la fuente al drenador; ésta es la principal diferencia con el transistor bipolar, el cual controla la magnitud de la corriente de base (IB).
Tr Bipolar Emisor Base Colector
Denominación E B C
JFET Fuente Compuerta Drenador
Denominación S G D
Tabla 1
El MOSFET de Empobrecimiento
Nº3, en el tomo Nº 50 de la colección Club Saber Electrónica Ud. encontrará el contenido compelto, tanto de la lección Nº 3 como de la lección Nº 4. Si es la primera vez que lee sobre la “Carrera de Electrónica” le comentamos que el curso se compone de 6 ETAPAS y cada una de ellas posee 6 lecciones con teoría, prácticas, taller y Test de Evaluación. La estructura del curso es simple, de modo que cualquier persona con estudios primarios completos pueda estudiar una lección por mes si le dedica 8 horas semanales para su total comprensión. Al cabo de 3 años de estudios constantes podrá tener los conocimientos que lo acrediten como Técnico Superior en Electrónica.
El FET de semiconductor óxidometal o MOSFET, está integrado por una fuente, una compuerta y un drenador. La característica principal que lo distingue de un JFET, es que su compuerta se encuentra aislada eléctricamente del canal; por esta causa, la corriente de puerta es extremadamente pequeña en ambas polaridades. Un MOSFET de empobrecimiento de canal N, también denominado MOSFET de vaciamiento, se compoCada lección se compone de una guía de ne de un material N con una zona P a la derecha y estudio impresa (el tomo de colección Nº 50 una puerta aislada a la izquierda (figura 4). A través posee las guías de estudio de las lecciones 3 del material N, los electrones libres pueden circular desde la fuente hasta el drenador; es decir, atraviesan y 4 de la Etapa 2) y un CD multimedia inte - el estrecho canal entra la puerta y la zona P (esta últi- ractivo. ma, denominada “sustrato” o “cuerpo”). A los efectos de poder brindar una tarea docente Una delgada capa de dióxido de silicio (SiO2) se eficiente, el alumno tiene la posibilidad de adquirir un deposita en el lado izquierdo del canal. El dióxido de silicio aísla la puerta del canal, permitiendo así la cir- CD Multimedia por cada lección, lo que lo habilita a culación de una corriente de puerta mínima aún y realizar consultas por Internet sobre las dudas que se le vayan presentando. ! cuando la tensión de puerta sea positiva. En el MOSFET de empobrecimiento con tensión de compuerta negativa, la tensión de ali- Figura 5 mentación VDD obliga a los electrones libres a circular de la fuente al drenador; fluyen por el canal estrecho a la izquierda del sustrato P (figura 5). Como sucede en el JFET, la tensión de puerta controla el ancho del canal. La capacidad para usar una tensión de compuertapositiva es lo que establece una diferencia entre un MOSFET de empobrecimiento y un JFET. Al estar la puerta de un MOSFET aislada eléctricamente del canal, podemos aplicarle una tensión positiva para incrementar el número de electrones libres que viajan por dicho conducto; mientras más positiva sea la puerta, ma yor será la corriente que vaya de la fuente al drenador. De más estea decir que lo dado hasta aquí es sólo la introducción teórica de la lección
PAG 74
A UTO ELÉCTRICO
Por años, los ingenieros han sabido que si pudieran construir un motor a nafta (gasolina) que funcione como un motor diesel (gasoil), es decir, uno en el cual el combustible se inyecta directamente en el cilindro y es estratificado, o sea la zona mas rica de la mezcla está cerca de la bujía de encendido, se tendría un motor que logre la efi - cacia de combustible de un motor diesel y la producción de potencia de un motor convencional de gasolina. Sin embargo, el desarrollo de tal motor ha sido impedido por la combustibilidad pobre de la gaso - lina. Los motores diesel funcionan encendiendo un ciclo termodiná - mico, significando que tan pronto como se alcanza una suficiente temperatura, la ignición completa ocurrirá sin importar la condición aire/combustible de la mezcla. Para lograr la combustión con gasoli - na, el combustible gaseoso y el aire se deben mezclar para formar justo la mezcla aire/combustible apropiada, y el control exacto de la posición y de la sincronización de la mezcla aire/combustible, además es necesario asegurar la llegada de esta mezcla al espacio muy limitado entre los electrodos de la bujía en la sincro - nización muy específica de la ignición. El motor de GDI es capaz de lograr esto con la tecnolo - gía de Mitsubishi que permite control exacto de la mezcla aire/combustible. Se comprende entonces que si se desea obtener un mejor rendimiento, la inyección de combustible debe ser perfecta en tiempo y forma, lo que se consigue con asistencia electrónica, ahora bien, para poder estudiar cómo se realiza dicho aporte electrónico, es necesario saber cómo funciona básicamente un motor de inyección directa, tema que veremos en la presente nota.
Sobre un trabajo de Guillermo Dornell e-mail:
[email protected] Dos Modos De Combustión En respuesta a condiciones de conducción, el motor de GDI cambia la sincronización de la inyección del aerosol del combustible, alternándose entre la carga estratificada de dos modos distintivos de la combustión (combustión de Ultra-Lean), y la combustión homogena de la carga (Superior Output). Bajo condiciones de conducción normales, cuando la velocidad es estable y no hay necesidad de la aceleración repentina, el motor de GDI funciona en UltraLean Mode. El combustible se inyec-
ta vaporizado al final de la corona del pistón durante las últimas etapas del movimiento de la compresión, dando por resultado una mezcla aire/combustible óptima y estratificada inmediatamente debajo de la bujía. Este modo facilita así la combustión magra y un nivel de la eficacia de combustible comparable a el de un motor diesel. El motor de GDI cambia automáticamente a Superior Output Mode cuando el programa piloto acelera, indicando una necesidad del mayor potencia. El combustible se inyecta en el cilindro durante el movimiento des-
cendente del pistón, donde se mezcla con aire para formar una mezcla homogena. La mezcla homogena es similar a la de un motor convencional de MPI, pero utilizando las características únicas del GDI, logrando un nivel más alto del poder que poseen los motores convencionales de gasolina (figura 1).
Control Exacto de la Mezcla de Air/Fuel La capacidad del motor de GDI de controlar exactamente al mezSaber Electrónica
Auto Eléctrico clarse el aire y el combustible es debido a un concepto nuevo llamado "espaciamiento amplio", por el que la inyección en forma de vapor (en aerosol) del combustible ocurre más lejos de la bujía que en un motor convencional de gasolina, creando un espacio grande que permite mezclarse en forma óptima el combustible gaseoso y el aire. En la combustión estratificada (Ultra-Lean Mode), el combustible se inyecta mas bien hacia la tapa curvada de la corona del pistón en lugar de dirigirse hacia la bujía, durante la última etapa del movimiento de la compresión. El movimiento del combustible vaporizado, la desviación de la cabeza de pistón y el flujo del aire dentro del cilindro hacen que el combustible inyectado en forma de aerosol se vaporice totalmente y se disperse. La mezcla que resulta del combustible gaseoso y del aire, se lleva entonces, hasta la bujía para la ignición (figura 2). Para llevar la mezcla aire/combustible hasta la bujía, se desarrollaron tres características técnicas nuevas. Los accesos de producto de motor de GDI se han hecho rectos y verticales para crear un flujo sólido que facilita la mezcla del aire y del combustible. El aire se traza uniformemente y directamente abajo a través de los accesos de producto hacia el cilindro, donde la cabeza de pistón lo vuelve a dirigir, forzándolo en un flujo vertical inverso durante la caída, lo que constituye el modelo más eficaz del flujo para mezclar el aire y el combustible y llevar la mezcla hasta la bujía. Los pistones del motor de GDI poseen tapas curvadas únicas que forman una cámara de combustión redondeada, lo que también contribuye a mejorar el acceso de combustible hacia la bujía. Los inyectores de alta presión y se utilizan para dar un movimiento que “remolina” a alta velocidad el combustible inyectado en aerosol, lo que atomiza el combustible mejoran-
Figura 1
Figura 2
do las características de la mezcla para la combustión. Además de su capacidad de mezclarse a conciencia con el aire circundante, el aeroFigura 3
Saber Electrónica
sol del combustible no moja fácilmente la pared del cilindro o la cabeza de pistón. En la combustión homogénea
GDI: Inyección Directa de Gasolina (Superior Output Mode), el combustible se inyecta durante el movimiento descendente, cuando el pistón se desplaza hacia el fondo del cilindro, vaporizándose en el flujo de aire y siguiendo el pistón abajo. Seleccionando la sincronización óptima para la inyección, el combustible en aerosol sigue el movimiento del pistón sin quedar atrapado arriba. En este caso, como el pistón se mueve hacia abajo y el interior del cilindro llega a ser más grande en volumen, el combustible en aerosol se dispersa extensamente, asegurando una mezcla homogenea (figura 3).
Figura 4
La Eficacia de Utilizar Mejor el Combustible El concepto de un amplio espacio permite lograr una mezcla estratificada, permitiendo al motor de GDI ofrecer combustión “ultra magra”, permitiendo una mejora significativa en la eficiencia del combustible. Además de la combustión ultra magra, el motor de GDI logra una relación de transformación más alta de compresión debido a su control característico y exacto de la sincronización de la inyección de combustible. Estas características contribuyen a un consumo de combustible más bajo. El motor de GDI mejora la economía de combustible en un 33% en condiciones urbanas típicas.
Esquema General de Funcionamiento En la figura 4 tenemos el esquema general de los diferentes elementos que forman el sistema de inyección directa de gasolina. En el se ve el circuito de admisión de aire y el circuito de suministro de combustible. El circuito de admisión de aire empieza con el sensor (1) encargado de medir la cantidad de
aire que, en función de la carga, entra en el motor. También dispone de unas electroválvulas colocadas en by-pass en dicho circuito y que actúan; la (2) en compensación de la necesidad de aire adicional debido al accionamiento de elementos auxiliares del motor y la (3) en caso de un control de todo o nada. La válvula reguladora de ralentí (4) es la encargada de mantener el régimen de giro del motor constante y actúa controlando el paso del flujo de aire después de la mariposa. Finalmente, la válvula EGR (5) realiza la función de recircular los gases de escape cuando las altas temperaturas y presiones de combustión provocan la aparición de los peligrosos óxidos de nitrógeno en los gases de escape. Podemos ver también la posición vertical de los colectores de admisión que permiten, gracias a la longitud y su cuidado pulimentado, aumentar el rendimiento volumétrico. En el circuito de suministro de combustible al motor la gasolina parte del depósito (6) gracias a una bomba previa (7) de baja presión que pasa por un filtro y un regulador de presión (8) y se conduce a un conjunto hidráulico (9)
que incorpora una bomba de alta presión. Un conjunto regulador de alta presión (10) mantiene la presión de inyección en su ultimo tramo hacia el inyector (11). La bomba inyecta carburante a una presión de 50 bar y utiliza un sensor de presión de combustible para el control preciso de la alimentación. En el escape del motor se incorpora un convertidor catalítico (12) para eliminar los restos de NOx cuando el motor trabaje con mezcla pobre o estratificada.
El Colector de Admisión Vertical Con este tipo de colector se consigue crear un flujo de aire en la admisión del tipo giratorio en sentido de las agujas del reloj, con el que se consigue un mayor rendimiento. La ventaja de este sistema de flujo giratorio respecto al turbulento utilizado en la manera clásica (inyección indirecta), es que en este último tiende a concentrarse el combustible en la periferia del cilindro y por lo tanto alejado de la bujía, en cambio el giratorio permite concentrarlo en el Saber Electrónica
Auto Eléctrico lugar que mas interesa para una mejor combustión: alrededor de la bujía. El hecho de que se realice siguiendo el sentido horario obedece a la necesidad de evitar que por medio de la inyección directa de gasolina choque con la bujía, ya que esto crea una acumulación de hollín que provoca falsas explosiones. Si el flujo girara hacia la izquierda no daría el tiempo suficiente para conseguir que el chorro de gasolina inyectado directamente se vaporizase. El ángulo relativamente grande del inyector ayuda a asegurar que también tendrá tiempo suficiente para que el chorro pulverizado de combustible se vaporice, incluso cuando se inyecta durante la carrera de compresión. El deflector del pistón ayuda a concentrar la mezcla de aire/gasolina rica alrededor de la bujía. Esta mezcla estratificada de forma ideal, rica alrededor de la bujía, pobre en la periferia, permite que el motor GDI de Mitsubishi funcione suavemente en el modo de combustión ultra-pobre, con la asombrosa relación de aire 40/1, con lo cual se consigue una importante economía de combustible. Los motores de inyección directa gasolina funcionan con dos tipos de mezcla según sea la carga del motor: mezcla estratificada y mezcla homogénea.
Mezcla Estratificada El motor es alimentado con una mezcla poco enriquecida cuando el vehículo se desplaza en unas condiciones de carga parcial (pedal del acelerador a medio pisar). Para poder conseguir una mezcla pobre para alimentar el motor, éste debe ser alimentado de forma estratificada. La mezcla de aire y combustible se concentra en torno a la bujía ubicada en una estratégica posición central en las cámaras de combustión, en cuyas zonas periféricas se
Figura 5
acumula prácticamente sólo una relaciones de aire/combustible capa de aire. Con esta medida se extremadamente pobres de hasta consigue la eliminación de la men- 40/1. En la carrera de compresión cionada estrangulación para propor- del pistón la forma giratoria se descionar un importante ahorro de com- compone en pequeños y numerosos bustible. La positiva característica torbellinos. A continuación, en la últide economía de consumo es tam- ma fase de la carrera de comprebién una consecuencia de la dismi- sión, el inyector de turbulencia de nuida dispersión de calor. El aire alta presión pulveriza el combustible concentrado de la manera comenta- (3) siguiendo una espiral muy cerrada en la periferia del espacio de da. Este movimiento de turbulencia combustión mientras se produce la junto con la elevada densidad del explosión de la mezcla en la zona aire comprimido y los pequeños torcentral de la cámara proporciona bellinos, mantienen compacto el una especie de aislamiento térmico. chorro pulverizado de combustible. Con esta estratificación específica El combustible se concentra alredede la carga, el valor Lambda en el dor de la bujía. La estratificación es área de combustión oscila entre 1,5 muy buena: la mezcla aire/combustiy 3. De este modo, la inyección ble es rica en el centro y pobre en la directa de gasolina alcanza en el periferia. Finalmente salta la chispa campo de carga parcial el mayor en la bujía (4) y el potente producto ahorro de combustible frente a los de la combustión es controlado por inyecciones convencionales : en la cavidad esférica del pistón que se marcha de ralentí incluso un 40%. va extendiendo mediante una reacEn la figura 5 podemos observar ción en cadena. El resultado de todo que durante la fase de admisión (1), este proceso es una mejora del 20% el volumen de aire procedente de los en el ahorro de combustible. Ahora bien, el control inteligente colectores de admisión verticales recorre la superficie curvada del pis- de la inyección permite disponer asitón (2) y refluye hacia arriba creando mismo de una mezcla homogénea en un potente flujo giratorio en el senti- los regímenes más elevados (cuando do de la agujas del reloj. El control se exige potencia al motor). La inyecdel flujo es posible gracias a senso- ción es adaptada de forma automátires de flujo de aire de tipo Karman, ca y el combustible no es inyectado que controlan la contrapresión baja, en las fases de compresión sino en y a dos selenoides de la válvula by- las de admisión (figura 6). Unas pass que permiten que grandes can- determinadas leyes de la termodinátidades de aire lleguen al cilindro mica imponen, no obstante, un con suavidad, lo que es importantísi- aumento del llenado de los cilindros y mo cuando se trata de funcionar con una disminución de la temperatura de
Saber Electrónica
Figura 6
GDI: Inyección Directa de Gasolina
compresión en estas condiciones. Estos ajustes tienen unos efectos secundarios también muy positivos que se manifiestan en forma de unos elevados valores de potencia y par motor. Con una relación de compresión alta por encima de 11 (11,5:1) ofrece un valor significativamente más alto que un motor dotado de un sistema de inyección MPI (indirecta). Con mezcla homogénea el combustible se inyecta durante la carrera de admisión para crear un efecto de
tantes del motor GDI es la menor emisión de gases contaminantes (C02, NOx e hidrocarburos). Si se quema gasolina se genera C02; por lo tanto, si se reduce la cantidad de gasolina quemada se reducirá también la cantidad de C02. De este modo, disminuyendo el consumo de combustible en un 20%, en el motor GDI descienden también las emisiones de C02 en ese mismo porcenta je. Los catalizadores de tres vías no son eficaces en el motor GDI cuando funciona en el modo ultra-pobre de combustión. MITSUBISHI ha desarrollado un nuevo tipo de catalizador, denominado de reducción selectiva, para ayudar a disminuir las emisiones de monóxido de nitrórefrigeración, el inyector de alta pre- geno (NOx). sión cambia la forma de funcionar en BIBLIOGRAFIA DE CONSULTA este modo para alimentar el combusPuede ampliar lo informado en tible mediante un chorro largo en forma de cono, con objeto de conse- esta nota dirigíendose a la página guir una dispersión en el cilindro. El del autor: h t t p : / / w w w. r e d t e c n i c a a u t om oefecto de refrigeración evita las detonaciones o combustión espontánea triz.com/Archivo%20Tecnico/Revisio en el cilindro que pueden producirse n%20Tecnica/GDI/GDI_1.asp cuando el motor tiene una relación de También puede visitar la página: compresión alta y un elevado calentamiento. http://www.mecanicavirtual.org/in Uno de los aspectos más impor- yec-gasoli-direc.htm !
Saber Electrónica
