Saber Electrónica N° 242 Edición Argentina

r r a a . . m m o o c c . . a a c c i i n n o o 3 0 7 3 r I I S S SS S S N:: 0 0 3 3 2 8 8 - - 5 5 0 - 5 r t t c c e e l l e e b b e e w w . . w w w w w w

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SABER

EDICION A RGENTINA

ELECTRONICA

EDITORIAL

QUARK

Año 21 - Nº 242 SEPTIEMBRE 2007

YYaaestá estáen enInternet Internet elelprimer primerportal portalde de electrónica el ectrónicainteractivo. electrónica interactivo. Visítenos Visítenosen enlalaweb, web,yyobtenga obtengainformación informacióngratis gratiseeinnumerables innumerablesbeneficios. beneficios.

www.webelectronica.com.ar www.webelectronica.com.ar SECCION SE CCIONE ES FIJ AS Sección del Lector

80

ARTICULO DE TAPA Tarjeta de adquisición de datos. Sistema de 8 canales analógicos

3

MONT MON TAJ ES Robot de carreras GABOTT-1. Construcción del móvil

20

Implementación de un puerto COM virtual a partir de un puerto USB en Windows XP

57

Transmisor de datos de UHF

60

Dimmer digital con PIC a control remoto

64

SERVICE Curso de funcionamiento, mantenimiento y reparación de reproductore reproductoress de DVD Lección 16 - Análisis del servo de rotación de un DVD

28

MAN MA N TEN IMIE IMIEN N TO DE CO COMPUTADO ADORAS RAS Fallas comunes en monitores de PC

35

CUADERNO DEL TECNICO REPARADOR Cómo funcionan los teléfonos celulares. El El sistema de audio de un teléfono celular

40

RECEPCION DE TV POR UHF La conexión de audio del decodificador para recepción de TV por UHF

49

LIBRO DEL MES Configuración de una red inalámbrica

67

ROBOTICA Sensores externos de los robots (2). Sensores Especiales: hall, captativos, opticos, contacto, etc.

Distribución en Capital Carlos Cancellaro e Hijos SH Gutenbergg 3258 - Cap. 4301-4942 Gutenber

72

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

Impresión: Impresora de Publicaciones S.A. - Carabobo 64 - Bs.As. - Argentina

Uruguay RODESOL SA RODESOL Ciudadela 1416 - Montevideo 901-1184

Publicación adherida a la Asociación Argentina de Editores de Revistas

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Año 21 - Nº 242 SEPTIEMBRE 2007

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ARTICULO DE TAPA Tarjeta de adquisición de datos. Sistema de 8 canales analógicos

3

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20

Implementación de un puerto COM virtual a partir de un puerto USB en Windows XP

57

Transmisor de datos de UHF

60

Dimmer digital con PIC a control remoto

64

SERVICE Curso de funcionamiento, mantenimiento y reparación de reproductore reproductoress de DVD Lección 16 - Análisis del servo de rotación de un DVD

28

MAN MA N TEN IMIE IMIEN N TO DE CO COMPUTADO ADORAS RAS Fallas comunes en monitores de PC

35

CUADERNO DEL TECNICO REPARADOR Cómo funcionan los teléfonos celulares. El El sistema de audio de un teléfono celular

40

RECEPCION DE TV POR UHF La conexión de audio del decodificador para recepción de TV por UHF

49

LIBRO DEL MES Configuración de una red inalámbrica

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ROBOTICA Sensores externos de los robots (2). Sensores Especiales: hall, captativos, opticos, contacto, etc.

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EDICION ARGENTINA - Nº 242 Director Ing. Horacio D. Vallejo Jefe de Redacción Pablo M. Dodero Producción José María Nieves Columnistas: Federico Prado Luis Horacio Rodríguez Peter Parker Juan Pablo Matute Matute En este número número :

Ing. Alberto Picerno Ing. Ismael Cervantes de Anda Víctor R. Gonzalez Fernandez Ing. Juan Carlos Téllez Barrera Stan Swan Wilfrido González Bonilla E D I T O R I A L Q U A R K S .R .R .L .L .

EDITORIAL

QUARK

Propietaria de los derechos en castellano de la publicación mensual SABER ELECTRON ICA Herrera Herr era 761 761 (1295) (1295) Capital Federal T.E. 4301-8804

Administración y Negocios Teresa C. Jara

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Olga Vargas Hilda Jara Liliana Teresa Vallejo Mariela Vallejo Daniel Oscar Ortiz Ramón Miño Javier Isasmendi Ing. Mario Lisofsky Sistemas: Paula Mariana Vidal Web Master: hostear.com Red y Computadoras: Raúl Romero Video y Animaciones: Fernando Fernández Legales: Fernando Flores Contaduría: Fernando Ducach Técnica y Desarrollo de Prototipos: Alfredo Armando Flores

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Herrera 761 (1295) - Capital Federal www.webelectronica.com.ar La Editorial no se responsabiliza por el contenido de las notas firmadas. Todos Todos los productos o marcas que se me ncionan son a los efectos de prestar un servicio al lector 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.

DEL DIRECTOR AL LECTOR BSEQ EQUI UIO O PO POR R UN OBS NUESTROS 20 AÑOS Bien, amigos de Saber Electrónica, nos encontramos nuevamente en las páginas de nuestra revista predilecta para compartir las novedades del mundo de la electrónica. Cumplir 20 años de edici edición ón mens ensual ual ininte ininte-rrumpida no se da muy a menudo en nuestro gremio, y muchos menos en revistas específicas o de nicho como es el caso de Saber Electrónica; por eso con esta edición decidimos “seguir conmemorando este hecho” incluyendo un ejemplar de la colección “Tomos de Bolsillo” que comenzáramos a publicar hace casi 10 años y que en total representan más de 30 volúmenes, uno de los cuales le entregamos por seguir confiando en nosotros. Tambié ién n qu quere rem mos obsequia iarl rle e un un eje ejem mpla larr del del peri periód ódic ico o del del Club Club SE SE ya ya que es otra de las publicaciones a las que no acceden todos los lectores y que queremos que Ud. conozca. Si es un fiel seguidor de todos los libros y revistas que editamos, seguramente ya tendrá dichos ejemplares, en cuyo caso lo invitamos a que se los obsequie a algún familiar, amigo o conocido “amante de la electrónica”. Si analiza el contenido del Tomo que ha recibido con esta revista, podrá observar que la colección es digna de formar parte de una biblioteca ya que trata temas que siempre son vigentes para todos los electrónicos. Lo mismo ocurre con el periódico, publicación pensada para que posea un costo muy bajo y que sirva como elemento de lectura para los que se inclinan por el servicio y la reparación de equipos electrónicos. Por otra parte, si le interesa obtener todos los “Tomos de Bolsillo” o la colección de periódicos del Club SE contáctese con nuestras oficinas ya sea por teléfono (011-4301-8804) o por mail ([email protected]) y con gusto lo atenderemos. Es más, si se acerca hasta nuestras oficinas con este ejemplar antes del 30 de noviembre de 2007 le obsequiaremos 3 Tomos de Colección adicionales y 10 periódicos del Club SE de los que tengamos en stock. Esperamos con esta acción poder contribuir un poco más en la difusión de las diferentes obras que hemos publicado a lo largo de estos 20 años a las cuales puede acceder por ser nuestro lector. ¡Hasta el mes próximo!

Tirada de esta edición: 12.000 ejemplares.

Ing. Horacio D. Vallejo

A RTÍCULO

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DE

T APA

dq o

Sistema de 8 Canales Analógicos Con el objeto de realizar sistemas autónomos inteligentes, general- mente es necesario contar con sistemas que “tomen” datos provenientes de determinados sensores, los analicen en base a un programa creado para tal fin y actúen en consecuencia. Los PLCs suelen realizar este tipo de tareas pero el operador no tiene posibilidad de procesar los datos obtenidos a voluntad. En este artículo vamos a implementar un sistema de adquisición de datos que contendrá hasta un total de 8 canales analógicos mediante el empleo de los microcontroladores PIC16F876 y PIC16F877. Básicamente, lo que proponemos en el presente material es el diseño de una tarjeta de adquisición de datos, a la cual se le pueda hacer llegar la información de hasta 8 sensores analógicos para que el microcontrolador organice la toma de las señales de los sensores y las digitalice, para que posteriormente envíe la información digitalizada a ser procesada ya sea a una computadora o, directamente, a un display LCD. Autores: Ing. Ismael Cervantes de Anda [email protected]

Saber Electró nic a

Montaje ara que una tarjeta pueda procesar datos analógicos para presentarlos a una computadora, necesariamente debe contar con un conversor analógico digital (ADC). Aunque en el presente material no vamos explicar con lujo de detalle la técnica con la que opera el ADC del microcontrolador, sí vamos a ver qué es lo que hace el ADC como para que, cuando lleguemos al planteamiento del proyecto, sepamos a qué nos estamos enfrentando. Un ADC (Convertidor Analógico Digital por sus siglas en inglés) se encarga de convertir un valor analógico de voltaje a su correspondiente combinación binaria. Para realizar esta operación se requiere un sensor, que es el encargado de leer el estado de una variable física de natu-

raleza analógica y de representar el valor de dicha variable en su apropiado valor de voltaje. En la actualidad existen muchas variables analógicas que podemos leer de manera directa a través del sensor adecuado. En otras ocasiones, al no existir un sensor diseñado de manera explícita para determinada variable, se ocupa un sensor para medir una variable física diferente, pero que se relaciona con la que nos interesa por medio de una relación matemática, lo cual nos da la posibilidad de que para cualquier proceso industrial (ahí existe un número ilimitado de variables), exista un sensor involucrado. El sensor lee la variable física y nos entrega una señal eléctrica que está dentro de un rango de valores de voltaje, siendo éste el que tenemos que hacer llegar al ADC del microcontrolador. Teniendo en cuenta que el ADC mide variaciones de voltaje, el sensor tiene que adecuarse con respecto del rango mínimo y máximo que puede leer la entrada del ADC. Para que el ADC pueda realizar una conversión del valor analógico, se le tiene que agregar un voltaje de refeFigura 1 - Convertidor rencia, porque éste es el Analógico - Digital (ADC). que indica precisamente cuál es el rango de operación de la entrada del ADC. Todos los ADC de los microcontroladores PIC aceptan, como máximo, un rango de operación que llega hasta 5 Volts, por lo que podemos establecer rangos de operación de cualFigura 2 - División del rango de operación del quier valor de ADC (Resolución del ADC). voltaje, siem-

P

Saber Electrón ic a

pre y cuando no rebasemos los 5 volt. El rango de operación expresado en volts sea de la magnitud que sea, se divide en tantas partes como número de bits posea el ADC, de acuerdo al ejemplo mostrado en la figura 2. El cálculo del valor de resolución del ADC se hace de acuerdo a la siguiente expresión matemática: Resolución = En donde: Resolución: Rango de voltaje en el cual se presenta un cambio de valor en la combinación binaria. Vrango.- Rango de operación del ADC expresado en voltaje. N.- Número de bits que posee el ADC.

El ejemplo de la figura 2 contempla un ADC de 4 bits (el número de bits de un ADC real cuando menos es de 8). Por lo tanto, el número de combinaciones binarias está dado por la relación: Combinaciones binarias = 2N y da como resultado un total de 16, las cuales van de 0000(2) hasta 1111(2). La resolución del ADC nos indica cuánto tiene que variar el voltaje que entrega el sensor para que exista un cambio en la combinación binaria correspondiente, por lo que a un determinado valor analógico le corresponderá una combinación binaria que es precisamente la conversión y lo que entregará como resultado el ADC. Por otra parte, la cantidad de valores analógicos que el ADC puede digitalizar, está en función del número de muestras que puede adquirir. Para ello se establece, de manera automática, un período estable de tiempo durante el cual el ADC obtendrá las muestras, tal como se ilustra en la figura 3. El número de muestras mínimas que se tienen que tomar se encuentra de acuerdo con el valor de la frecuencia de operación de la señal a digitalizar, y en función del “Teorema

Tarjeta de Adquisición de Datos de 8 Entradas Analógicas

Saber Electr óni ca

Montaje del Muestreo” establecido por Nyquist. La frecuencia de muestreo (número de muestras por segundo) se establece de acuerdo con la siguiente expresión matemática: B = 2F Donde: B.- Frecuencia de muestreo (número de muestras por segundo). F.- Frecuencia de opera- ción de la señal a digitalizar. Figura 3 - Cantidad de muestreos determinada por el “Teorema del Muestreo”.

necesitemos, así como el proceso para guardar la información en el microcontrolador, en una memoria externa, o enviarla de manera paralela o serial a una PC, por ejemplo. Retomando el nombre del proyecto, que es “Tarjeta de Adquisición de Datos, Sistema de 8 Canales Analógicos”, básicamente lo que vamos a proponer en el presente material es el diseño de una tarjeta de adquisición de datos, a la cual se le pueda hacer llegar la información de hasta 8 sensores analógicos, y que el microcontrolador que se utilice se encargue de organizar la toma de las señales de los sensores y las digitalice, para que posteriormente envíe la información digitalizada a una PC y/o a un módulo con un display LCD. Para el proyecto utilizamos microcontroladores PIC. Lo que es importante resaltar es el hecho de que, tanto el microcontrolador PIC16F876 como el PIC16F877, sólo cuentan con un único módulo interno para realizar las conversiones de valores anólógicos a digital (módulo ADC). Por esta razón, al contar con la posibilidad de tener hasta 8 sensores, significa que el módulo ADC del microcontrolador tiene que estar com-

El teorema del muestreo se ocupa, principalmente, del caso en que la señal a digitalizar ejemplo, la temperatura, el número posea una frecuencia alta de opera- de muestras por segundo “B” no tieción. Por lo tanto, se tiene que tomar ne que ser muy grande, ya que la un buen número de muestras y digi- temperatura no cambia tan rápido de talizarlas, como para que en un pro- valor, teniéndose cambios en una ceso posterior se tenga que reprodu- caldera que consideraremos como cir la señal original, como es el caso un caso demasiado critico, del orden de un reproductor de CD's o un osci- de aproximadamente 10 segundos loscopio digital. Por ejemplo, si la se- para tener cambios en rangos de cañal analógica trabaja a una frecuen- da 100°C. En la medición de tempecia de 1kHz, se le tiene que aplicar ratura podemos establecer períodos una frecuencia de muestreo de 2kHz, de muestreo de cada segundo y por o sea, se deben tomar 2000 mues- lo tanto el espacio de la memoria en tras por segundo, y cada una de es- donde debemos almacenar los valotas muestras se tiene que digitalizar, res digitalizados no tiene que ser tan para lo que es necesario poseer, grande. Por lo tanto, dependerá de la además del ADC, una memoria de naturaleza de la variable física el espor lo menos 2000 localidades para tablecer la cantidad de muestras a topoder guardar la información de las mar y la cantidad de memoria que 2000 combinaciones binarias que arroje la digitalización de la señal analógica. Todo este proceso se tiene que realizar para garantizar que si se hace el proceso inverso, se pueda recuperar la señal analógica original. Para el caso de una aplicación del tipo industrial, donde se tenga que digitalizar el valor de una señal analógica, como puede ser, por Figura 4 - Disposición de las terminales de los microcontroladores PIC16F876 y PIC16F877. Saber Electrón ic a



Montaje

partiéndose entre los diferentes sensores que tenga conectados. Entonces dependerá de la programación que le agreguemos al PIC, la manera en que éste trabajará. Otra cuestión importante es que cualquiera de los PIC's, de acuerdo al manual, efectivamente nos indica que posee hasta 8 canales para digitalizar señales analógicas, y se encuentran físicamente ubicadas en las terminales del puerto A, hallándose identificadas con las nomenclaturas RA0/AN0, RA1/AN1, RA2/AN2, RA3/AN3, y RA5/AN4 para el PIC16F876, mientras que para el PIC16F877, además de los canales del puerto A, también se tienen que agregar los canales con entradas ADC de su puerto E, los cuales se identifican como RE0/AN5, RE1/AN6 y RE2/AN7, tal como se muestra en la figura 4. Se pueden hacer diferentes combinaciones de acuerdo a la cantidad máxima de sensores que pueden conectarse al microcontrolador, ya que también tiene que tomarse en cuenta el voltaje de referencia que se requiere para un proceso de conversión por medio del módulo ADC. El voltaje de referencia para el ADC puede tomarse de manera interna del microcontrolador, o si es necesario, el voltaje de referencia se fijará de manera externa, y pa-

ra ello se requiere de 1 ó 2 terminales del microcontrolador para tal efecto. Las terminales que se llegan a ocupar para fijar una referencia externa son también del puerto A, por lo que quedarían 2 canales con entrada para el ADC. En la tabla 1 se muestran las combinaciones de operación tanto del puerto A para el PIC16F876, como del puerto A y puerto E para el PIC16F877, con respecto a la cantidad de canales ADC que podemos disponer del PIC. De la tabla 1 se observa que se encuentran identificadas cada una de las terminales del puerto A y E que tienen entrada al ADC. En la tabla se muestra cómo pueden configurarse estas terminales, indicándose con una letra “A” si posee entrada al ADC, o con una letra “D” si la terminal se puede configurar como una entrada o salida digital, y por último se muestra también qué terminales aceptan los voltajes de referencia externos, tanto positivo como negativo, identificados como Verf+ y Vref-, respectivamente. En la misma tabla 1 se presenta a manera de resumen y de acuerdo a las posibilidades de configuración, la cantidad de terminales con entrada al ADC, cantidad de terminales con voltaje de referencia externa y la cantidad de terminales con-


figuradas como entradas o salidas digitales. Como ejemplo para leer la tabla 1, vamos a tomar la combinación que se encuentra en la primer fila, en donde se tienen 5 entradas con ADC para el PIC16F876, y 8 entradas en total para el PIC16F877; la referencia la toman de manera interna, por lo que el Voltaje de referencia positivo (Vref+) lo toma de la alimentación positiva del microcontrolador. Dicho de otra manera, la terminal VDD también hace la función de terminal para Vref+. Lo mismo sucede con el voltaje de referencia negativo: al tomar la referencia de manera interna, la terminal de alimentación VSS (se relaciona también con GND) del microcontrolador además hace la tarea de la terminal Vref-. El PIC 16F876/7

Los circuitos integrados PIC16F876 y PIC16F877 son dispositivos programables capaces de realizar diferentes actividades que requieran del procesamiento de datos digitales y del control y comunicación digital de diferentes dispositivos. Todos los microcontroladores poseen



Montaje Tabla 2.- Comparación de entre los PIC de la Familia 16F87X Características

16F873

Frecuencia Máxima DC-20MHz Memoria de programa FLASH (Palabra de 14 bits) 4KB Posiciones de la RAM de datos 192 Posiciones de la EEPROM de datos 128 Puertos de E/S A, B y C Nº de Pines 28 Interrupciones 13 Timers 3 Módulos CCP 2 2 2 2 Comunicaciones Serie MSSP, USART Comunicación Paralelo Líneas de entrada del Convertidor A/D de 10 bit 5 Juego de Instrucciones 35 instrucciones Longitud de la instrucción 14 bits

una memoria interna que almacena dos tipos de datos; por un lado las instrucciones, que corresponden al programa que se ejecuta, y por el otro la información de los registros, es decir, los datos que el usuario maneja, así como registros especiales para el control de las diferentes fun-

16F874

16F876

16F877

DX-20MHz

DX-20MHz

DX-20MHz

4KB 192

8KB 368

8KB 368

128 A, B, C y D 40 14 3

256 A, B y C 28 13 3

256 A, B, C y D 40 14 3

MSSP,USART PSP

MSSP,USART -

MSSP, USART PSP

8 35 instrucciones 14 bits



ciones del microcontrolador. También poseen una ALU (Unidad Aritmética y Lógica o Lógico Aritmética), una memoria del programa, memoria de datos o registros, y pines I/O (patas de entrada y/o salida). La ALU es la encargada de procesar los datos dependiendo de las ins-

Tabla 3.- Principales características deel PIC16F877 Frecuencia máxima: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .DX-20MHz Memoria de programa: flash (palabra de 14 bits) . . . . . . . . . . . . . . .8KB Posiciones de la RAM de datos: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .368 Posiciones de la EEPROM de datos: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .256 Puertos de E/S: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .A,B,C,D,E Número de pines: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .40 Interrupciones: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .14 Timers: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3 Módulos: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .CCP 2 Comunicaciones Serie: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .MSSP, USART Comunicaciones paralelo: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .PSP Líneas de entrada de CAD de 10 bits: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8 Juego de instrucciones: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .35 Instrucciones Longitud de la instrucción: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .14 bits Arquitectura: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Harvard CPU: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Risc Canales PWM: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2 Pila Harware: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ejecución en 1 Ciclo Máquina: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .-


trucciones que se ejecuten (MOVLW, ADD, OR, AND), mientras que los pines son los que se encargan de comunicar al microcontrolador con el medio externo; la función de los pines puede ser de transmisión de datos, alimentación de corriente para el funcionamiento de éste o patas de interrupción o de control específico. Estos microcontroladores forman parte de una subfamilia integrada por cuatro modelos a saber: PIC 16F873/4/6 y 7. Estos microcontroladores disponen de una memoria de programa FLASH de 4 a 8 KBytes de 14 bits. De los microcontroladores indicados, el 16F873 y el 16FS76 son de 28 pines, mientras que 16F874 y el 16F877 tienen 40 patas, lo que les permite disponer de hasta 33 líneas o patas (pines) de E/S. En su arquitectura además incorporan: · Varios temporizadores (Timer) · Comunicación serial USART · Bus I2C

En la tabla 2 se muestran las características comparativas más relevantes de esta familia de microcontroladores. Por otra parte, las princi-


Figura 5. Diagrama en bloques del PIC16F877

RAO: puede ser salida analógica 0. pales propiedades del PIC 16F877 En la tabla 3 enumeramos las cason las siguientes: racterísticas más relevantes del RA1: puede ser salida analógica 1. RA2: puede ser salida analógica 2 o PIC16F877. En la figura 5 se puede · Soporta modo de comunicación observar el diagrama en bloques de referencia negativa de voltaje. serial, posee dos pines para ello. este PIC. RA3: puede ser salida analógica 3 o

· Amplia memoria para datos y programa. · Memoria reprogramable: La memoria en este PIC es la que se deno- mina FLASH; este tipo de memoria se puede borrar electrónicamente (esto corresponde a la "F" en el modelo). · Set de instrucciones reducido (tipo RISC), pero con las instrucciones necesarias para facilitar su manejo.

Descripción de los Puertos del PIC16F877

referencia positiva de voltaje. RA4: puede ser entrada de reloj del timer0. RA5: puede ser sa lida analógica 4 o el esclavo seleccionado por el puer- to serial síncrono.

Puerto A:

Puerto de e/s (I/O) de 6 pines denominado PORTA. Es un puerto I/O bidireccional:

· RA0: RA0, AN0 · RA1: RA1, AN1 · RA2: RA2, AN2 y Vref-


Montaje Tabla 4 - Función de cada pin del PIC 16F877

NOMBRE DEL PIN

PIN

TIPO

TIPO DE BUFFER

DESCRIPCIÓN

OSC1/CLKIN

13

I

ST/MOS

Entrada del oscilador de cristal

OSC2/CLKOUT

14

O

-

Entrada de señal de reloj externa Salida del oscilador de cristal

MCLR/Vpp/THV

1

I/P

ST

Entrada del Master clear (Reset) o entrada de voltaje de programación o modo de control high voltaje test

RA0/AN0

2

I/O

TTL

RAO: puede ser salida analógica 0

RA1/AN1

3

I/O

TTL

RA1: puede ser salida analógica 1

RA2/AN2/ Vref-

4

I/O

TTL

RA2: puede ser salida analógica 2 o ref. negativa de voltaje

RA3/AN3/Vref+

5

I/O

TTL

RA3: puede ser salida analógica 3 o refg. positiva de voltaje

RA4/T0CKI

6

I/O

ST

RA4: también puede ser entrada de reloj de timer0

RA5/SS/AN4

7

I/O

TTL

RB0/INT

33

I/O

TTL/ST

RB1

34

I/O

TTL

RB1

RB2

35

I/O

TTL

RB2

RB3 / PGM

36

I/O

TTL

RB3, puede ser entrada de programación de bajo nivel

RB4

37

I/O

TTL

RB4

RB5

38

I/O

TTL

RB5

RB6 / PGC RB7 / PGD

39 40

I/O I/O

TTL/ST TTL/St

RC0/T1OSO/T1CKI

15

I/O

ST

RCO puede ser la salida del oscilador del timer1 o la entrada de reloj del timer1

RC1/T1OS1/CCP2 timer1

16

I/O

ST

RC1 puede ser la entrada del oscilador

RA5: puede ser salida analógica 4 o el esclavo seleccionado por el puerto serialTTL RB0, puede ser pin de interrupción

RB6, puede ser interrupción RB7, puede ser interrupción o reloj de programación serial

o salida PWM 2 RC2/CCP1

17

I/O

ST

RC2 puede ser una entrada de captura y comparación o salida PWM

RC3/SCK/SCL

18

I/O

ST

RC3 puede ser la entrada o salida serial de reloj síncrono para modos SPI e I2C

RC4/SD1/SDA

23

I/O

ST

RC4 puede ser la entrada de datos SPI y modo I2C

RC5/SD0

24

I/O

ST

RC5 puede ser la salida de datos SPI


Tarjeta de Adquisición de Datos de 8 Entradas Analógicas Tabla 4 - Función de cada pin del PIC 16F877 (continuación)

NOMBRE DEL PIN

PIN

TIPO

TIPO DE BUFFER

DESCRIPCIÓN

RC6/Tx/CK

25

I/O

ST

RC6 puede ser el transmisor asíncrono USART o el reloj síncrono.

RC7/Rx/DT

26

I/O

ST

RC7 puede ser el receptor asíncrono USART o datos síncronos

RD0/PSP0

19

I/O

ST/TTL

RD1/PSP1

20

I/O

ST/TTL

RD2/PSP2

21

I/O

ST/TTL

RD3/PSP3

22

I/O

ST/TTL

RD4/PSP4

27

I/O

ST/TTL

RD5/PSP5

28

I/O

ST/TTL

RD6/PSP6

29

I/O

ST/TTL

RD7/PSP7

30

I/O

ST/TTL

RE0/RD/AN5

8

I/O

ST/TTL

Puede ser control de lectura para el puerto esclavo paralelo o entrada analógica 5

RE1/WR/AN

9

I/O

ST/TTL

Puede ser erscritura de control para el puerto paralelo esclavo o entrada analógica 6

RE2/CS/AN7

10

I/O

ST/TTL

Puede ser el selector de control para el puerto paralelo esclavo o la entrada analógica 7

Vss

12, 31

P

-

Referencia de tierra o masa para los pines lógicos y de I/O

Vdd

11, 32

P

-

Fuente positiva para los pines lógicos y de I/O

· RA3: RA3, AN3 y Vref+ RB3: puede ser la entada de pro- · RA4: RA4 (Salida en colector gramación de bajo voltaje. abierto) y T0CK (Entrada de reloj del · RB1, RB2: RB1, RB2 modulo timer0). · RB0: RB0 e Interrupción externa · RA5: RA5, AN4 y SS (selección · RB3: RB3 y programacion y de- esclavo para el puerto serie síncrono). bugger in circuit. · RB4, RB5: RB4, RB5 Puerto B: · RB6, RB7: RB6, RB7 e Interrup- Puerto de e/s de 8 pines con Re- cion por cambio de flanco.

RC1 puede ser la entrada del oscilador timer1 o salida PWM 2. RC2 puede ser una entrada de captura y comparación o salida PWM. RC3 puede ser la entrada o salida serial de reloj síncrono para modos SPI e I2C. RC4 puede ser la entrada de datos SPI y modo I2C. sistencias pull-up programables. RC5 puede ser la salida de datos SPI. Puerto C: PORTB es un puerto I/O bidireccional. Puede ser programado todo Puerto de e/s de 8 pines. PORTC RC6 puede ser el transmisor como entradas: es un puerto I/O bidireccional: asíncrono USART o el reloj síncro- no. RCO puede ser la salida del oscilador RB0 puede ser pin de interrupción RC7 puede ser el receptor asín- timer1 o la entrada de reloj del timer1. externo. crono USART o datos síncronos.


Montaje

Figura 6 - Diagrama esque- mático del sistema de adquisi- ción de datos.


Tarjeta de Adquisición de Datos de 8 Entradas Analógicas · RC0: RC0, T1OSO (salida del oscilador del Timer1) y T1CKI (Entra- da de reloj del módulo timer1). · RC1: RC1, T1OSI (entrada del oscilador de timer1) y CCP2 PWM- /COMP/CAPT. · RC2: RC2, CCP1 · RC3: RC3, SCK, SCL · RC4: RC4, SDI, SDA · RC5: RC5, SD0 · RC6-7: RC6-7, USART

· Dos módulos de Captura, Com- paración, PWM (Modulación de An- chura de Impulsos). · Conversor A/D de 1 0 bits. · Puerto Serie Síncrono Master (MSSP) con SPI e I2C (Master/Sla- ve). · USART/SCI (Universal Synchro- nous Asynchronous Receiver Trans- mitter) de 9 bits. · Puerta Paralela Esclava (PSP) sólo en encapsulados con 40 pines.

La tabla 4 muestra la función de Puerto de e/s de 8 pines, es un cada pata del este circuito integrado puerto bidireccional paralelo. y cuál es su denominación. Puerto D:

· Bus de datos en PPS (puerto paralelo esclavo).

El Circuito de la Tarjeta de Adquisición de Datos

Puerto E:

Puerto de e/s de 3 pines. PORTE A continuación describiremos el es un puerto I/O bidireccional. diagrama esquemático para el circuito del sistema de adquisición de hasREO: puede ser control de lectura ta 8 canales analógicos. En el diagrapara el puerto esclavo paralelo o en- ma que se muestra en la figura 6 se trada analógica 5. observa que están presentes 2 espaRE1: puede ser escritura de con- cios para los microcontroladores trol para el puerto paralelo esclavo o PIC16F876 y PIC16F877, pero sólo entrada analógica 6. se colocará uno de ellos y no los 2 RE2: puede ser el selector de juntos, y dependiendo del microconcontrol para el puerto paralelo escla- trolador que se instale será la cantivo o la entrada analógica 7. dad de sensores máximos que le podremos instalar a la circuitería. Por · RE0: RE0 y AN5 y Read de ejemplo, si colocamos un PIC16F876 PPS podremos colocar hasta 5 sensores · RE1: RE1 y AN6 y Write de PPS como máximo, mientras que si insta· RE2: RE2 y AN7 y CS de PPS

Dispositivos Periféricos: · Timer0: Temporizador- contador de 8 bits con prees- caler de 8 bits. · Timer1: Temporizador- contador de 16 bits con prees- caler que puede incrementarse en modo sleep de forma externa por un cristal/clock. · Timer2: Temporizador- contador de 8 bits con prees- caler y postescaler.

Figura 7 - Circuito de adecuación para las entradas analógicas.

lamos un PIC16F877 podremos colocar hasta 8 sensores como límite. Los sensores se pueden instalar en las terminales identificadas como AN, las cuales están identificadas desde AN0 hasta AN7. Cada una de estas terminales está constituido por un bloque de 3 terminales, a los cuales se les hace llegar el voltaje de alimentación VDD (positivo del microcontrolador), y GND que es el Vss del microcontrolador, tal como se ilustra en la figura 6. Las líneas de alimentación VDD y VSS se pueden emplear para el caso en que los sensores que se conectaran requieran de voltaje de alimentación, y entonces se aprovechará la energía que se encuentra presente en el circuito. El fragmento del circuito que se encuentra en la figura 7 es un circuito de adecuación que se utiliza para acoplar la señal analógica que entrega un sensor. El circuito se encuentra constituido por un amplificador operacional que se encuentra en la configuración de amplificador no inversor, en el cual se puede ajustar la ganancia de la señal de un sensor si es que ésta se encuentra por debajo del rango de operación máximo de 5 VCD. Este ajuste se realiza por medio del resistor variable VR1, que se encuentra en conjunto con el resistor R13. Si el sensor proporciona el valor de voltaje dentro del rango de operación del ADC del microcontrolador, esto es máximo de 5V, entonces el operacional tendrá que trabajar en el modo de seguidor de voltaje, sin realizar ninguna amplificación. Para ello se colocará un “jumper” que cortocircuite el resistor R13, y de esta manera no importa el valor resistivo que se encuentre fijo en VR1. El valor de voltaje que ingrese al operacional será igual al que salga del mismo operacional, pero con la venta ja de que al sensor no se le forzará extrayéndole una corriente muy grande, ya que el operaSaber Electrón ic a

Montaje Tabla 5. -: Programa para el manejo del ADC ;**************************************************** ;Configuración del ADC de un PIC ;Desarrollado por Ismael Cervantes de Anda ;Fecha: 14/02/2007 ;PIC: 16F876 ;**************************************************** LIST P=PIC16F876 ;**************************************************** ; Declaración de Registros ;**************************************************** w equ 00h status equ 0x03 portb equ 0x06 portc equ 0x07 intcon equ 0x0b pir1 equ 0x0c trisa equ 0x85 trisb equ 0x86 trisc equ 0x87 pie1 equ 0x8c adresl equ 0x9e adcon1 equ 0x9f adresh equ 0x1e adcon0 equ 0x1f adcalto equ 0x20 adcbajo equ 0x21 var1 equ 0x22 var2 equ 0x23 var3 equ 0x24 ;***************************************************** ; Declaración de Bits ;***************************************************** adon equ 0 go_done equ 2 rp0 equ 5 rp1 equ 6 adcs0 equ 6 peie equ 6 ;bit completo de interrupcion de escritura adie equ 6 adif equ 6 ;bandera de interrupcion por fin de ;conversion a/d. gie equ 7 ;habilitador general de interrupciones adcs1 equ 7 ;****************************************************** ; Inicio ;******************************************************* reset org 0 goto iniADC org 4 bcf status,rp0 ;cambiar al banco 0 bcf status,rp1 btfsc pir1,adif goto ADCinterrup fininteADC bsf intcon,gie retfie ;****************************************************** ; Inicio de la interrupción del ADC ;****************************************************** ADCinterrup bcf status,rp0 ;cambiar al banco 0 bcf status,rp1 bcf intcon,gie ;desactivación general de int errupciones movf adresh,w ;guarda el byte alto de la ;conversión en el registro adcalto


movwf adcalto bsf status,rp0 ;cambiar al banco 1 bcf status,rp1 movf adresl,w ;guarda el byte bajo de la conversión en bcf status,rp0 ;cambiar al banco 0 bcf status,rp1 movwf adcbajo ; mueve al registro adcbajo bcf pir1,adif goto fininteADC ;***************************************************** ; Programa principal ;***************************************************** iniADC bsf status,rp0 ;cambiar al banco 1 bcf status,rp1 movlw 0xff ;configurar el puerto a como entradas movwf trisa movlw 0x00 movwf trisb ;configurar el puerto b como salidas movwf trisc ;configurar el puerto c como salidas movlw b'10000000' ;configuracion a/d = aaaaa movwf adcon1 bcf status,rp0 ;cambiar al banco 0 bcf status,rp1 clrf var1 clrf var2 clrf var3 clrf adcalto clrf adcbajo bsf adcon0,adon ;activar el ADC bsf intcon,gie ;habilitador general de interrupciones bsf intcon,peie ;act ivador general de interrupci ones ;por perifericos bsf status,rp0 ;cambiar al banco 1 bcf status,rp1 bsf pie1,adie ;activación de interrupción por ADC bcf status,rp0 ;cambiar al banco 0 bcf status,rp1 bsf adcon0,adcs0 bsf adcon0,go_done ;iniciar la operación del ADC ciclo movf adcbajo,w movwf portb movf adcalto,w movwf portc call ret1seg goto ciclo ;********************************************************* ; Subrutinas ;********************************************************* ret1seg ;Retardo de 1 segundo movlw .255 movwf var1 ciclo_3 movlw .08 movwf var2 ciclo_2 movlw .166 movwf var3 ciclo_1 decfsz var3,1 ;497 µ s = aprox. 0.5 milisegundos goto ciclo_1 decfsz var2,1 goto ciclo_2 decfsz var1,1 goto ciclo_3 return End

Tarjeta de Adquisición de Datos de 8 Entradas Analógicas cional en la configuración de seguidor de voltaje, posee una impedancia de entrada muy elevada. Este circuito se repite 8 veces, para alcanzar los 8 canales máximos con ADC que se pueden utilizar en la circuitería. A este circuito también se le han agregado bornes de conexión para que se tenga la posibilidad de emplear todas las herramientas de los microcontroladores PIC que pueden utilizarse con el sistema de adquisición de daTabla 6 - Justificación de los bits del dato digitalizado tos que estamos proponiendo. Por lo tanto, podemos ocupar los demás puertos del microcontrolador que se dor analógico a digital. Por lo tanto, el grama para el empleo de un ADC del sensor lo haremos llegar a la terminal PIC. Del programa expresado, vainstale. A0 del puerto A. mos a explicar cómo se configura el La información que entregue el ADC, y para comenzar diremos que sensor se digitalizará en el microcon- las terminales del puerto A, que es en Programa de Empleo del ADC trolador, y este dato digital se hará donde se encuentran los ADC, se tieEl programa que vamos a desa- llegar a los puerto B y C. En el puer- nen que configurar como terminales rrollar sobre la tarjeta entrenadora, es to B se desplegará la información de de entrada, materializando dicha acel primero de una serie, en la cual la parte baja del dato digitalizado, ción por medio del registro “trisa”. En aportaremos diferentes proyectos mientras que en el puerto C se mos- el bit 7 del registro “adcon1” de maque tengan como base el empleo del trará la parte alta del dato digitaliza- nera inicial se expresa la forma en convertidor ADC del microcontrola- do. Cuando un microcontrolador PIC que se configura el empleo de los 10 digitaliza un dato, la información la bits, del dato digitalizado, indicándole dor. En esta oportunidad simplemente deja en 10 bits, siendo éste el motivo al microcontrolador la manera en que se conectará un sólo sensor analógi- por el cual se tienen que emplear 2 tiene que justificarse el acomodo del dato, esto es, justificación a la dereco en la terminal de entrada AN0, la bytes (8 de uno y 2 del otro). En la tabla 5 mostramos el pro- cha o justificación a la izquierda. cual posee una entrada con convertiDe una manera más sencilla, en la tabla 6 se indica la manera en que se pueden justificar los bits del dato digitalizado. En el mismo registro “adcon1”, los bits del 4 al 6 no se ocupan, pero los bits del 0 al 3 que se denominan PCFG0, PCFG1, PCFG2 y PCFG3, se emplean para indicarle al microcontrolador qué entrada con ADC va a ser activada para que realice la labor de digitalizar una señal analógica, tal como se ilustra en la tabla 7. En dicha tabla se tiene que: Tabla 7 - valores que toman los bits en la digitalización de una señal.

A = Entrada Analógica D= E/S Digital


Montaje negativo, identificados como Verf+ y Vrefrespectivamente. Como paso siguiente tendremos que emplear el registro “adcon0”, en el cual se configura lo siguiente: Los bits 7 y 6 sirven para indicar cuál será el tiempo de conversión de acuerdo a las combinaciones que pueden generarse. Los bits del 3 al 5 sirven para, de acuerdo a la combinación biFigura 8 naria correspondiente, seNOTA 1.- Estos canales no están gurarse estas terminales, indicándo- leccionar el canal ADC que se irá acdisponibles para el PIC16F876. se con una letra “A” si posee entra- tivando, recordando que aunque un da al ADC, o con una letra “D” si la microcontrolador puede tener más De la tabla 7, se observa que se terminal se puede configurar como de 1 ADC, no puede ocuparlos todos encuentran identificadas cada una una entrada o salida digital, y por úl- a la vez. Por lo tanto, los ADC se tiede las terminales del puerto A y E timo se muestra también qué termi- nen que ir activando de acuerdo a que tienen entrada al ADC. En la ta- nales aceptan los voltajes de refe- cómo se requiera. El bit 2 sirve para bla se muestra cómo pueden confi- rencia externos, tanto positivo como indicarle al microcontrolador que PE1 - Conector - Barra de 3 Lista de Materiales de la Placa de Adquisición de Datos contactos para impresos. PB1, PC1, PD1 - Conector IC1 - PIC16F876 - MicrocontroBarra de 8 contactos para imlador de 28 patas. presos. IC2 - PIC16F877 - MicrocontroSEL1, SEL2 - Conector - Barra lador de 40 patas. de 3 contactos para impresos. IC3, IC4 - LM324 - Cuádruple CON1, BAT1 - Conectores - Baamplificador operacional. rra de 2 terminales o contactos RG1 - 7805 - Regulador de tres para impresos. terminales de 5V. G0 a G7 - Conectores - Barras SW1 - Pulsador normal abierto de 2 terminales para circuitos para impresos. impresos. PA1 - Conector - Barra de 6 D1 - Led de 5 mm de color rojo. contactos para impresos. R1, R2 - 10kΩ


R3, R10 - 1k Ω R4 a R9 - 10k Ω C1, C2 - 22pF - Capacitores cerámicos. X1 - Cristal de 4MHz. P1 a P8 (VR1 a VR8) - Potenciómetros o Pre-set de 10k Ω

Varios Placa de circuito impreso, zócalos para los integrados (ver texto), estaño, cables de conexión, conectores hembra para los contactos (las barras de conexión), etc.


figura 10

puede llevar a cabo una conversión con el ADC. El bit 1 no se encuentra implementado. El bit 0 simplemente tiene la función de encender el módulo ADC de un microcontrolador PIC. En la figura 8 se muestra de manera gráfica el empleo de cada uno de los bits mencionados líneas arriba. Por último, en el registro “intcon” y “pie1” se activa la interrupción que será empleada por el ADC. Del registro intcon, el bit identificado como gie se emplea para habilitar todas las interrupciones del PIC, mientras que el bit peie, se utiliza de manera específica para activar la interrupción por periféricos, siendo el ADC un periférico. En el registro pie1, el bit adie activa la interrupción que pueda generar el ADC, una vez que ha realizado un proceso de digitalización. En la figura 9 se muestra el circuito impreso de la tarjeta entrenadora, la cual dispone de terminales de conexión hacia cada una de las terminales de los puertos del microcontrolador. También se ilustra la manera de cómo se deben colocar los dispositivos sobre el impreso. Para ensamblar las bases de 28 y

Figura 9

40 terminales que corresponden a los microcontroladores en el impreso, se tiene que colocar en primera instancia la base de 28 terminales. Posteriormente a la base de 40 terminales se le tiene que practicar un corte en la parte superior tal como se ilustra en la figura 10, de tal manera que las 2 bases queden ensambladas en el mismo espacio, pa-

ra que tengamos la certeza de que sólo sea colocado un solo microcontrolador. Pues bien, hemos completado el diseño de nuestra placa “y ya con un ejemplo de programación”, los invitamos a que estén pendientes de las entregas sucesivas, ya que diseñaremos aplicaciones con mayor grado de dificultad. Hasta la próxima. ✪ Saber Electrón ic a

MONTAJE

Robot de Carreras GABOTT-1 Construcción del Móvil Cuando nos damos a la tarea de llevar a buen térmi- no un robot de carreras, nos damos cuenta de las di- ferencias muy marcadas con respecto al robot sigue líneas; sin embargo, no hay impedimento para que la construcción del robot sea facilitada con recomendaciones prácticas y, con la experiencia, construir un buen prototipo de bajo costo y grandes expecta- tivas en competencia. Autor: Ing. Juan Carlos Téllez Barrera Docente ESCOM - I.P.N. e-mail: [email protected]

n esta segunda parte nos daremos a la tarea de dar unas recomendaciones para la construcción de la parte mecánica de nuestro robot de carreras. La guía gráfica, así como las recomendaciones, serán de gran utilidad para adaptar los implementos necesarios que ustedes puedan encontrar entre su “cementerio” de mecanismos. Una gran fuente de éstos pueden ser videograbadoras en desuso así como algunos ju-

E

guetes de bajo costo. La gran parte de desechos de cómputo que se da hoy en día es también una fuente importante de elementos cruciales para nuestro proyecto, así que manos a la obra. Como primer aspecto a tomar en el diseño estructural, nos basaremos en la estructura llamada ”Triciclo”. Esta nos provee de aspectos mecánicos interesantes como son diseño mecánico simple, estabilidad al tener sólo tres pun-

Figura 1 - Estructura de un robot configuración Triciclo.


tos de apoyo así como tener la facilidad de poder orientarlo en movimientos amplios y encerrados, estos últimos con el inconveniente de que una alta velocidad podrá volcarlo si no mantenemos su centro de masa lo más cercano al suelo. Aquí hay un aspecto importante, el centro de masa no debe sufrir desplazamientos, lo que se reflejaría en la estabilidad; razón por la cual el eje de dirección deberá estar perpendicular al eje de tracción, de tal forma que la rueda de dirección al mismo tiempo tendrá la función de tracción del robot y las ruedas posteriores sólo tendrán la función de apoyo o “casters” (figura 1). El seguimiento de la línea se hará con sólo dos sensores, ya que nuestro circuito tiene la capacidad de “memoria”, esto es que puede regresar a la línea cuando los dos sensores salgan de ésta, por lo tanto, éstos se deberán situar al frente del robot y deberán moverse al mismo tiempo que la dirección, lo cual podremos hacerlo colocando una extensión al fren-

Robot de Carreras Gabott-1

Figura 2 - Colocación de los sensores donde se aprecia la distancia propuesta.

te del robot. El tamaño de esta extensión dependerá del mecanismo que usen de tracción y de dirección, y su lugar de colocación correcta deberá realizarse una vez que el móvil esté terminado. Recomiendo que hagan una colocación temporal con cinta doble adhesivos a una distancia no mayor a 10cm del eje de tracción, y dejar un excedente para reposicionarlos y lograr una buena fidelidad (figura 2). Una vez que tenemos definido cómo quedará la estructura del robot, procederemos a los aspectos prácticos que el lector tendrá que adaptar a lo que pueda conseguir como elementos mecánicos. Las ruedas posteriores deberán ser lo más reducidas en diámetro para disminuir la altura del robot; de preferencia, deberán ser lo más anchas posibles y con recubrimiento de hule para mejorar el agarre en las curvas. Sabemos que no llevarán el motor de tracción, pero es importante que no permitan que el robot derrape en las curvas y las pueden implemen-

Figura 3 - Colocación de ruedas posteriores.

tar con rodillos o “Rollers” de videograbadoras. Estos tienen la ventaja de que si usamos un rayo de bicicleta, con la tuerca de ajuste lo introducimos por el medio y aplicamos un poco de cianoacrilato. Y llevarlo hasta el interior ajustará perfectamente y tendremos un Roller con su eje y podremos colocarlo más fácilmente. Lo que ven en la figura son rodillos que extraje de una impresora y usé como eje un tubo metálico. La venta ja del Roller y de estos rodillos es que tienen rodamientos con balines, dando con eso más suavidad y no presentarán rozamiento que disminuya su velocidad (Figura 3). Como tracción hay varias alternativas: podrán usar motores de juguete con una pequeña polea y una banda que lo acople a otro Roller o rueda similar. A pesar de ser un mecanismo sencillo, tiene la capacidad suficiente de mover al robot. Recuerden que esta rueda debe ser del diámetro más reducido que encuentren. La tracción que usé ésta encerrada en una pequeña cajita de plástico y

Figura 4 - Otra opción de tracción.

sólo tiene un motor de juguete y un par de engranes de reducción. Puede apreciarse el eje de tracción saliendo a los lados de la ca jita. También apreciamos otra opción de tracción construida por el lector Carlos Cruz de México D.F (Figura 4). Como eje de dirección que irá perpendicular al eje de tracción, tendremos que echar mano de la imaginación. En mi caso, sobre la tracción coloqué una lámina que tenía fijo un vástago, el cual será el eje de dirección. Muestro una imagen de un mecanismo similar como referencia. Aquí hay un aspecto importante: deberá girar li-

Figura 5 - Detalle del eje de dirección y soporte obtenido de un disco duro inservible.


Montaje

Figura 6a - Mecanismo de reducción y banda dentada usada .

bremente y sin movimiento laterales, es decir, el eje de dirección deberá ser firme para no provocar que esos movimientos afecten a los sensores, ya que deberán mantener su posición con respecto al suelo lo más estable posible. Deberán usar un balero para que sirva de soporte al vástago. Aquí hay una recomendación: busquen un disco duro inservible, el soporte de la cabeza de escritura/lectura es lo más adecuado para construir un buen eje de dirección, está enbalerado y presenta unas muescas donde podremos colocar parte de la estructura y darle soporte a nuestra dirección/tracción. Si tenemos suerte, ya tendrá un eje que, en algunos casos, tiene cuerda para poner una extensión y poder adaptarlo al mecanismo de dirección (ver figura 5). En el mecanismo de dirección tenemos varias alternativas: una es colocar un engrane en el eje de dirección direcci ón y con un motor con sinfín lograr el movimiento de la misma; otra puede ser conseguir un mecanismo similar al que usé, el

cuál es una reducción que obtuve de un reproductor de CD y le coloqué una rueda dentada que con una banda mueve a la rueda dentada de la dirección. Como aspecto importante observen que, con respecto al eje del motor de direc-

ción, los engranes y poleas presentan una reducción progresiva, lo que aumentará el torque y podrá mover la dirección junto con los sensores. El motor de dirección es de velocidad considerable, por lo que aún a pesar de la reducción, la velocidad para reposicionar a los sensores es bastante buena (Figura 6). Aquí hay un detalle, la tracción nunca presentará un cambio en el sentido de giro del motor, razón por la cual es posible conectarlo a un par de baterías de forma independiente del circuito y sea aún más eficiente el funcionamiento. Podemos así adecuar el voltaje para la tracción más fácilmente. La

Figura 7 - Estructura del robot construida con SINTRA.

Figura 6b - Movimiento de la dirección con los sensores colocados.

Saber Sa ber Electr Electr óni ca

Robot de Carreras Gabott-1 dirección puede presentar cambios en la rotación de su motor, razón por la cual el mismo deberá ir conectado al puente H de nuestro circuito. Una vez que tenemos implementados la tracción y el mecanismo de dirección, deberemos complementar y ensamblar el robot con algún material ligero y que sea resistente. El acrílico es una buena opción aún cuando el traba jarlo sea un poc pocoo delica delicado. do. El uso de placas de aluminio puede ser una buena opción opción si buscamos ligereza; pero lo importante es construir un prototipo preliminar, lo cual podría hacerse con cartón grueso o trozos sobrantes de algún cartel publicitario grueso de material plástico, esto con la finalidad de hacer pruebas preliminares y construir la base definitiva. Lo recomiendo porque tendremos que realizar ajustes en el funcionamiento y en la forma de colocar las baterías que seguramente tendrán que adecuarse al tamaño del robot. Una vez que funciona el robot de manera satisfactoria tendremos que trasladar todos los componentes a una base final construida construida con acrílico o con SINTRA, el cual es

Figura 8. Colocación de pilas en la parte inferior con ligas, compare con el tamaño de la estructura.

un material fácil de trabajar y que nos permite construir el prototipo en poco tiempo de forma rápida y con la ligereza y resistencia adecuada a nuestros fines. Sólo necesitamos un cutter y pegamento de cianoacrilato (Figura 7). Antes de llegar al prototipo final debemos proyectar la colocación de baterías, asegurar que la masa

Figura 9. Conexión 1 para el robot de carreras.

del robot sea lo más cercana al suelo y que el circuito lo ubiquemos en un lugar estratégico para los ajustes finales. El poner recubrimientos o implementos estéticos sólo háganlos con materiales ligeros que no afecte los ajustes que seguramente tendrán que realizar en caso de llevarlo a competencia y que el acceso a las bate-

Figura 10. Conexión 2 para el robot de carreras con alimentacion aparte del motor de tracción.


Montaje rías sea fácil para su recambio, en las imágenes vemos el prototipo terminado, observamos que las baterías están colocadas en la parte inferior de la base y sólo están sujetas con ligas, ligas, el circuito principal lo alimenté con una batería recargable de 8.2 volt y la tracción con un par de baterías de 1.5 volt “AAA”. El desempeño del mismo es muy aceptable y con nivel

para competir de forma decorosa (Figura 8). En las figuras 9, 10 y 11 se pueden observar las diferentes maneras de conexiones, según el caso. En la figura 12 podemos ver el prototipo terminado. ✪

Figura 12. Robot terminado. Se aprecia la cercania de las bate- rias al piso, brindando así gran estabilidad y la posibilidad de grandes velocidades.


Figura 11. Conexión para robot sigue-líneas con tracción diferencial.

7 - $ 9 , 9 0 0 0 2 3 9 º N 9 7 - A ñ o 8 6 5 4 1 5 1 : I S S N

SERVICE Curso de Funcionamiento, Mantenimiento y Reparación de

Reproductores de DVD

Lección 16

Análisis del Servo de Rotación de un DVD En esta entrega vamos a analizar el servo de rotación de un DVD comenzando por el final, es decir, el motor y su driver.

Por: Ing. Alberto Horacio Picerno [email protected]

uso, los motores de impulsión directa son casi la única alternativa posiEn esta entrega retomamos el ble. En efecto, las máximas velocianálisis en paralelo del curso de CD dades de rotación no se usan en la y de DVD para tratar el servo de ro- reproducción de video sino en la retación o de CLV. Igual que en un producción de formatos compatiCD, en un DVD coexisten los dos ti- bles. pos de motores que podemos consiLos reproductores de CDROM derar ya clásicos. El motor de CC y para PC, con velocidades de 50X el motor de impulsión directa. son ya clásicos. Si consideramos el Los equipos de marca suelen factor de 50 al pie de la letra, esto estar equipados con un motor de im- significa una velocidad de rotación pulsión directa por su duración y su del orden de las 15.000 RPM (equicapacidad de aceleración y los equi- valen a velocidades lineales de 250 pos de supermercado suelen estar Km/hora). En realidad se sabe que provistos de los viejos motores de los “50X” son un coeficiente más coescobillas con todas las dificultades mercial que real. Los fabricantes que ellos acarrean. quieren decir que el flujo de datos ¿Por qué un motor de impulsión es 50 veces mayor que en un CDdirecta, cuando en los reproducto- DA, pero considerando el tiempo de res de CD se usaron siempre moto- búsqueda promedio y no comparanres clásicos de CC con excelente re- do los verdaderos flujos de datos en sultado durante los ya 20 o más un determinado punto del disco. En años que existe el CDDA? Porque una palabra, los 50X se consiguen en el momento actual todos los re- mediante algunas misteriosas técniproductores de video reproducen cas y haciendo una mediciones muy formatos PC-compatibles y en ese particulares que los fabricantes se Introducción

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guardan muy bien de divulgar con precisión, como el caso de la potencia PMPO de los amplificadores de audio. Yo, particularmente, no creo que un disco gire a 15.000 RPM. De cualquier modo podemos decir que el motor de rotación gira muy rápido y que para lograr un acceso a los datos muy veloz, se debe lograr que el motor llegue a su velocidad final en muy poco tiempo. Parafraseando un dicho popular, podríamos decir que “lo que mata es la aceleración”. En efecto, el estado de rotación no genera más tensiones mecánicas que el estado de reposo. Un cuerpo humano puede estar sometido a una velocidad de 30.000 Km/hora (los astronautas en su regreso a la Tierra) sin que lo noten siquiera porque la velocidad no genera fuerzas. En cambio, es conocido que el organismo humano no admite más que aceleraciones de 10 o 15G antes de dañarse irremediablemente. Muchos motores de escobillas utilizados en reproductores de Publicidad Alejandro Vallejo Editorial Quark SRL (4301-8804) Web Manager - Club SE Luis Leguizamón 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.

Análisis del Servo de Rotación de un DVD CDROM terminan destruidos por fatiga mecánica (prácticamente se desarman solos) y no por el desgaste de los carbones. Los carbones utilizados en los motores modernos están diseñados para soportar las velocidades de rotación extremas sin mayores inconvenientes, pero lograr la suficiente robustez mecánica en un dispositivo tan pequeño es prácticamente imposible sin utilizar metales muy especiales. O, si no es imposible, es por lo menos muy caro y entonces se recurre al motor de impulsión directa, cuya construcción es inherentemente más simple por su principio de funcionamiento libre de rozamiento. También se puede agregar que justamente por ese hecho de no tener componentes que se rozan, con ellos se pueden lograr aceleraciones mayores. Lo que no se puede conseguir hasta el momento es que sean tan económicos como sus hermanos, los motores de escobillas. En efecto, un motor de ID requiere un driver muy complejo y éste es, por lo tanto, un componente independiente, separado de los otros drivers, y que por lo general cuesta tanto o más que un clásico excitador de motores y bobinas de CD.

ficadores MPEG, etc. etc.. Llegado a este punto el problema con una comparación muy aclaratoria: la transmisión de mensajes cifrados. Cuando un general no quiere que el enemigo se entere de sus órdenes, las escribe a través de un código. Puede, por ejemplo, representar los números con letras y las letras con números o con cualquier otra convención que sólo conocen los que transmiten y los que reciben el mensaje. A ese código le damos, por ejemplo, el nombre CODI-1. Ahora vamos a complicar un poco el problema y vamos a imaginarnos que hay una guerra mundial con varios países aliados que hablan diferentes idiomas. En este caso podríamos decir que los mensajes pueden tener una doble codificación. Podrán estar escritos en Inglés, Francés, Italiano o Español y luego codificados por el CODI-1. Todos los mensajes son recibidos por el mismo general de inteligencia que los decodifica por el CODI-1. Pero cuando termina de decodificarlos debe entregarlos al intérprete del idioma correspondiente para que haga lo que podríamos llamar la segunda y definitiva decodificación. Ahora vamos a complicar aún más la cosa y vamos a suponer que La Disposición por un problema de seguridad se utidel Servo de Rotación lizan dos códigos en lugar de uno: el CODI-1 y el CODI-2. Ahora el geneCualquiera sea el motor que se ral de inteligencia debe tratar de deutiliza, la disposición general del codificar con un dado código y si no equipo no cambia. Yendo de atrás entiende, utilizar el otro. Posteriorhacia delante se puede encontrar el mente entregará el mensaje al intérmotor, el driver y el servo de veloci- prete. dad que siempre se encuentra adEste último caso es el que más junto al decodificador de datos. se asemeja a nuestro problema porCuando se trataba de un CDDA, que en un DVD moderno se puede el decir “decodificador de datos” no leer un disco CD con la correspongeneraba ninguna duda. Pero cuan- diente codificación digital de CD con do se trata de un DVD moderno, el su tamaño de hoyo y su velocidad alumno no sabe muy bien a qué de- de reproducción o se puede colocar codificador se refiere el autor porque un disco DVD con su correspondienel equipo tiene decodificadores te codificación digital con otro tamaMP3, decodificadores Dolby, decodi- ño de hoyo y otra velocidad de re-

producción. Luego el CD puede ser un CDDA o un CDROM (en cualquiera de sus lenguajes) y algo similar ocurre con el DVD que puede ser un DVDVIDEO o DVDROM (en cualquiera de sus lenguajes). En el DVD moderno se realiza una primera clasificación grosera como CD o DVD que luego se confirma con la lectura de la TOC. Luego, los primeros datos de la TOC realizan una clasificación más estricta como CDDA, CDROM, DVDvideo o DVDROM para predisponer adecuadamente al primer decodificador, que generará una señal en código con destino al decodificador final o segundo decodificador, que será por último quien la convierta en audio, video analógicos o datos de PC (si el reproductor tiene salida para PC). Es en el primer decodificador en donde se acopla el sistema de sincronismo de nuestro servo de rotación. Por lo general el mismo integrado que realiza la primer decodificación también contiene el servo de rotación. El Servo de Rotación del DVD 703 de Philips

En la figura 1 se puede observar todo lo relacionado con el servo de rotación que se encuentra ubicado en el plano 3. Para entender un circuito desconocido, existe una técnica muy probada por la práctica. Primero se deben analizar las señales de las entradas y las salidas. Las salidas son tres y están conectadas a las bobinas del motor en una clásica conexión trifásica, sólo que en este caso están alimentadas con un pulso rectangular. Es decir que si se conecta un osciloscopio sobre una salida, se observará una señal rectangular con una amplitud igual a la tensión de fuente. Cuando el motor funciona a baja velocidad los pulsos son finos y cuando trabaja a alta velocidad son Servi ce & Montajes

Service mas largos, es decir que se trata de señales PWM. Las patas comunes de las bobinas están conectadas todas entre sí en un circuito en estrella. Las señales de salida se llaman A1, A2 y A3

y salen las patas 7, 5 y 3 respectivamente. Esto significa que la corriente debe circular entre las tres patas de salida pasando por lo menos por dos bobinas. En realidad las salidas se turnan de modo que cuando la

Figura 1 - Driver y servo de rotación.

Serv ic e & Mont ajes

salida A1 está alta, las A2 y A3 están bajas, y cuando la A2 está alta, las A1 y A3 están bajas, y así sucesivamente. La reacción entre las bobinas recorridas por una corriente es tal, que sus campos se refuerzan de modo que se puede decir que todas las bobinas funcionan al mismo tiempo con una dada polaridad de tensión aplicadas sobre ellas que se invierte la tercera parte del tiempo de una rotación completa. En cuanto a las señales principales de entrada digamos que son 4, tres son señales provenientes de los sensores de efecto Hall que le indican al driver en qué momento se debe conectar una determinada bobina a la fuente de alimentación, con las otras bobinas conectadas a masa. La cuarta señal de entrada es la de control que ingresa por la pata 22 (EC). Se trata de una tensión continua diferencial de aproximadamente 2,5V cuando el motor está detenido y un poco más alta cuando está funcionando. Por la experiencia obtenida en los circuitos de CD, sabemos que cuando los amplificadores operacionales se conectan en cascada (uno detrás del otro) la tensión de referencia debe ser común a todos ellos para que no se produzcan corri-

Análisis del Servo de Rotación de un DVD mientos térmicos de polarización. Pero en este caso se puede observar que la tensión de referencia ingresa por la pata 21 (ECR, entrada inversora del operacional de entrada) y no se dirige al micro decodificador. Como los resistores 3322 y 3323 son iguales, sabemos que la tensión de referencia será la mitad de la tensión de fuente, es decir 2,5V porque la fuente es de 5V. El micro decodificador recibe pulsos de los sensores de efecto hall por intermedio de los tres amplificadores operacionales cuyas salidas están conectadas a las patas 16,17 y 18 del driver y que ingresan por las patas 13, 62 y 17 del micro. Observe que estas tres señales se conectan a un bloque con nombre TACHO (de tachometer = tacómetro); este bloque detecta la velocidad del motor, el sentido de giro y por extensión su estado de reposo o movimiento. Si el servo no dio orden de arrancar y el motor se está moviendo, significa que la polarización de salida por MOTO1 es errónea y debe ser cambiada hasta que el motor se detenga. Luego, cuando el motor debe girar, la salida será establecida con respecto a ese valor de referencia, que se ajusta automáticamente cada vez que el micro principal indica que el motor se debe detener. Con respecto al resto de las patas se puede consultar un listado de las mismas en la tabla de la figura 2. Como se puede observar, preferimos presentar la tabla en su idioma original para que el alumno se acostumbre a leer especificaciones en Inglés. De hecho, esta tabla fue obtenida por Internet simplemente colocando el código del integrado y la palabra .pdf en el buscador Google. Las patas 3, 5 y 7 son las salidas PWM que excitan a los 3 juegos de bobinas del motor y la pata 8 es la pata de masa. Luego aparecen todas las entradas de los sensores de efecto Hall que como ya sabemos son circuitos

Figura 2 - Pin-up del driver BA6856BA.

integrados que poseen salida diferencial masa y polarización o fuente. Justamente la fuente de polarización se genera en el mismo driver por la pata 19 (VH) reforzada exteriormente por el transistor 7312 conectado como un generador de corriente con inversión de la función; es decir corriente alta cuando la pata 19 está baja. Las entradas inversoras y directas de cada operacional ingresan por las patas 9 a 14 (H) y los operacionales que forman parte del detector de frecuencia (equivalentes a la velocidad de rotación) salen por las patas 16, 17 y 18 (FG). La 19 es la mencionada pata de polarización o bias de sensores Hall. En la pata 20 se debe agregar una red RC a masa. La R controla la ganancia del driver y el C es un capacitor de compensación de la respuesta de fase del sistema de con-

trol automático de ganancia de los amplificadores de los sensores de efecto Hall. La pata 21 es el control de torque del driver. O, por lo menos, eso es lo que dice la tabla. Para mi gusto diría que la pata 22 es el control de velocidad del motor y que la pata 21 es la entrada de tensión de referencia, tal como la indica la R de su nombre; en efecto, no sabemos qué significa la primer letra del nombre de la pata 22 (EC) pero la segunda significa control y en la pata 21 el nombre ECR significa “control reference”. La pata 23 es el control de encendido del driver o de “power save”. Este integrado no tiene por qué estar permanentemente encendido y dispuesto a funcionar. Puede tener conectadas las tensiones de fuente e inclusive tener la pata de entrada y la de referencia polarizada como para funcionar y dejar el motor deteniServi ce & Montajes

Service do si la señal STBY está alta. En efecto, en ese caso el colector del transistor 7315 estará bajo y PS también, con lo cual el driver quedará inoperante. Observe que la señal PS se genera invirtiendo la señal STBY, que no es otra más que la señal FOK que sale por la pata 87 del micro de servos. Esto quiere decir que hasta que no se concrete la búsqueda, el servo de rotación estára inoperante. ¿Entonces cómo es que se produce la detección del disco por reconocimiento del “momento de inercia” (la masa mecánica del conjunto “disco más miniplato”)? Se produce por un trabajo conjunto del micro de servo, el driver y el microprocesador principal comunicado con el micro de servo a través del bus de datos. En efecto, el micro de rotación genera un pulso controlado en su salida moto1 y espera el regreso de las señales de “tacho” midiendo el intervalo de tiempo entre cada pulso. Si el miniplato no tiene disco, su inercia es baja y los tres pulsos de “tacho” llegan uno casi a continuación del otro. Corta el pulso de salida y vuelve a probar, y así sucesivamente, generando un temblor en el miniplato. En cambio, si el miniplato tiene un disco colocado, los pulsos de tacho se separan en el tiempo y se de ja aplicada la tensión de entrada para que el disco siga girando por un tiempo determinado (un par de segundos). Si la prueba indica la existencia de un disco, el micro de servos comienza una transmisión por el

bus de datos y comunica su novedad al micro principal para que éste continúe con la secuencia de arranque. Nota:

Durante toda esta prueba la señal FOK queda forzada en 1 para que el driver pueda funcionar. La pata 24 (Rev) es una predisposición del driver para que pueda funcionar con servos inversores, en donde una reducción de la tensión de la pata de entrada significa un aumento de velocidad. En el caso del DVD703 esta pata se debe conectar a masa. Por último quedan por analizar las patas de fuente comenzando por la 25 que es la fuente para el sector de señal y de lógica de 5V. La 26 es una alimentación de 10V aproximadamente (obtenida por caída sobre los diodos 6301, 6302 y 6303) destinada a otra parte de señal. La 27 alimenta la salida en forma directa y la 26 por medio de un resistor de 0,5 Ohms que opera el corte por sobrecorriente cuando se traba el motor. Este corte se realiza en forma inter-

Figura 3 - Distribución mecánica del driver.


na al driver que controla permanentemente la tensión existente entre las patas 26 y 28. Por último, la masa de la sección de potencia se realiza a través de las aletas disipadoras MT1 y MT2 o patas 29 y 30. En la figura 3 se puede observar la disposición mecánica del integrado. Método de Reparación

Cuando hablamos de cómo asignar las fallas a cada servo indicamos que el servo de velocidad se reemplazaba por una fuente de alimentación de CC cuando el motor era del tipo de escobillas. Cuando se trataba de un motor de ID, el método era hacer girar el motor a través del mismo driver, pero controlando su velocidad en forma manual. Con la información indicada en el punto anterior es muy simple hacer funcionar el motor en forma forzada. Ud. no necesita nada más que un potenciómetro de 1K. Conecte uno de sus extremos a masa y el otro a la fuente de 5V. Conecte un resistor de 1K

Figura 4 - Oscilograma de salida de pulsos de “tacho”.

Análisis del Servo de Rotación de un DVD al cursor y a la entrada (pata 22) del driver. Confirme que las tensiones de fuente tengan los valores indicados y que la pata 23 (power save) está alta (5V). Tome a la tensión de referencia de 2,5V sobre la pata 21 como si fuera una tensión de fuente más. Ajuste el potenciómetro hasta obtener la velocidad requerida. Hasta que salga el disco PLUSDVD le aconsejamos realizar su propio disco estroboscópico dibujando cinco sectores negros sobre un disco que tenga una etiqueta blanca. Ese disco presentará las cuñas estáticas cuando se ejecute el ultimo capitulo de la película aproximadamente. De cualquier modo, en un DVD la velocidad de rotación puede variar en un amplio rango sin que se afecte el funcionamiento. Es decir que si se ajusta la velocidad para el último capítulo, el primero puede ser observado sin inconvenientes. Proceda del siguiente modo. Coloque el disco DVD estroboscópico, ajuste la velocidad de rotación para que las cuñas estén detenidas. Con el disco ya girando pulse “play” y observe que el DVD realice la búsqueda de foco y comience la lectura. Si el equipo funciona correctamente, significa que el problema está en el servo de rotación (micro decodificador o componentes asociados). Si el problema no se soluciona, la falla está en otro sector del equipo. Si el disco no se puede poner en velocidad, el problema está en el driver o sus componentes asociados. Y deberá seguir el método de diagnóstico que le ofrecemos aquí para determinar cuál es el componente fallado. Si el motor no se mueve, se debe verificar la existencia de señales de salida en las patas 3, 5 y 7 con un tester de aguja y el amplificador paramétrico o con un osciloscopio. No espere encontrar pulsos de salida; los pulsos de salida se generan a partir de los pulsos de los sensores

Figura 5 - Oscilograma de entradas H+ o H-.

de efecto Hall y si el motor no gira no hay pulsos de referencia. Pero el motor comienza a girar colocando tres pulsos en secuencia y esos pulsos iniciales son detectables con el téster de aguja cuando se aplica la tensión de fuente. Como esta prueba no es sencilla, es conveniente comenzar probando la continuidad de las bobinas del motor y si están correctas, entonces se procede con el siguiente paso. Por lo general, lo que está cortado suele ser el flex. Ahora se deben probar los pulsos de salida de los sensores de efecto Hall cuando se hace girar el rotor a mano. Si tiene un osciloscopio puede colocarlo en las patas 17, 18 y 19 y observar un oscilograma como el indicado en la figura 4. Observe que la sensibilidad del osciloscopio es de 2 V/div, es decir que la señal parte prácticamente de cero y llega hasta 5V. Por supuesto que las tres salidas tienen la misma forma de señal si se las mide independientemente. Si se observa dos haces al mismo tiempo, se podrá ver que los oscilogramas tienen diferente fase.

La base de tiempo está colocada en 2mS por división, pero debe tener en cuenta que la duración del oscilograma depende de la velocidad de giro que Ud. le haya dado al motor con la mano. Si falta alguna señal de salida, se deberá verificar la correspondiente señal de entrada que responde a un oscilograma como el de la figura 5. Observe que este oscilograma fue obtenido acoplando el osciloscopio a la CA y que se desarrolla oscilando sobre un eje de 2,5V aproximadamente. Todas las señales + y tienen el mismo oscilograma pero si se observa una señal + y otra - en los dos haces se observa un desfasaje de 180º. Si el problema fue circunscripto al servo de rotación, es muy poco lo que se puede hacer. Observando el circuito, podemos asegurar que prácticamente no tiene componentes externos, salvo el resistor 3311 y el capacitor 2309 sobre la pata 51 del micro decodificador. Estos componentes se encargan de transformar la señal PWM moto 1 en una señal de CC con la que se controla Servi ce & Montajes

Service EXAMEN DE AUTOEVALUACIÓN Nº 15 Y 16 1- ¿Para qué sirve el capacitor C22 del AIWA 330? ( ) A) Para filtrar la fuente de 5V ( ) B) Para filtrar la señal TE ( ) C) Para filtrar la señal de error de CLV (VE) ( ) D) Para filtrar la señal de sled 2- ¿Para qué sirve el capacitor C28 del AIWA 330? ( ) A) Para filtrar la señal de FE ( ) B) Para filtrar la señal de TE ( ) C) Para filtrar la señal de VE ( ) D) Para generar la señal de búsqueda 3- ¿Qué función cumple la señal DFCT que ingresa por la pata 44 del CXA1082 del AIWA 330? ( ) A) Operar una llave interna que agrega capacidad al filtro de TE ( ) B) Operar la llave del generador de búsqueda ( ) C) Operar una llave que reduce la capacidad del filtro de FE ( ) D) Operar una llave que corta el lazo de tracking

6 - ¿Es posible que un reproductor que funcione bien en el modo salto funcione mal en el modo normal? ( ) A) No ( ) B) Sí ( ) C) Es posible, pero es muy poco probable ( ) D) Las respuestas B y C son correctas 7- ¿En qué modo está funcionando un reproductor cuando se le pide una pausa? ( ) A) en el modo salto ( ) B) en el modo normal ( ) C) cambiando constantemente de uno a otro ( ) D) con el servo de tracking en lazo abierto 8- En el modo salto, la comunicación con el micro se establece por ..... ( ) A) ….el hilo sense solamente ( ) B) ..... el hilo sense y el hilo dir al mismo tiempo ( ) C) ..... por el dir solamente ( ) D) ..... por el hilo defect

9- Para realizar un salto de 1 o de 10 surcos lo que cambia es ....... 4- Cuando un CD lee la TOC de algunos discos pero no de todos ( ) A) ......la corriente de salida de TAO y luego deja de reproducir al principio del primer tema ...... ( ) B) ......la tensión de salida de TAO ( ) A) ...es porque tiene un capacitor en corto en la red de sled ( ) C) ......el tiempo en que se mantiene el escalón de tensión en TAO ( ) B) ...es porque tiene cortada la bobina de tracking ( ) D) ......el tiempo en que se mantiene el escalón de tensión en TAO ( ) C) …es porque tiene cortada la bobina de foco y en SLO ( ) D) …es porque el disco tiene una falla 5- ¿Para qué sirve el capacitor C30 de la pata 42 del LA9241? ( ) A) Para modificar la respuesta en alta frecuencia de amplificador de TE ( ) B) Para modificar la respuesta en alta frecuencia de amplificador de FE ( ) C) Para modificar la respuesta en alta frecuencia de amplificador de RF ( ) D) Para modificar la respuesta en alta frecuencia de amplificador de VE

la entrada del driver. El resto del servo de rotación se encuentra dentro del micro decodificador. Podemos decir que si ingresa la señal de RF el micro la procesará y generará la correspondiente señal de salida del servo. En realidad para poder decir que el micro decodificador funciona, deberíamos observar si tiene datos de salida. Pero para que existan datos de salida el disco debe girar. Por eso es que siempre aconsejamos forzar el driver para que el disco gire y verificar si hay datos en el puerto de salida del decodificador del modo más simple; mirando la pantalla del

10- Para realizar un salto de 308 surcos lo que cambia es ....... ( ) A) ......la corriente de salida de TAO ( ) B) ......la tensión de salida de TAO ( ) C) ......el tiempo en que se mantiene el escalón de tensión en TAO ( ) D) ......el tiempo en que se mantiene el escalón de tensión en TAO y en SLO

TV. Si existe video bien enganchado en la pantalla cuando Ud. fuerza el giro del driver, significa que el decodificador tiene las señales adecuadas para que funcione y entonces el problema está en la sección del servo de rotación interno al micro y éste debe ser cambiado. Pero debemos aclarar aquí que la probabilidad de falla de un micro decodificador comparada con la posibilidad de falla de un driver es ba jísima, por no decir inexistente. Realmente no recuerdo haber cambiado jamás un micro decodificador en tanto que todos los días encontramos un driver dañado.


Conclusiones

En esta entrega le enseñamos cómo funciona y cómo se prueba un driver de un motor de rotación del tipo ID. Además comenzamos a explicarle cómo se cambia el driver con una aleación de bajo punto de fusión, en caso de que Ud. confirme sus sospechas con respecto a su integridad. En la próxima entrega vamos a dedicarnos a las pruebas de la etapa decodificadora, tomando como ejemplo el Philips DVD 703 que posee una etapa realmente compleja en esta función. ✪

M ANTENIMIENTO DE COMPUTADORAS FALLAS ANALIZADAS

CON

OJO CLÍNICO

F ALLAS C O M UNES

EN

M ONI TORES

DE

PC

Este mes decidimos realizar un recuento de los componentes que mayores consultas generan por parte de los usuarios, y nos encontramos con la sorpresa de que el monitor figura primero en la lista. Este informe va dedicado a estos mártires de la informática.

De la Redacción de

de MP Ediciones

A

unque parezca increíble, el monitor, un componente ajeno al gabinete, es quien mayores dudas genera por parte de los usuarios de PC. Ni el disco duro, ni la memoria, ni siquiera las complejas placas de video actuales generan tantos interrogantes como nuestro cuadrado amigo. Si analizamos esto en detalle, encontraremos fácilmente el disparador de estos valores: el monitor es, además de un componente fundamental, uno de los pocos que escapa totalmente al conocimiento de la mayoría de los fanáticos de la computación. O sea, quienes se asumen a sí mismos como “fierreros”, se preocupan por conocer al detalle las características de

procesadores, motherboards, placas de video, memorias, discos duros y todos los dispositivos íntimamente ligados a la parte del procesamiento, pero poco se informan respecto a los periféricos que exteriorizan esto al usuario. En este sentido, la impresora ocupa un lugar muy cercano al monitor en el ranking. Será quizás porque lo ven más relacionado al televisor que a la PC que no se profundiza en su funcionamiento. Y son precisamente los técnicos en TV los que, en la mayoría de los casos, terminan resolviendo los problemas ligados al monitor; algo que está plenamente justificado, dado que, quitando las características de definición del tubo y la ausencia de

sintonizador, el funcionamiento de un monitor CRT es idéntico al de una TV. Como no queremos ser reiterativos publicando una autopsia dedicada a monitores a cada rato, decidimos editar un compilado con distintas fallas que encontramos en diferentes casos, y que puede resultarles una excelente referencia para revisiones futuras.

Estructura Básica del Monitor

Como ya mencionamos, la diferencia principal entre el monitor y la TV es que éste carece de un sintonizador que discrimine los canales de una señal de RF (radiofrecuencia) entrante. Aquí la imagen se recibe ya codificada en los tres colores primarios (RGB), directamente desde la placa de video; un proceso que en el televisor se realiza dentro del mismo aparato. Esto obviamente reduce drásticamente las funciones que debe cumplir el monitor, y permite el montaje dentro de gabinetes más chicos. Cabe aclarar que, a pesar de ser muy similares en algunos aspectos, para este caso nos estaremos refiriendo específicamente a monitores de Tubo de Rayos Figura 1 - Comparados con los televisores, los monitores tienen una Catódicos (CRT). Los pares de LCD estructura mucho más simple, lo que no implica que sus fallas den más los dejaremos para una nota excluside un dolor de cabeza al técnico de turno. va. (Observe la figura 1).


Mantenimiento de Computadoras Para poder identificar mejor un problema en el monitor, es importante conocer los sectores que entran en juego dentro del proceso de armado de la imagen. Tal como vemos en el diagrama que acompaña a la nota, podemos observar tres grandes grupos: el encargado del manejo del color, el sistema de sincronismo de la imagen (horizontal y vertical) y la fuente de alimentación.

Manejo de Color

El circuito de manejo del color es bastante simple. Este recibe las tres señales entrantes (RGB), les da la forma y la amplitud, las amplifica (proceso que vimos en autopsias anteriores), les aplica brillo, contraste y tonalidad, y las envía al TRC.

Sincronismo Vertical

Para el proceso de sincronización del barrido horizontal y vertical la cosa se complica un poco más. Recordemos que para que la imagen pueda formarse, un haz de electrones “barre” la pantalla haciendo que el fósforo de la misma se ilumine en el color indicado. Ese barrido se realiza de izquierda a derecha, y de arriba hacia abajo, en forma de zig-zag. La forma y la cantidad de barridos de pantalla por segundo, dan como resultante el tipo de monitor (no-entrelazados o entrelazados, dependiendo si barren todas las líneas de corrido o línea por medio) y la tasa de refresco (cantidad de veces por segundo que se barre la pantalla completa). La información correspondiente al sincronismo del barrido viene ya elaborada desde la placa de video (recuerden que, por ejemplo, podemos cambiar la tasa de refresco desde las propiedades de pantalla de Windows). Para tratar esa información, el monitor cuenta con dos circuitos independien-

tes: el de sincronismo vertical y el de Fallas Comunes sincronismo horizontal. El circuito del vertical tiene en su Ahora sí, pasaremos a hacer un entrada un oscilador, desde el cual se repaso de las fallas más comunes, regenera la señal del tipo “diente de sie- lacionadas a los distintos sectores rra”, que sirve para ordenar el barrido. que ya especificamos. Cabe aclarar Esta señal pasa luego por un proceso que estas fallas fueron tomadas de de amplificación y es enviada al yugo, casos muy puntuales y sólo son reflela bobina que dirige los movimientos jadas a modo de referencia. del haz de electrones generado por el Si bien se suele respetar siempre la estructura básica, cada fabricante tubo, con el fin de iluminar el fósforo. decide de qué manera realiza cada proceso. Por ejemplo, encontramos caSincronismo Horizontal sos donde el amplificador de color se compone por tres transistores, y otros El circuito horizontal realiza una donde esta tarea se hace desde un tarea similar, con la diferencia que único circuito integrado. Por eso puede aquí la señal se envía a un circuito ex- que algunas de las soluciones aquí excitador, capaz de hacer trabajar el puestas no coincidan con el caso que transistor de salida horizontal, el cual ustedes tengan que resolver. De todas alimenta también al yugo con el obje- formas, son una excelente guía para tivo de cubrir todo el área de barrido saber por dónde empezar. hacia los laterales de la pantalla. A su vez, este transistor está coImagen demasiado ancha nectado al fly-back, componente caDescripción: esta falla se presenpaz de generar los más de 20.000 volts necesarios para la actividad del tó en un monitor Samsung. Por más tubo, y otras tensiones menores que que el usuario intentaba por distintos actúan en otros sectores del monitor. métodos achicar la superficie de barriTodo esto actúa gracias a la tarea do horizontal, la imagen superaba los de la fuente de alimentación, que reci- límites laterales del monitor. Sector implicado: etapa de barribe los 220V de la entrada de línea y los administra para cada sector. do horizontal.

Figura 2a.


Reparación de Monitores Figura 2b.

Solución: se analizó la tensión de salida del vertical, y se detectó que el valor estaba muy por encima de lo estipulado por el manual de servicio. Se analizó el recorrido de la alimentación, no encontrando problemas incluso en el transistor de salida horizontal. La falla se ubicó en un diodo identificado como D703, el cual era el encargado de limitar el voltaje de alimen-

tación (vea las figuras 2a y 2b). Al estar en cortocircuito, dejaba pasar la totalidad de ese valor, generando un barrido más amplio que lo cubierto por la pantalla. De haber estado abierto, probablemente la falla hubiera sido la ausencia de imagen.

casi la totalidad del brillo, y la recuperaba en forma intermitente. A veces esto generaba destellos en la pantalla. El usuario lo solía resolver a los golpes contra el monitor (método de solución universal, pero no siempre efectivo). Sector implicado: circuito de manejo de color. Solución: tal como describimos al principio, el sector encargado del tratamiento de la señal de RGB también es responsable de aplicar el brillo a la imagen. Las fallas intermitentes suelen ser generadas a partir de falsos contactos en la placa por soldaduras que ceden ante el calor que el mismo monitor genera. En algunos casos se acude a un aerosol conocido como “detector de fallas”, el cual enfría el sector donde se aplica, para contraer el material y forzar a que el síntoma aparezca. (Ver figura 3). La solución fue el resoldado total de todo el sector, aplicando una pizca de estaño a cada punto de unión.

Línea horizontal Descripción: la imagen desapareció y en su reemplazo sólo quedó Brillo intermitente una línea horizontal muy brillante. Descripción: la imagen perdía Sector implicado: etapa de barrido vertical. Solución: esta falla es muy característica, dado que una avería en el sector del vertical impide que el barrido se cubra a lo alto de la pantalla. O sea, el haz de electrones se mueve en forma horizontal, pero al no trabajar la bobina vertical la acción se lleva a cabo sólo sobre una de las líneas. Esto es muy peligroso, dado que si se insiste en dejar el monitor prendido se puede quemar el fósforo, dejando una marca permanente. Para determinar fallas en este sector es importante corroborar la presencia de los voltajes adecuados en cada una de las etapas. En este caso particular, la avería se encontró en el circuito integrado que amplifica la señal de barrido vertiFigura 3 - Muchas de las fallas que presentan intermitencia tienen su cal, un TDA 4866. origen en falsos contactos de los puntos de soldadura de la placa. Observe las figuras 4a y 4b.


Mantenimiento de Computadoras Efecto almohadón Descripción: la pantalla presentaba deformaciones en sus laterales, generando un efecto de curvado que asemejaba la forma de un almohadón. Por más que se intentaba corregir el problema mediante los reguladores, el problema persistía. Sector implicado: etapa de barrido horizontal. Solución: el monitor tenía un segundo regulador interno. Un preset (resistor variable) de 10kΩ complementaba el ajuste que se hacía en forma externa. De todas formas, por más que se intentó el ajuste con éste, la deformación no presentaba solución alguna. Se terminó cambiando el preset, dado que se detectó que estaba abierto. Vea la figura 5. Desplazamiento vertical de la imagen Descripción: la imagen subía constantemente, apareciendo nuevamente por debajo. Este efecto era similar al que mostraban los viejos televisores cuando se tocaba el ajuste del vertical, con la diferencia que en los monitores este control no existe, por lo que no hay posibilidad de regulación. Sector implicado: fuente de alimentación. Solución: este tipo de síntomas nos derivan inmediatamente al circuito de sincronismo vertical. De todas formas, no encontramos aquí problemas en ninguno de sus componentes. Sí se encontró que el oscilador estaba recibiendo un voltaje menor al adecuado, lo que nos llevó a la fuente de alimentación. Allí detectamos la falla en dos capacitores electrolíticos de 200µF x 25V, a partir de los cuales se alimentaba el oscilador. La falencia en el filtrado de la corriente que ofrecían estos capacitores afectaba a la alimentación de la etapa vertical, provocando el efecto mencionado. En las figuras 6a y 6b se observan dichos componentes.

Figura 4a.

Figura 4b - El TDA 4866 es el circuito integrado encargado de amplificar la señal de barrido vertical.

Figura 5 - En algunos casos es conveniente quitar los presets para medirlos liberados del circuito, dado que el problema puede estar en estos mismos.


Reparación de Monitores

Figura 6a.

El monitor se apaga en 1024 x 768. Descripción: el monitor funcionaba sin inconveniente alguno, salvo cuando se configuraba la PC en una resolución de 1024 x 768. En esa instancia el monitor se apagaba, quedando el LED en estado de stand-by, y siendo que su diseño contemplaba el trabajo bajo esta modalidad. Sector implicado: etapa de sincronismo. Solución: se analizaron los circuitos de sincronismo horizontal y vertical, sin detectar problemas de alimentación evidentes. A su vez las señales provenientes de la placa de video no parecían tener problema alguno. Lo que sí se pudo identificar fue una anomalía en la frecuencia de barrido horizontal entregada por el oscilador, la cual aparecía justo cuando se configuraba la PC en esa resolución. Tras sendos análisis, se procedió al reemplazo de la memoria EEPROM en la cual se almacenan los datos de operación del monitor para las distintas frecuencias a las que se lo somete. Vea las figuras 7a y 7b. ✪

Figura 6b - Cualquier falla relacionada al filtrado que ofrecen los capacitores, puede provocar una caída en la tensión que entrega la fuente, y generar fallas de todo tipo en otros sectores.

Figura 7a.

Figura 7b - Algunos monitores cuentan con una memoria EEP- ROM donde se almacena la infor- mación correspondiente al trabajo ante determinadas frecuencias.


Cuaderno del Técnico Reparador

Cómo Funcionan los Teléfonos Celulares

El Sistema de Audio de un Teléfono Celular El sistema de audio de un teléfono celular es, quizá, una de las etapas que más dif erencias puede presentar entre dis tintos modelos de móviles debido a que no sólo debe poder captar la voz de un i nterlocutor y reproducir el soni do de un operador di stante, sino que también debe encargarse de reproducir con volumen ajustable músi ca guardada en la memori a del celular, permitir la conexión de auriculares, poder seleccionar entre parlantes internos y externos, etc. En esta nota veremos cómo se realiza la “ transmisión y recepción” de audio en un microt eléfono tom ando como base el si stema 920 de Motorola, tal como venimos haciendo en este “ curso” sobre funcionamiento de teléfonos celulares. Preparado por : Ingeniero Horacio Daniel Vallejo e-mail: [email protected] Introducción Vamos a dividir nuestra explicación en las etapas de recepción y de transmisión de audio para luego detenernos en la etapa de potencia y el procesador de banda base, teniendo en cuenta que todos estos bloques conforman el sistema de sonido de un teléfono celular. La Recepción de Audio En la figura 1 se puede apreciar el diagrama en bloques del sistema de audio de un teléfono celular, orientado a la recepción

de señales. Note el bloque “principal” que es la plataforma que realiza el control de audio (PCAP), su interacción con el procesador de banda base (POG) y la inclusión de filtros que conectan a los parlantes de la unidad. La recepción de datos de audio se transfieren desde el POG al PCAP a través de la interface ASAP para el modo monoaural y por medio de la interfase ASAP para recepción de datos en estéreo. Luego los datos son convertidos en una información analógica (análoga) por un conversor digi-


tal-analógico de 16 bit para información estéreo o un CDA (conversor digital-analógico) de 13 bits para el audio de una comunicación telefónica (información mono). La salida del CDA interno del PCAP se aplica al PGA. La salida del PGA puede ser encaminada a una de las cuatro salidas a través de un multiplexor interno. Todas las salidas usan el mismo convertidor digital analógico y sólo una salida puede ser activa a la vez. El usuario puede ajustar la ganancia de las salidas de audio con los botones de control de volumen. El parlante del teléfono

Cuaderno del Técnico Reparador

Figura 1

(Handset Speaker) recibe la señal de audio desde un amplificador diferencial (SPKR) que se encuentra en el interior de la PCAP. Las señales de salida del PCAP SPKR-Y SPKR + se aplican al parlante luego de pasar por un filtro a través de las líneas que en la figura 2 se denominan R4004 y

R4005 respectivamente, y que luego se “unen” en dicho parlante. Note en el diagrama en bloques de la figura 1 y en el esquemático de la figura 2 que del camino SPKR-, SPKR_IN se envía a la entrada de un amplificador operacional A1 a través del capacitor C4002.

Por otra parte, la línea o camino (cable) SPKR_OUT1 del PCAP se envía a SPKR- a través de C4000 y C4002 que es la salida CDA del codificador. Las líneas SPKR_IN y SPKR_OUT1 mantienen la tensión de polarización durante períodos de standby y esta tensión se “mantiene” por

Figura 2

Serv ice & Mont ajes

El Sistema de Audio de un Teléfono Celular medio de un capacitor para evitar “ruidos” o “pequeñas explosiones” cuando comience a funcionar el amplificador como consecuencia de la recepción de una señal. Los auriculares utilizan un conector estéreo estándar 2.5mm. El teléfono “notará” la presencia de los auriculares estéreos que usan la línea HS_SPKR_L del conector de auriculares (vea la figura 1), que posee la resistencia de pull-up R4395 para conectarse al PCAP a través de la línea ST_COMP (esto es una interrumpción del PCAP que es enviado a MCU sobre el bus SPI, figura 2). La línea ST_COMP tomará un estado binario bajo cada vez que un auricular estéreo sea insertado en el conector del celular. Los auriculares pueden contener un interruptor momentáneo, que normalmente está cerrado y que se coloca en serie con el micrófono. Cuando se presiona el interruptor momentáneo, se interrumpirá la corriente que se suministra al micrófono, el teléfono notará esta acción y dará una respuesta apro-

piada, que podría ser, por ejemplo, contestar una llamada, terminar una llamada, o marcar el último número del bloc de notas. Los auriculares reciben la señal de audio desde un amplificador estéreo interno al PCAP a través de las líneas (caminos o cables) ARIGHT_OUT y ALEFT_OUT (figura 1), encaminados por C4356, R4352 y C4306, R4302 respectivamente (figura 2), que por último se aplican al conector de auriculares. Note que se toma del camino ARIGHT_Out, a través del capacitor C4354, la señal ARITH_IN que se aplica a la entrada del amplificador opracional interno del PCAP, formando de esta manera una realimentación. De la misma manera, de la línea ALEFT_Out se toma señal que, a través de C4304, se envía a la entrada de otro amplificador operacional por medio de la línea ALEFT_IN. El parlante externo se conecta al pin 15 del J5000 (AUDIO_OUT), que es el conector que se emplea para poder conectar un parlante externo. El camino

Figura 3


de audio es establecido por R4400 y C4400 que se aplica a EXTOUT del PCAP. El nivel de corriente continua de esta señal de audio de salida (Audio_Out ) también se emplea para establecer la condición de teléfono conectado o desconectado. Esto se logra tomando señal de audio (Audio_Out) a través de la línea ON2 del PCAP por medio del resistor R5053. Cuando se aplica una señal de corriente continua superior a 0,4V durante un tiempo mayor a los 700 milisegundos, el teléfono va del estado ON al estado OFF. El parlante externo recibe la señal de audio desde el amplificador ALRT que se encuentra en el interior de la PCAP (A2 en la figura 1). Las señales de este amplificador se envían a través de las líneas ALRT-Y ALRT +. Como explicamos en los casos anteriores, ya sea en el caso del parlante interno (Handset Speaker) o de los auriculares, en este caso también se toma una señal de realimentación por medio de la línea o camino ALRT_IN a través de

Cuaderno del Técnico Reparador un resistor, en este caso R4201. La señal de salida de este amplificador operacional se encamina hacia el parlante externo a través de C4200 y R4200 que es la salida DAC del codificador.

Figura 4

La Transmisión de Audio En la figura 3 se muestra un diagrama en bloques que resume el funcionamiento del sistema de transmisión de un teléfono celular, en este caso de la serie 920 de Motorola. En la figura 4 se grafica el circuito que corresponde a esta etapa, notando la conexión de los componentes periféricos al circuito U3000 que corresponde a la plataforma de control de potencia de audio (sistema amplificador final o PCAP). El Micrófono Interno es un componente físico a partir del cual se toma la señal que deberá ser amplificada para su procesamiento. En la figura 4 se puede apreciar que al micrófono se le conecta un resistor (R4103) para proveer una tensión de polarización de 2V en la línea MIC_BIAS desde la línea MIC_BIAS1 de la plataforma de control de potencia de audio (PCAP). Para mantener el ruido a un nivel mínimo, se establece un sistema de filtros cuya salida se conecta a la entrada de un MUX interno de la PCAP. En el caso de utilizar el micrófono que se encuentra en los auriculares externos, la señal se aplica a la línea HS_MIC que será “filtrada” para ingresar a la PCAP por medio de la línea MIC-

_BIAS2. De la misma manera que antes, se estable un sistema circuital que permite “balancear” el ruido para que se mantenga en un nivel adecuado para permitir la amplificación de la señal desde el auricular a través de la línea

MIC_OUT. La línea HS_MAKE_DET supervisa la presencia de los auriculares por medio de la tensión presente en A1_INT de la PCAP, que pasa por R4398. Un mecanismo de conmutación integrado en el conector de auricula-

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El Sistema de Audio de un Teléfono Celular Figura 5

res abrirá o cerrará el camino HS_MAKE_DET a tierra, dependiendo si los auriculares están o no conectados. La entrada del micrófono externo (AUDIO_IN) se obtiene (o se aplica según como lo interprete) del conector accesorio para el teléfono móvil y, por medio de componentes periféricos se aplica a la línea EXT_MIC de la PCAP. Note que a diferencia de los dos casos anteriores, aquí aplicamos la señal directamente al multiplexor de audio sin pasar por un amplificador previo. Además de la señal de audio, la línea AUDIO_IN detecta la presencia de dispositivos accesorios. El accesorio, conectado al bus CE tendrá una impedancia de salida que pondrá a la línea LOGIC_SENSE en un nivel predeterminado. El POG leerá el nivel de entrada de

LOGIC_SENSE y configurará el de audio en consecuencia. El MUX de la PCAP elige la señal de entrada, ya sea del micrófono del celular o del micrófono de auriculares o proveniente de una entrada de audio a través de un Multiplexor de Audio (AUD MUX). Luego, un convertidor analógico-digital convierte las señales analógicas entrantes en palabras de13 bit, con codificación PCM. Las señales digitales de audio resultantes son transferidas al POG DSP a través de una interfase serial de 4 hilos (ASAP).

unidad U3000, plataforma de control de potencia de audio PCAP que es un circuito integrado que maneja diferentes señales y realiza las siguientes tareas:

· Filtrado y amplificación de la señal de entrada/salida de audio. · Selección de camino de audio · Regulación de Voltaje · Control de carga de batería · Proporciona un reloj de tiempo real · Control de ring/vibrador · Realiza la adaptación de los protocolos RS-232/USB · Control de luz de fondo Etapa de Audio de Potencia · Control de encendido de & PCAP Leds · Realiza el multiplexado de En la figura 5 se puede apre- entradas para monitoreo de tenciar el diagrama en bloques de la siones y temperatura.

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Cuaderno del Técnico Reparador · Control dual de interfase SPI para permitir al acceso de dos procesadores de banda de base independientes · Posee un conversor DA Estéreo · Realiza el control de protección de sobretensión

Figura 6

Este circuito integrado es controlado y configurado por un circuito integrado procesador de banda base (POG) por medio de una interfase serial de 4 cables o hilos (SPI). El Procesador de banda base tiene acceso a la lectura/escritura de la PCAP. Los datos de audio son transmitidos/recibidos desde el procesador de banda base a través de una interfase SSI de cuatro cables.

Procesador de Banda Base El POG (procesador de banda de base) integra un Microcontrolador de Comunicaciones (MCU) 32 bits con sistema RISC (sistema reducido de instrucciones), un procesador digital de 32 bits DSP (procesador digital de señales) y un Módulo Interprocesador de Comunicaciones de (IPCM) con periférico asociados y coprocesadores. A continuación brindaremos una breve descripción de los corazones y periféricos asociados que son usados en este diseño. El diagrama en bloques que representa la interconexión del Procesador de banda base se muestra en la figura 6. Las figuras 7 y 8 muestran el esquema circuital genérico del POG, con sus componentes asociados, donde se destaca lo siguiente:

·Posee un MCU, microcon·Realiza comunicaciones en trolador protocolos USB/Serial. ·Incluye GPS ·Realiza conversiones Analó·Integra un DSP que procesa gicas/digitales. la señal GSM ·Tiene un EIM, módulo de inEn cuanto a los bloques del mencionado circuito integrado terfase externo.

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procesador POG, podemos decir lo siguiente:

autobús para el transporte de da·ASAP: interfase para PCAP y tos DMA, WCDMA. bluetooth de audio. ·MQSPI1: control de señales ·Serial BBIF (interfase de ·IPCM: proporciona DMA de WCDMA. Banda de base): Transporte de varios canales entre el Mcore ·EL1T1: temporizador WCD- datos GSM. (procesador digital), el DSP y los MA. ·MQSPI2 (interfase periférica periféricos. ·CKIH: es una interfase serial): Realiza el control de se·GQSPI: Interfase PCAP. WCDMA de t emporización ñales GSM. ·EBIF: interfase externo del de15.36MHz. ·EL1T2 (temporizador): Tem-

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Cuaderno del Técnico Reparador Figura 8

porizador de acontecimientos GSM. ·CKIH: Reloj GSM de 13MHz.

Además del sistema de memo-

ria interno del POG, la arquitectura proporciona 128Mbits (16Mbyte de palabras de 8bits) de memoria flash externa proporcionado por memorias Intel de

64Mbit cada una (figura 9). El bus de estas memorias es de 23 bits de direccionamiento y 32 bits de datos. La memoria flash corre a 42-45MHz.

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Glosario de Términos A modo de complemento, daremos la definición de algunos términos muy utilizados, referentes a los sistemas de telefonía celular: Sistema de Localización de Transmisores (TLS): Sistema para geolocalización de fuentes generadoras de interferencia radioeléctrica.

basado en una norma ampliamente aceptada. El sistema GSM funciona normalmente en las bandas de frecuencia de 900MHz, 1800MHz y 1900 MHz. Sistema GPS: Sistema de localización y seguimiento de GSP. Sistemas SMS: System Short Message, Sistema de mensajes cortos, sistema gracias al cual se envían mensajes alfanuméricos.

Sistema Global de ComuniSistema Universal de Teleco caciones Móviles (GSM): Global municaciones Móviles (UMTS): System for Mobile Communica- Sistema europeo de comunicaciotion. Sistema global para comuni- nes móviles de tercera generación caciones móviles. Sistema digital basado en tecnología WCDMA y para las comunicaciones móviles normalizado por el ETSI. Además

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de voz y datos, el sistema UMTS permite la transmisión de audio y vídeo a dispositivos inalámbricos. Telefonía GSM900: La idea detrás de GSM era la de diseñar un estándar digital capaz de proveer mayor capacidad, seguridad, claridad y servicios que lo que era posible utilizando tecnología análoga convencional. Telefonía GSM1800, PCS (Personal Communication Sys tems): Sistemas de Comunicación Personal, es un nombre dado a los sistemas inalámbricos que están empezando a operar en la banda de los 1800MHz. ✪

RECEPCIÓN DE TV POR UHF

La Conexión de Audio del Decodificador para Recepción de TV por UHF El mes pasado publicamos un artículo sobre cómo se conecta la sección de video de una placa Deco a un TV clásico. En esta edición vamos a explicar cómo se conecta la sección de sonido en el mismo TV y vamos a comentar los casos especiales y cómo se resuelven.

Por Ing. Alberto H. Picerno [email protected]

R

ecuerde que comerciar con decodificadores es un delito penado por la ley. Toda la información entregada en este curso es para que el lector construya un codificador primero y el correspondiente decodificador después, para detectar sus propias señales codificadas emitidas por cable o por aire. La utilización de esta información para construir decodificadores de señales comerciales corre por cuenta y riesgo del lector y ni el autor ni la editorial se hacen responsables por los daños y perjuicios que causara el mal empleo de esta información.

Introducción

Muchas veces es más fácil conectar la sección de video de un deco que la sección de sonido. Por lo general con los TVs clásicos no se suelen producir problemas; éstos comienzan en los TVs de última generación, sobre todo en los estereofónicos o en los monofónicos con un elevado nivel de integración. En estos casos, muchas veces no es accesible el punto en donde se debe tomar la señal de entrada de audio y hay que hacer algunos malabares para resolver el problema. En forma genérica podemos decir que el decodificador siempre se instala a nivel de la banda base de audio y video. Por eso no es posible instalar un deco en un conversor que no tenga salida de AV. El punto exacto donde debe montarse el deco es entre la salida de audio de la FI

de sonido y la entrada al control de volumen del amplificador de audio. Recuerde que la señal codificada de audio es una subportadora del doble de la frecuencia horizontal modulada en frecuencia con el audio original. Si Ud. pretende escuchar esta señal con un TV común no lo puede hacer, porque la señal de 32KHz es inaudible y aunque fuera audible, el oído no puede detectar una señal modulada en frecuencia, simplemente escucharía un silbido con vibrato. Para escuchar la señal, nuestro decodificador (o cualquier otro) debe tener un detector de frecuencia a PLL ajustado exactamente en la frecuencia de 2FH. Justamente el único control que tiene nuestro deco es un preset que ajusta la frecuencia libre del PLL. Todos los TVs tienen una FI de sonido de 4,5MHz y un detector de frecuencia que recupera el audio de banda base (el que sale del micrófono). Los canales codificados borran el espectro de la banda base y colocan como modulante una subportadora, que a su vez está modulada en frecuencia. Es decir que hay una doble modulación de frecuencia. A la salida del detector de la FI de sonido, en lugar de la banda base de audio, hay una subportadora de 32KHz que es necesario decodificar, y ése es el trabajo del decodificador de sonido. Aclaremos que la banda base de audio no siempre está vacía, muchas veces se aprovecha para enviar por allí una señal interferente de video, una codificación

digital de polaridad de video o de polaridad de la subportadora de color, o ambas.

Instalación de la Sección de Audio del TV Daenix DCT-1400

Aprovechamos, para aquellos lectores que coleccionan información de decodificadores, para indicarles que el modelo 1450M de la misma marca es exactamente igual y que son iguales también al TV Olimpic DCT-2001. La FI de sonido se encuentra dentro del jungla LA7680 junto con el detector de FM. La señal detectada de audio sale por la pata 1 con todo su nivel y va a una llave electrónica analógica externa (llave de TV/AV) construida con un TC4066BP que la conmuta con la señal de la entrada de audio. La salida de la llave analógica vuelve a entrar en el 7680 por la pata 4 para pasar por el atenuador electrónico de volumen y salir, posteriormente, por la pata 5 con destino al amplificador de audio. En este concepto de circuito, el deco se instala muy fácilmente en la salida de audio del detector de FM en donde se puede observar la portadora de 2FH modulada en frecuencia. En la figura 1 se puede visualizar el circuito original y en la figura 2 el modificado por inserción. Observe que la señal de audio normal sale por la pata 1 del 7680 en banda base; como la señal de audio se enfatiza antes de transmitirla, en esa pata se agrega un filtro de desénfasis formado por R605 y


Recepción de TV por UHF C608. El resistor R606 cumple funciones de atenuación tanto de la componente continua como de la alterna que sale de la pata 1. El decodificador debe insertarse sobre la pata 1 antes del desénfasis porque allí tenemos la suportadora de 2FH modulada en frecuencia por el audio original. Es muy común que el instalador se equivoque e inserte el deco entre el resistor R606 y la llave TV/AV. En ese punto el filtro de desénfasis R605 y C608 atenúan de tal modo las señales de 2FH, que el decodificador se queda con una señal de entrada tan baja que el PLL de audio (LM565) no llega a enganchar o lo hace aleatoriamente dando un sonido entrecortado. En la figura 2 se puede observar la sección de audio del deco insertada en el lugar correcto. Observe la llave que conmuta el funcionamiento entre normal y codificado. Cuando está hacia la derecha funciona con señales codificadas. La portadora de 2 FH modulada en frecuencia ingresa por la entrada directamente sin necesidad de ajustar el nivel. En efecto, como se trata de una modulación de frecuencia, la amplitud no tiene mayor importancia mientras supere el valor mínimo de funcionamiento del PLL. El deco detecta la FM y genera la señal de audio original que luego de pasar por el filtro de desénfasis queda en condiciones para ingresar a la llave analógica de audio. Note que el control de volumen se realiza dentro del 7680 y que por lo tanto la señal vuelve a ingresar por la pata 4 al atenuador controlado por tensión, cuya salida por la pata 5 ya tiene la señal de audio preparada para la amplificación de potencia y el parlante. En el circuito dibujamos el CI conmutador de audio/video como si fuera una llave mecánica, pero en realidad es una llave electrónica construida con un 4066. Si una llave electrónica se alimenta sólo con fuente positiva, como en este caso, no puede amplificar señales alternas (es decir con parte o toda la señal de valor negativo). Esto significa que el decodificador debe salir con tensión continua, además de la alterna de audio. Pero ocurre que to-

dos los decodificadores salen por un capacitor y por lo tanto pierden la continua de salida (normalmente la salida se toma del colector de un transistor amplificador). Esto significa que se debe modificar el deco o se debe agregar una polarización de continua externa cuando se trabaja con TVs que poseen una llave electrónica de A/V y no tienen su propio circuito de polarización de continua o no poseen fuente negativa y positiva. En nuestro caso le pedimos que realice una prueba muy simple si su problema es que el TV no tiene audio cuando funciona con deco y el audio es normal para señales no codificadas. Use un téster digital para medir la tensión de la pata de entrada de audio del 4066 (en nuestro caso la pata 11, en otros TVs puede ser otra), coloque la llave del deco para señales codificadas y observe que exista una ten-


sión del orden de 1V o 2V. Si la tensión es cero tendrá que modificar la salida de audio del deco para que genere continua y volverlo a conectar. Pase la llave a normal y mida la continua; el deco deberá sacar una continua similar. Nuestro deco tiene una salida por colector de un transistor a través de un capacitor electrolítico de acoplamiento. Ese capacitor filtra la continua de modo que la salida queda con un potencial de continua nulo. Si Ud. coloca un puente de alambre en lugar del electrolítico la tensión de colector no se bloquea, queda una polarización de CC de algunos voltios y la llave electrónica 4066 comienza a funcionar. La tensión continua de salida con el puente de alambre es de 5V y puede resultar un tanto elevada, en algunos casos, provocando distorsión de audio. En esos casos recomendamos realizar un divisor

Figura 1 - Circuito original de audio.

Figura 2 - Modificación de audio.

La Conexión de Audio del Decodificador

Figura 3 - Simulación salida de audio deco.

de tensión sobre la salida de audio colocándolo en la entrada de la llave electrónica 4066 con un resistor inferior de 10K y un resistor a 12V del valor adecuado para generar la tensión medida anteriormente. También es posible modificar la tensión de colector para lograr el valor deseado modificando la polarización del transistor de salida de audio del deco. En la figura 3 se puede observar el circuito simulado en un laboratorio virtual LW. Con este circuito el autor generó un juego de resistores que proveen diferentes polari-

zaciones de CC indicada en la tabla 1. Nota: el archivo de LW está disponible para todos los lectores que lo deseen y se comuniquen con el autor por email. Nota: el resistor R4 es un resistor externo de carga que representa la etapa siguiente. Tabla 1 - Modificación de audio: Valor de R29 Tensión de colector 680K 4,9V 560K 4,6V 470K 4,23V 390K 3,79V

330K 270K 220K 180K 150K

3,6V 3,4V 3,2V 2,9V 2,6V

En la figura 4 se puede observar la modificación con el agregado de componente continua variable generada por un potenciómetro. En el gráfico, el oscilograma superior es el de colector y el inferior el de salida. La tensión continua de salida depende de

Figura 4 - Agregado de componente continua.


Recepción de TV por UHF cada TV en particular. Como se aclarara anteriormente no es necesario ajustar el nivel de entrada con precisión, pero el circuito puede saturarse si el nivel de entrada supera los 2V. Esto no es muy común en TVs monofónicos, pero si su TV es estereofónico es posible que su detector de FM esté modificado para generar salidas de hasta 8V de la portadora de 2FH. Esto, por lo general, produce un siseo del sonido que se corrige al reducir el nivel de entrada de audio. Para reducir el nivel de entrada se puede agregar un preset, pero como no es necesario ajustar la tensión el mejor recurso es colocar capacitores cerámicos entre la entrada de audio y masa. Comience con valores del orden de los 470 pF verificando con el osciloscopio sobre la entrada para que el nivel de tensión se encuentre aproximadamente en 1V pap. También es posible que algunos TVs requieran menos señal de salida de audio. Lo que el instalador debe tener en cuenta es que el usuario pueda cambiar de normal a codificado sin necesidad de tocar el control de volumen. Para reducir la señal de salida lo mejor es partir el resistor de colector del transistor de salida de audio. Por ejemplo si se necesita la mitad de señal de audio, el resistor de colector de 3K9 se debe retirar y reemplazarlo por dos resistores en serie de 1K8 o de 2K2. Luego el terminal positivo del capacitor de salida se conectará en la unión de los dos resistores agregados. Si Ud. observa el circuito del deco verá que posee un solo preset de ajuste colocado sobre la pata 8 del LM565 con un resistor en serie de 1K. Este preset es muy fácil de ajustar y no se requiere ningún instrumento especial para su ajuste. Este ajuste modifica la frecuencia libre del oscilador. Simplemente escuche el sonido y ajuste el potenciómetro hasta que el mismo aparezca fuerte y claro. Observará que existe un rango de ajuste para el cual el sonido no cambia; deje el preset en el centro de ese rango. Es posible, aunque poco probable, que exista algún punto de ajuste con baja señal de audio. Elija el punto que genere mayor salida. NOTA: el ajuste depende mucho de la tensión de fuente de 12V; si se cambia dicha tensión

se requiere realizar un nuevo ajuste. Recuerde que en el momento actual la instalación puede ser para codificación analógica de cable o aire por UHF. En cualquiera de los casos el procedimiento para presetear la plaqueta es siempre el mismo: • Ponga el color del TV en cero. • Ajuste la amplitud del video de entrada para un enganche perfecto. • Observe la polaridad de video. Si es negativa conecte un resistor en la llave analógica del deco a 0 o 5V para que la llave de polaridad entregue la polaridad correcta. • Luego levante el color y si el tono de la piel no es el correcto modifique el puente polaridad de burst. • Si no tiene sonido es posible que la codificación de sonido no exista y entonces debe dejar desconectada la sección correspondiente.

Acoplamiento de Audio por Optoacoplador

cho de banda de 20KHz. El amplificador de audio se conecta sobre la salida (cursor de R7) luego de ajustar el preset para que exista una amplificación unitaria entre la entrada de sonido y la salida. Es decir que el circuito presentado sólo se utiliza para aislar el chasis vivo de su TV.

Conclusiones

En este punto de nuestro minicurso de instaladores ya tenemos conectado el deco sobre un TV con un jungla LA7680. Tomamos el caso más general en donde están codificados tanto el video como el sonido, aunque en realidad, no todos los sistemas de codificación por aire tienen el sonido codificado y muchas veces un sistema puede tener canales con el audio codificado (por ejemplo si se emite información confidencial) y otros libres de codificación. Si sólo algunos canales están codificados Ud. deberá colocar dos llaves inversoras diferentes al instalar el deco, una para el sonido y otra para el video y el usuario deberá operarlas de acuerdo a la señal recibida. Realizada la instalación, en la próxima entrega le explicamos cómo optimizar el trabajo para lograr las mejores imágenes y el mejor sonido. ✪

Para terminar esta entrega le brindamos la continuación del circuito que permite utilizar TVs con chasis vivo como analizadores de audio y video. En la entrega anterior le brindamos el circuito de la sección de video, en tanto que en esta entrega le brindamos la sección de sonido. En la figura 5 se puede observar el circuito correspondiente. Los componentes D2, C1 y C6 están repetidos en el circuito de video y sonido. Es decir que el bobinado del fly-back y estos componentes son comunes para ambos circuitos. Ud. debe comenzar a armar a partir de R1. Observe que en este caso se utiliza un optoacoplador común debido a que sóFigura 5 - Optoacoplador de sonido. lo se necesita un an-


MONTAJE

Implementación de un Puerto COM Virtual a Partir de un Puerto USB en Windows XP En la edición anterior de Saber Electrónica publicamos el circuito de una tarjeta adapta- dora para puerto serial desde un puerto USB. El propósito de este artículo es dar un procedimiento simple para instalar los drivers que permiten comunicar al dispositivo FTDI de dicha placa con la computadora bajo sistema operativo Windows XP.

Preparado a partir de documentación de Future Technology Devices International Ltd.

Instalación de los Dispositivos FT232BM, FT245BM, FT8U232AM y FT8U245AM

Los integrados de primera y segunda generación de USB UART y USB FIFO de FTDI se pueden instalar con 1 o 2 conjuntos de drivers. El primero a considerar es el driver directo D2XX. Éste provee acceso directo al dispositivo a través de una biblioteca de enlace dinámico (DLL) suministrada con el driver. Entonces se pueden escribir las aplicaciones que usan las funciones disponibles en DLL para controlar directamente al dispositivo. El segundo tipo de driver es el driver de puerto COM virtual (VCP). Los drivers VCP emulan a un puerto COM de PC normal. Estos se pueden

comunicar de la misma manera que cualquier otro puerto COM de la PC. Bajo Windows XP, se debe usar el Found New Hardware Wizard para instalar dispositivos cuando se conectan a la PC por primera vez, dado que éste es el procedimiento recomendado para una operación confiable del dispositivo. Instalación de Drivers D2XX

Para instalar drivers D2XX para los dispositivos FTDI bajo Windows XP y XP SP1, siga las instrucciones siguientes: * Si ha sido instalado un dispositivo del mismo tipo en su máquina anteriormente y los que se están por instalar son diferentes de los ya instalados, los drivers originales deben quitarse.

* Descargue los drivers D2XX más recientemente disponibles de la página de FTDI (www.ftdichip.com) y ubíquelos en su PC. * Si está usando Windows XP o Windows XP SP 1, desconecte su PC temporariamente de Internet. Esto se puede hacer quitando el cable de red de su PC o inhabilitando su tarjeta de red yendo a “Control Panel\Network and Dial-up Connections” , haciendo click con el botón derecho en la conexión apropiada y seleccionando “Disable” (Inhabilitar) desde el menú. La conexión se puede rehabilitar después que se complete la instalación. Esto no es necesario bajo Windows XP SP 2 si se configura para preguntar antes de conectarse a Actualización de Windows (Windows Update). Windows XP SP 2 puede hacer que Saber Electr óni ca

Montaje las posiciones de Windows Update se cambien a través de “Control Panel\System”, luego seleccionar el apéndice “Hardware ” y hacer click en “Windows Update ”. * Conecte el dispositivo a un puerto USB fuera de uso de su PC. Esto lanzará el Windows Found New Hardware Wizard (figura 1). Haga click en el botón "Siguiente" para continuar. * Seleccione "Buscar un controlador apropiado para mi dispositivo (recomendado)", como se muestra en la imagen de la figura 2 y haga click en "Siguiente".

Figura 1

* Aparecerá la imagen de la figura 3, marque la opción "Especificar una ubicación", desmarca las demás opciones y pulsa en "Siguiente". * Se deplegará la pantalla de la figura 4, introduzca la ruta o en su defecto pulse sobre el botón "Examinar".

* Aparecerá la pantalla de la figura 5 donde podrá seleccionar el directorio donde tiene guardado el driver. El sistema seleccionará de forma automática, el fichero necesario; en este caso será FTDIBUS.INF, haga click sobre "Abrir" y luego sobre "Aceptar" para continuar.

Figura 2

* Se mostrará una pantalla similar a la de la figura 6 donde indicará que ha encontrado un driver apropiado, pulse sobre "Siguiente" y en la siguiente pantalla "Finalizar" para terminar. * Una vez que pulsemos sobre "Finalizar" (figura 7) el asistente con-

Figura 3


Implementación de un Puerto COM Virtual

Figura 4

Figura 5

Figura 6

Figura 7

tinuará instalando el driver pero en esta ocasión requerirá el fichero FTDIPORT.INF, que se seleccionará de forma automática.

Figura 8

* Cuando termine el asistente de instalar todos los ficheros necesarios podremos comprobar que tendremos un nuevo

puerto en el sistema, para ello abriremos el "Administrador de dispositivos" y en el apartado de "Puertos (COM & LPT)" veremos el nuevo puerto que ha creado el driver (figura 8). Ahora, por métodos convencionales, Ud. podrá seleccionar en cuál puerto COM querrá que esté funcionando el puerto virtual instalado, cambiando también otras propiedades. Si no sabe cómo se hace ésto o si quiere aprender cómo se desinstalan drivers cambiados con anterioridad para que no interfiera con el funcionamiento de nuestro dispositivo, le sugerimos que visite nuestra web: www.webelectronica.com.ar, haga click en el ícono password, seleccione la opción “información para lectores” e introduzca la clave “usbcom”. ✪ Saber Electr óni ca

MONTAJE

Transmisor de Datos de UHF para Banda Ciudadana en 477MHz Hemos usado el PICAXE para realizar muchisimas cosas desde su invención. Ahora hagamos algo especial: enviar datos digitales a través de la radio en UHF de Banda Ciudadana. Autor: Stan Swan Traducido por: Ing. Mario Lisofsky

Q

uizás no haya un mejor ejemplo reciente de comunicaciones remotas que las fotos enviadas por la sonda espacial Huygen directamente desde la luna Titán próxima a Saturno. Incluso a la velocidad de la luz, a estas señales digitales ultra débiles les llevó casi media hora alcanzar la Tierra y sin embargo, ¡eran sorprendentemente claras!

Aunque semejante señalización de datos naturalmente está asociada a la era de la computadora, su base se remonta a más de un siglo con el código Morse y la teletipo Baudot. La comunicación de datos ha tenido una rica historia, anticipándose incluso a la primitiva tecnología eléctrica con las señales de humo, los espejos reflectores, los

indicadores de los semáforos, las marcas en la arena, “1 por tierra 2 por mar”, las luces de verde: siga/rojo: alto, etc. Pero de regreso al Siglo XXI y en tierra firme, los equipos de UHF en Banda Ciudadana de 40 canales, que no necesitan licencia, tienen 2 canales (22 y 23) reservados para la transmisión de datos. Las normas australianas y neozelandesas originalmente especificaban que estos datos debían tener un ciclo de trabajo de sólo 3 seg. por hora, que presumiblemente permitía diversos servicios para compartir en el tiempo los 2 canales, dado que 3 partes en 3600 es una relación muy pequeña en realidad. Probablemente se pensó que tales datos serían enviados por una sola vía (simplex) como telemetría ocasional (medición a distancia), Fig.1 : MODULACION DE DATOS EN UHF BC Mientras que este circuito usa el PICAXE 08M (a diferencia del anterior 08), las indicar niveles de un conexiones son compatibles pata por pata y la gran mayoría de las funciones son tanque o reservorio, teidénticas Lo que sucede es que el 08M es más apropiado en ciertas áreas. El LED lecomandar (control reblanco y el LDR proveen un medio aislado de encendido del transmisor. moto) información de Saber Electr óni ca

Transmisión de Datos en 477MHz irrigación, abrir los portones de una granja, etc, donde los cambios en una hora no serían demasiado drásticos. Sin embargo, a la luz del reciente tsunami (ola gigantesca producida por un terremoto submarino), lo anterior parece muy conservador. En la vida real, muchas cosas pueden cambiar de manera horriblemente rápida y con la falta de dispositivos de advertencia localizados de la era digital, lo cual está en fuerte contraste con el monitoreo de Titán a billones de Km de distancia. ¿Cuál Protocolo de Datos?

No está especificado el tipo de datos de UHF en BC permitido. Por lo tanto, se podrían organizar varios esquemas y protocolos locales así como las clásicas técnicas seriales RS-232. La codificación y la decodificación, a menudo fácilmente direccionadas ahora mediante el software, podrían llevar a limitaciones técnicas o prácticas. También surgen temas de comunicaciones que tienen que ver con señales débiles, bajas velocidades, corrección de errores, interferencia y ancho de banda limitado. En consecuencia, puede ser tentador enviar el clásico código Morse leíble por el hombre pero actualmente es una técnica obsoleta de señalización y poca gente puede entenderlo sin entrenamiento considerable. De modo que, dada la facilidad de generar datos en serie y tonos de audio seleccionados, conviene usar el método del microcontrolador PICAXE. La idea básica del proyecto es la siguiente: un dispositivo de medición de temperatura de 3 terminales (el DS18B20 de Dallas Semiconductor) es leído a intervalos regulares por el PICAXE 08M usando su comando incorporado “readtemp”.

Fig 2 : Esta distribución de componentes en la plaqueta de experi- mentación debería aparecer muy familiar para cualquiera que haya estado siguiendo nuestra serie de proyectos con PICAXE.

El DS18B20 puede leer temperaturas con una exactitud de 0,5ºC entre -10ºC y 85ºC, pero puede medir de -55ºC a +125ºC con exactitud reducida. Este valor en grados Celsius luego se convierte a una simple secuencia de tonos de audio relacionada con la temperatura, en un esquema donde tonos más largos significan “decenas” y tonos más cortos significan “unidades”. Con solamente una breve explicación, incluso un niño podría decodificar la temperatura así como, por supuesto, cualquier audiencia de oyentes con un receptor de UHF BC (Banda Ciudadana), sin necesidad de computadora o software para monitorear esa ola de calor. La temperatura está precedida por agradables tonos audibles para obtener la atención y luego tonos largos y cortos en cantidad necesaria, de manera similar a señales radiales de tiempo o beeps de error de carga de la PC. Como ejemplo, 23ºC sonaría como: largo, largo, corto, corto, corto, en tanto que 31ºC sonaría como largo, largo, largo, corto, y 4ºC sonaría como corto, corto,

corto, corto. Las temperaturas negativas tienen un tono más alto y el cero es un tono más largo. Sus condiciones locales fácilmente acostumbrarán su oído a una secuencia. Por ejemplo, en Bs. As. muy raramente tendremos temperaturas negativas o incluso 0ºC. La calibración en base a una temperatura normal conocida se puede hacer colocando la unidad en la heladera, congelador o (para valores elevados) en un auto estacionado al sol ardiente. Es bastante factible extender los terminales del DS18B20, pero evite el contacto directo de los terminales expuestos con el agua; por supuesto, cúbralos con un sellador neutro de siliconas o tubitos de plástico que se encogen al calor (“spaghettis”). Dado el rango de estos equipos de BC con antena externa, también puede ser atractiva la aplicación opuesta. Conexión al Equipo de UHF BC

El equipo de UHF mostrado aquí es el Jaycar DC-1030 y viene Saber Electr óni ca

Montaje con un zócalo estéreo de 3,5mm. Este tiene varias funciones: carga de la batería interna así como la conexión de un micrófono externo o de auriculares. La experimentación reveló que el audio externo se podría alimentar mediante un plug estéreo de 3,5mm, pero el transmisor solamente actuaba si se conectaba un resistor de menos de 1kΩ en paralelo con esta entrada. Sin embar-

go, otro modelo, el económico Dick Smith D-1793, usa un zócalo más pequeño de 2,5mm y en cambio necesita la conmutación de transmisión VOX.

sistor dependiente de la luz o LDR con un LED blanco cercano. Un LDR tiene una resistencia en la oscuridad de algunos (a veces muchos) megaohms, cayendo a algunos cientos de ohms a la luz brillante o la luz solar. Un trozo de manguera de plásTransmisión Optoacoplada tico oscuro permite que el par opUna forma conveniente de lo- toacoplado conmute el transmisor grar esta resistencia es iluminar, cuando una señal alta salga de la en el momento adecuado, un re- salida 2.

LISTADO DE PROGRAMACIÓN Variables b0 : valor de temperatura leído en grados Celsius del terminal 3 del integrado de temperatura DS18B20 b1 : valor de las decenas (oído como pulsos más largos) obtenido por división entera b2 : valor de las unidades (beeps más cortos hasta el valor de 9) obtenido aislando el resto b3 : multiplicador de lazo para las decenas; por lo tanto, 20ºC tendrá 2 beeps más largos b4 : multiplicador de lazo para las unidades, de modo que 17ºC tendrá un beep largo y 7 beeps cortos b5 : factor de corrección para temperaturas negativas b6 : multiplicador de lazo de temperaturas negativas para dar beeps “urgentes” --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------tempds: wait 2 “ espera para evitar la confusión del click del transmisor con los beeps low 2:low 4 “asegura que el LED del canal 2 y la alimentación del canal 4 al sensor están apa gados sleep 2 “retardo maestro (2,3 seg para las unidades) high 2: high 4 “encendido del conjunto LED/LDR y también del sensor de temperatura wait 1 “tiempo de establecimiento del transmisor y del sensor antes de la lectura “sonido de alerta de la llegada de los datos sound 0,(95,3,0,3,100,3,0,3,105,3,0,3,110,3) wait 1 “pausa de 1 seg para que el oyente preste atención a los datos readtemp 1,b0 if b0=0 then zero if b0>128 then subzero

“comando del PICAXE para leer el canal 1 del sensor “prueba si el sensor está en 0ºC (punto de congelación del agua) “prueba si hay corrección subcero del sensor

b1 = b0/10 b2 = b0/10 if b0<10 then units

“divide la temperatura original b0 para obtener el valor de las decenas “divide la temperatura original b0 de modo que el resto da el valor de las unidades “saltea el sonido de las decenas si la temperatura es menor de 10ºC

tens: for b3 = 1 to b1 sound 0,(100,50,0,50) next b3

“beeps más largos para las decenas. Por eso, 20ºC = 2 beeps largos

units: if b2 = 0 then tempds for b4 =1 to b2 sound 0,(100,5,0,50) next b4 goto tempds

“factor de nulidad de las unidades si las temperaturas son múltiplos exactos de 10ºC “beeps más cortos para las unidades, de modo que 9ºC = 9 beeps cortos “lee el sensor nuevamente

zero: sound 0,(100,500) goto tempds

“tono prolongado para indicar 0ºC “lee el sensor nuevamente

subzero: b5 = b0-128 for b6 = 1 to b5 sound 0,(120,5,0,50)

“factor de corrección del sensor cuando lee temperaturas negativas

next b6 goto tempds


“más beeps alarmantes de congelación ya que ahora estamos por debajo del pun to de congelación “lee el sensor nuevamente

Transmisión de Datos de UHF Un resistor colocado en serie de 1kΩ oscurece el LED suficientemente para reducir el drenaje de batería, asegurando no obstante la conmutación confiable, en tanto que la aislación óptica impide que la RF confunda al circuito sensible del PICAXE. Para evitar la sobre-excitación del transmisor, el audio de la salida 0 del PICAXE se envía mediante un capacitor colocado en serie de 100nF, valor que se encontró adecuado. Un zumbador piezoeléctrico local, conectado a este canal, permite que los sonidos salientes también sean convenientemente oídos y por supuesto el brillo del LED blanco indica que el equipo transmisor está transmitiendo normalmente.

Reducción de la Potencia Consumida por el Sensor

El sensor DS18B20 normalmente puede consumir varios mA, aunque no se lo esté leyendo. Si está en marcha un tiempo extendido de reposo en el que el mismo PICAXE consume µA, es un derroche tener un consumo elevado del sensor. Dado que el 08M tiene un canal de salida de reserva, existe una técnica para reducir enormemente el consumo de corriente. El DS18B20 en sí mismo está controlado por la salida 4 del PICAXE que lo activa justo antes de que necesite leerlo. No se notó ningún tiempo importante de precalentamiento del sensor, aunque se suministró un breve período de establecimiento en el código de progra-

mación. Todavía queda mucha memoria en el 08M y es factible entonces una extensión para interrupciones (para indicar un valor inesperado) o para el almacenamiento de datos. Incluso se podría usar un plan de almacenamiento y envío, de manera que todo un paquete de valores se podría enviar en un intervalo predeterminado. Construcción

Se recomienda que construya este circuito en una plaqueta de experimentación o protoboard donde no hay que soldar. Si anteriormente ha construído proyectos con PICAXE, el conexionado de éste debería ser una tontería. ¡Hasta la próxima! ✪


MONTAJE

Dimmer Digital con PIC a Control Remoto Recientemente, conversando con un estudiante joven, seguramente del último año de preparatoria, me dijo que necesita- ba un IC 741. Pensé en el bien conocido amplificador operacional LM741 y me atreví a preguntarle para qué lo quería. Me dijo que estaba por diseñar un detector de cruce por cero en una línea de 127 VCA (en Argentina es 220V) porque intentaba hacer un DIMMER. De ahí surge este proyecto.

Autor: Wilfrido Bonilla

V

aya... desde mis años de estudiante que no volvía a recordar los DIMMERS!!! Le sugerí a un amigo que utilizara un PIC para construir uno. -¿Un PIC? - Exclamó, abriendo los ojos. Me dijo que le preocupaba la fuente de alimentación, porque tendría que ser de 5VDC y también que se necesitaría una fuente que sería muy grande. Le sugerí un capacitor de un microfarad. -¿Un capacitor? - Abrió más grandes los ojos. Bueno, si quieres podrías controlar tu DIMMER con Infrarrojos -¿Todo eso? - Respondió incrédulo. Sí, y le puedes poner memoria para que al encender, siempre te dé la misma intensidad de luz. -¡En mi clase me pidieron un control con LM741 y solamente necesito un dimmer!- -Está bien... entiendo que un PIC es mucho..., pero un Ingeniero debe mantener la mente abierta y soñar un poco.

Presentamos un circuito de gran utilidad para el control de la intensidad lumi- nosa de lámparas incandescentes: El DIMMER digital con PIC.

Este circuito, basado en el microcontrolador PIC12F675, puede ser controlado de manera remota mediante un control infrarrojo para aumentar o disminuir la intensidad, o bien encender o apagar una lámpara incandescente de hasta 200W en 127VCA.

Teoría de Operación

Este circuito está basado en el microcontrolador PIC12F675 y su función básicamente es controlar, mediante una interfase de potencia adecuada, la intensidad con la que brilla una lámpara incandescente, o bien controlar la potencia en una carga resistiva de CA. Utilizando comandos o instrucciones por medio de ondas de luz infrarroja enviadas por un control remoto, el microcontrolador tomará la acción de subir o bajar la intensidad, o bien prender o apagar la lámpara.

Figura 1

Etapa de Potencia

Primeramente hay que tomar en


cuenta que la corriente alterna tiene una forma senoidal, con semiciclos positivos y negativos. El “truco”, detrás del control de potencia en esta aplicación, está en controlar la fracción o parte de cada semiciclo de la corriente alterna que se le aplica a la carga. Cuando conectamos una carga directamente al tomacorriente, ésta recibe la totalidad de CA por lo que opera a su máxima potencia. Por otro lado, si sólo se le aplica una fracción de cada semiciclo a la carga, ésta lo manifiesta como menos potencia disipada o lo que en una lámpara incandescente se manifestaría como menos intensidad de luz emitida. Lo que nosotros vamos a hacer es recortar el tiempo al cual la carga es expuesta a cada semiciclo de la tensión de línea. Vea la figura 1. Pensando en un dispositivo de potencia que pueda conducir la corriente en ambas fases de la corriente alterna y que pueda ser controlado por el PIC, nos viene a la mente el TRIAC. Este contiene dos rectificadores controlados de silicio (SCR) conectados entre sí con sus dos compuertas unidas. Para que el TRIAC conduzca la corriente, se requiere aplicar una señal de disparo a su compuerta. En esta aplicación dicha señal será controlada por el microcontrolador. Observando la forma de onda del vol-

Dimmer Digital con PIC taje senoidal, se puede notar que la ten- des se debe conectar una resistencia exsión cambia de dirección cada vez que terna en serie con la entrada para limitar cruza por cero Volts. En otras palabras, el la corriente. cruce por cero es el inicio de una nueva En la presente aplicación requerimos fase, y es nuestro punto de referencia pa- detectar el cruce por cero del voltaje de líra controlar el disparo de la compuerta del nea. El voltaje de línea presenta voltajes TRIAC. Considerando que la frecuencia muy por encima de VDD y muy por debanominal de la corriente alterna es de 60Hz jo de VSS, estamos hablando de una ten(50Hz en Argentina), el período de la se- sión nominal de 220V ó 110V, contra los ñal es: 5V de VDD que requiere el PIC. Eligiendo un valor de resistencia adecuada para conectarla en serie con la en1 1 = = 16 .66 ms T = trada del PIC, se puede aplicar la tensión F 60 Hz de 127V AC a 60Hz a una de las entradas del PIC de forma segura sin dañarlo. Luego, entonces, cada semiciclo dura Probando mediante software de for0.8333ms. Debemos fraccionar ese tiem- ma alternada la entrada, es decir cuando po en intervalos determinados a partir del cambia de “0” a “1” lógico y “1” a “0” lógicruce por cero y enviar la señal de dispa- co podemos detectar el cruce por cero de ro al TRIAC cuando sea conveniente, de- la tensión de línea con cierto grado de pendiendo de la intensidad deseada. precisión. ¿Qué tan preciso se preguntaSe preguntará el lector ¿cómo detec- rá el lector? Bueno, considerando que la tar el cruce por cero de la señal senoidal?, tensión típica de línea tarda cerca de bien, los microcontroladores PIC tienen 30µs en pasar de 0V a 2V, que es el umen sus entradas una circuitería de protec- bral de detección entre el cero y el uno lóción que consiste en dos diodos: uno co- gico, podemos decir que tendremos un nectado a VSS y otro a VDD. Observe la retardo de segundos en la detección del figura 2. cruce por cero. Gracias a estos diodos de protección Considerando que la capacitancia tíes posible aplicar voltajes por encima de pica de la entrada del PIC es de 5pF, y VDD o bien por debajo de V SS sin que la además sabemos que t = RC, con una reentrada se dañe. Cuando el voltaje en la entrada sea mayor, el diodo conectado a VDD se polariza directamente y hace bajar el voltaje hacia VDD y se presenta una tensión en la entrada de VDD + 0.7V (si la tensión de entrada es mayor a 0.7V que VDD), lo cual es interpretado como un “1” lógico. Por otro lado, cuando el voltaje de entrada sea menor a VSS, el diodo conectado a VSS se polariza directamente y Figura 2 “hace subir” el voltaje hacia V SS, presentando una tensión en la entrada de VSS0.7V, lo cual se interpreta como cero lógiFigura 4 co. De esta manera, cualquier voltaje por encima de VSS será interpretado como “1” lógico y cualquier voltaje por debajo de VSS será interpretado como “0” lógico. Hay que tomar en cuenta que los diodos de protección en las entradas de los PICs tienen sus limitaciones, por lo que si las tensiones en la entrada son muy gran-

sistencia de 6MΩ o menos es adecuada para tener una detección precisa del cruce por cero. Una resistencia de 5MΩ limita la corriente a 36µA si se le aplica una tensión de 127V (suponiendo que ésa es la tensión de red), ya que (figura 3): Vpico

=

Ipico

=

Vrms 2 179 .05V 6

5 * 10 Ω

= 127

2

= 36 µ A

Esta corriente está dentro de los parámetros permitidos de seguridad para la entrada de los PICs.

La Fuente de Alimentación

Pensando en un diseño compacto y barato, la fuente de alimentación para este circuito no utiliza transformador. En la figura 4 vemos cómo se conforma la fuente de alimentación. El circuito se alimenta directo de la línea de 120VCA. Un fusible entre tierra y el neutro protege al circuito contra una eventual descarga. Se recomienda conectar un varistor de 130V como supresor de transitorios entre el neutro y el vivo del tomacorriente (para una red de 110V, el doble para una red de 220V) para proteger la circuitería contra los picos de voltaFigura 3


Montaje LISTA DE MATERIALES

Figura 5

je que se pudieran presentar. La resistencia R1 y el capacitor de 1µF limitan la corriente en el circuito, mientras que los diodos 1N4005 y el capacitor de 330µF rectifican y filtran la corriente para que el diodo zener pueda regular la tensión a 5.1V, necesarios para la alimentación del PIC. La resistencia de 1M sirve para descargar el capacitor cuando el circuito se desconecta de la alimentación. El Control

La parte de control se basa en el microcontrolador PIC16F675, que es un pequeño chip de 8 terminales y entre sus características se destacan las siguientes: - Memoria de Programa de 1K - Memoria Ram de 64 bytes - Memoria EEPROM de 128 bytes - 1 puerto de 6 pines para I/O - Dos timers, uno de 8 bits y otro de16 bits - Interrupción externa - Convertidor Analógico-Digital de 10 bits y 4 canales - Oscilador interno de 4MHz Figura 6

Se eligió este microcontrolador por su bajo costo y altas prestaciones, además de que sólo se requieren tres terminales para controlar la presente aplicación. Veamos el circuito de control en la figura 5. El microcontrolador y el sensor infrarrojo se alimentan de los 5V suministrados por la fuente de alimentación sin transformador mostrada anteriormente. El sensor infrarrojo recibe las señales de luz infrarroja moduladas a 38KHz, que es el estándar de la mayoría de los controles remoto comerciales, y las envía demoduladas al PIC, en términos de unos y ceros lógicos. La señal proveniente del control remoto está codificada en pulsos, lo que significa que dependiendo la duración de un pulso es su valor de información, 1 o 0. Vea la figura 6. Dependiendo de la palabra binaria recibida, el microcontrolador toma una acción controlada por software que puede ser subir o bajar la intensidad, o bien encender y apagar la luz. Esto lo hace controlando la señal de disparo de la compuerta del TRIAC, que como se mencionó, dependiendo la porción de cada semiciclo de la tensión de línea que se le aplica a la lámpara, es la intensidad con la que ésta ilumina. El PIC está programado

Figura 7

Figura 8

1 Resistencia de 47Ω 1 Resistencia de 470Ω 1 Resistencia de 1M Ω 1 Resistencia de 5,6MΩ 2 Diodos 1N4005 1 Diodo Zener de 5.1V 1 Diodo 1N4148 1 Capacitor electrolítico de 1µF x 250V 1 Capacitor electrolítico de 1000µF x 25V Circuitos integados 1 PIC12F675 programado 1 L4008L6 1 Sensor Infrarrojo Varios: placa de circuito impreso, cables, estaño, etc. para que por el pin GP4 se controle la señal de disparo del TRIAC. Esto, como se puede apreciar, lo hace a través de una resistencia de 470 Ohm y un diodo de alta velocidad 1N4148. El TRIAC puede ser el L4008L6 o bien el TIC206D. La característica de este tipo de TRIACs, que permite la conexión no aislada con el PIC, es aquella que se le conoce como “gate sensitive” o compuerta sensible, con la cual es posible disparar el TRIAC con tensiones pequeñas. Se deben tomar las precauciones necesarias si se desea experimentar con este circuito, ya que se manejan tensiones elevadas. Este circuito representa una forma barata y sencilla de implementar un DIMMER a control remoto. Este circuito puede funcionar con un control remoto de televisión estándar o bien puede fabricar uno propio para que no interfiera con otros aparatos. Esté pendiente, estimado lector, de próximos artículos donde trataremos sobre cómo fabricar un control remoto infrarrojo propio para el DIMMER digital con PIC. En las figuras 7 y 8 vemos el aspecto del circuito impreso de nuestro proyecto. Hasta la próxima.


✪

Mediante gráficos y explicaciones, paso a paso aprenderemos a “configurar una red” de computadoras, a efectuar el cableado de dicha red y al armado de sus conectores en cada tipo de cable. También se da una “introducción” al tema explicando los pasos a seguir en las versiones de Windows más empleadas en la actualidad. Esta obra, que es el tomo Nº 32 de la Colección Club SE se encuentra en los mejores puestos de venta de Argentina.

CONFIGURACIÓN DE UNA

RED INALÁMBRICA

La mayoría de los equipos actuales (sobre todo los portátiles) poseen placa de red inalámbrica. Una red inalámbrica posibilita la conexión de dos o más equipos entre sí, sin la necesidad de utilizar cables. A modo de guía práctica, a continuación mostraremos los pasos a seguir para conectar una estación de trabajo a una red inalámbrica de área local, utilizando el protocolo “W i-Fi” (en inglés: “Wireless Fidelity”). Wi-Fi, es un protocolo que maneja el estándar IEEE 802.11 pero que, a través del tiempo, ha ido manejando diferentes velocidades. Las principales características de esta red son: * La red ucción del cab leado facilita su ins- talación, disminuyendo el tiempo de armado y c o n f ig u r a c i ó n .

* C o m o l a c o n e x i ó n se h a c e a t r a v és d e radiofrecuencia, podemos conectar zonas en las que no p od amo s llega r fácilmente utilizando cableado, ya sea por costo o por ubica- ción. * Permite la transmisión en tiempo real a usuarios con b ajo costo y ma ntenimiento.

Si el equipo ya tiene instalada una placa Wi-Fi sólo resta configurar la red, caso contrario podrá instalar un dispositivo ya sea por USB u otro tipo de Puerto o slot. Para armar la red siga los siguientes pasos:

Figura 27

Figura 28

1 ) Busque el ícono d e redes, que se encuentra en la barra de tareas (figura 27), rápidamente podremos sab er si la má quina tiene la red d es- c o n e c ta d a o n o h a s i d o i n sta l a d a . 2 ) H a g a c l i c k co n e l b o tó n d e r e- cho sobre él para que aparezca la imagen de la figura 28, con varias opciones, de las cuales debemos seleccionar “ver redes inalámbricas disponibles”. 3) En la ventana de conexiones de redes inalámb ricas, seleccione la opción “elegir una red inalámbri- ca”, aparecerá una pantalla como la mostrada en la figura 29. Luego, elija la opción “actualizar lista de redes” con esto po dremo s ver las redes inalámbricas a las cuales tenemos alcance. Aparecerá la ventana como la de la figura 30 que indica que está buscando las redes disponibles. Puede que se demore unos instantes. 4) Para poder continuar, es preciso que haya encontrado una red inalámbrica disponible (figura 31), en nuestro caso el nombre de prue- b a e s “ C A SA H V ” . Lue g o , h a g a click en el botón “conectar”.

Figura 29

Figura 30

5) Le solicitará la clave de red pa ra a cceder a ella (figura 3 2 ). Ten- ga en cuenta que, para conectar dos computadoras deberá usar la misma red (las dos PCs deben tener W i-Fi) y deberá colocar las mismas claves. En caso de querer conectar la computadora a Internet, esto se hará a través de un router inalámbrico el cual deb e estar instalad o (debe seguir las instrucciones dadas por el fabricante que vienen en el manual que acompaña al router). Cuando solicite la clave la introducimos y hacemos click sobre el botón “ conectar” .

Figura 31

Figura 32

Figura 33

6) El asistente de conexión intentará conectar a la red seleccionada (figura 33) y lo logrará si la clave es correcta (figura 34). Si la red ha sido conectada exitosamente, nos indicará que el equipo está conectado a la red.

Figura 34

7 ) Regresamo s a la ba rra d e tareas nuevamente haciendo click con el botón derecho sobre él y seleccionamos la opción “Estado” (f ig u r a 3 5 ). 8) Aparecerá la imagen de la figura 36 “Estado de conexiones de las redes inalám- bricas”, nos muestra las características de la conexión: estado, red, duración, velocidad e intensida d de la señal. 9) Seleccionamos el botón “Propiedades” y nos aparecerá en la misma ventana el adaptador de red que se está utilizando y los tipos de componentes de red (figura 37).

Figura 35

Figura 36

10 ) En la p estaña “ Redes inalámb ricas” indi-

Figura 37

Figura 38

camos que esta conexión que creamos se conecte automá ticamente. Tam bién, p od emos agregar nuevas conexiones, o quitar, o ver las propiedades (figura 38), note que en este ejemplo han a parecido dos redes inalámbricas. 1 1 ) En l a p e sta ñ a “ O p c i o n e s a v a n z a d a s” se pueden definir las configuraciones de los cortafuegos o Firewall, tenemos que definir si la conexión será compartida por otros equi- p o s o n o ( f ig u r a 3 9 ).

CÓMO CONFIGURAR UNA RED EN WINDOWS VISTA

La siguiente explicación se realiza en base al texto publicado por Guillermo Som en http:/ / www.elguille.info. Aquí se explica cómo configurar manualmente la conexión a Internet, para que pueda asignar manualmente direcciones IP a la PC, así como la puerta de enlace y los DNS. Sugerimos que siga los siguientes pasos:

Figura 39

1)Lo primero que debe hacer es mostrar la ventana de configuración de las opciones de la red. Esas opciones se pueden mostrar de varias formas, por ejemplo, pulsando con el botón derecho del mouse en el ícono que hay en el área de notificación de la barra de tareas, tal como se muestra en la figura 40. Se mostrará un menú desde el que debe elegir la opción: Network and Sharing

Figura 40

Figura 41

Center (Centro de redes y recursos compar- tendrá que pulsar sobre la opción: Set up fitidos ). le sharing (configurar el uso compartido de Otra forma consiste en dirigirse al “panel de control”, tanto en el modo vista predeterminada de Windows Vista (ver la figura 41) como en la vista clásica (figura 42), y seleccionar Network and Internet (redes e internet). En el modo “vista predeterminada”, en la opción Network and Sharing Center

archivos), ya que si hace click sobre el link principal le mostrará otra pantalla con más opciones, por supuesto relacionadas con la red local e Internet (note en la figura 41 que está el link principal y dos opciones debajo de él, Ud. debe hacer click sobre la última opción).

2) Una vez desplegada la ventana de Network and Sharing Center (centro de redes y recursos compartidos, figura 43) podrá configurar la dirección IP, la puerta de enlace, los valores DNS y otras cosas.

3) Para configurar los distintos valores IP, haga click en el link que hay en la opción

Manage network connections (admi-

Figura 42

Figura 43

nistrar conexiones de red). Aparecerá la pantalla correspondiente a las conexiones de red donde se mostrará las diferentes conexiones (como mínimo tendrá una). Seleccione la conexión que quiera configurar y haga un doble click o, con el botón derecho del mouse seleccione la opción Properties (propiedades), tal como mostramos en la figura 44. Notará que al pulsar en esta opción se mostrará un aviso de seguridad (vea la figura 45). Esto es una forma de que sepa que “eso que vas a realizar”

puede poner en riesgo al equipo, además de que es una “confirmación” para saber si realmente quiere hacer ese cambio. Lea el mensaje que hay bajo el panel del ícono de seguridad, en el que le dice que si “está seguro” puede continuar (en realidad le dice que si Ud. comenzó esa acción que continúe).

Figura 44

4) Pulse en Continuar, y aparecerá la ventana “típica” de configuración de la conexión, tal como puede ver en la figura 46. Seleccione los protocolos TCP/ IP, busque las opciones que normalmente aparecen en versiones anteriores del W indows que es la que tiene el “v4” después del nombre. Seleccione esa opción y haga click en Properties (propiedades).

Figura 45

5) Se desplegará la pantalla mostrada en la figura 47, introduzca los valores que correspondan con la configuración de su proveedor de Internet y del router que tenga.

Cómo compartir carpetas y ficheros en Windows VISTA Si quiere que se puedan compartir por otros usarios de la red sus carpetas y archivos, seleccione la opción Public folder sharing (acceso público a las carpetas) de las opciones mostradas en el centro de redes y recursos compa rtido s que graficamos en la figura 43. Al pulsar en esa opción (Public folder sharing según la ventana de la figura 43), se

Figura 46

Figura 48

3.

N o p e rm i ti r e l a c ce so a lo s fi ch er o s

Una vez cambiada la opción, haga click en el botón Apply (aplicar), que tiene el símbolo del “escudo de seguridad de Windows”, lo que indica que esa opción requiere permisos del administrador, o lo que es lo mismo, (suponiendo que sea un usuario del grupo de administradores), le pedirá autorización para realizar esa operación, tal como puede ver en la figura 49. De esta manera ya está en condiciones de “utilizar la red” porque ha configurado la conexión para poder navegar por Internet y por otros equipos de la red local. Figura 47

mostrarán varias opciones (figura 48), que son:

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Nota de Redacción:

Gustavo Gabriel Poratti es autor de un “tratado” sobre redes de computadora de más de 900 páginas, muchas de las cuales 2 . Pe rm i ti r q ue lo s u su a ri o s p u ed a n han sido publicadas en Saber Electrónica. Los abrir, modificar y crear ficheros temas que se explican en el tomo 32 de la Colección Club Saber Electrónica fueron seleccionados por el Ing. Horacio Daniel Vallejo quien, además, reaFigura 49 lizó comentarios e introdujo algunos temas no tratados por el autor en su obra original tales como “Configuración de una Red Inalámbrica y Configuración de Red e Internet en Windows Vista” ✪ 1 . Pe rm i ti r q ue lo s u su a ri o s p u ed a n ab rir los ficheros

ROBÓTICA S en so r e s Ex t e rrnn o s d e l o s Ro b o t s ( 2 ) :

Sensores Especiales Hall, Capacitivos, Opticos, Contacto, etc. En la edición anterior comenzamos a explicar los diferentes tipos d e sensores uti lizados en ro bótica, detallando lo s sensores de posición, en este artículo describiremos el funcionamiento de otros sensores que suelen ser empleados para distintas aplicaciones.

Autor de esta Nota: Víctor R. González Fernández, Profesor de Tecnología, Dr. en Física, Ingeniero Téc. de Telecomunicaciones, Investigador de la Universidad de Valladolid, http://cfievalladolid2.net/tecno/cyr_01.

Sensores de Efecto Hall

El efecto Hall relaciona la tensión entre dos puntos de un material conductor o semiconductor con un campo magnético a través del material. Cuando se utilizan por sí mismos, los sensores de efecto Hall sólo pueden detectar objetos magnetizados. Sin embargo, cuando se emplean en conjunción con un imán permanente en la configuración tal como la indicada en la figura 1, son capaces de detectar todos los materiales ferromagnéticos. Cuando se utilizan de dicha manera, un dispositivo de efecto Hall detecta un campo magnético intenso en ausencia de un material ferromagnético en el campo cercano. Cuando dicho material se lleva a la

proximidad del dispositivo, el campo magnético se debilita en el sensor debido a la curvatura de las líneas del campo a través del material. La figura 1 muestra una imagen, tomada de un dibujo original de Wikipedia y modificada para ilustrar este fenómeno y la ubicación de un sensor en un mecanismo. Los sensores de efecto Hall están basados en el principio de una fuerza de Lorentz que actúa sobre una partícula cargada que se desplaza a través de un campo magnético. Esta fuerza actúa sobre un eje perpendicular al plano establecido por la dirección de movimiento de la partícula cargada y la dirección del campo. Es decir, la fuerza de Lorentz viene dada por F = q(v x B), en donde


q es la carga, v es el vector de velocidad, B es el vector del campo magnético y x indica el producto vectorial. Al llevar un material ferromagnético cerca del dispositivo de imán semiconductor disminuirá la intensidad del campo magnético, con la consiguiente reducción de la fuerza de Lorentz y, finalmente, la tensión a través del semiconductor. Esta caída en la tensión es la clave para detectar la proximidad con sensores de efecto Hall. Las decisiones binarias con respecto a la presencia de un objeto se realizan estableciendo un umbral de la tensión fuera del sensor. Además, la utilización de materiales semiconductores permite la construcción de circuitos electrónicos para amplificación y detección

Sensores Especiales para Robots directamente en el propio Figura 1 sensor, con lo que se reduce el tamaño y el costo del mismo. Sensores Capacitivos

A diferencia con los sensores inductivos y de efecto Hall que detectan solamente materiales ferromagnéticos, los sensores capacitivos son potencialmente capaces (con diversos grados de sensibilidad) de detectar todos los materiales sólidos y líquidos. Como su nombre indica, estos sensores están basados en la detección de un cambio en la capacidad inducido por una superficie que se lleva cerca del elemento sensor. La figura 2 muestra el circuito de un sistema que emite sonido cuando se detecta la proximidad de un objeto, en base a la inclusión de un sensor capacitivo. El elemento sensor es un condensador constituido por un electrodo sensible y un electrodo de referencia. Estos electrodos pueden ser, por ejemplo, un disco y un anillo metálicos separados por un material dieléctrico. Una cavidad de aire seco se

suele colocar detrás del elemento capacitivo para proporcionar aislamiento. El resto del sensor está constituido por circuitos electrónicos que pueden incluirse como una parte integral de la unidad, en cuyo caso suelen estar embebidos en una resina para proporcionar soporte mecánico y sellado. La figura 3 muestra algunos mo-

delos comerciales de sensores capacitivos Hay varios métodos electrónicos para detectar la proximidad basados en cambios de la capacidad. Uno de los más simples incluye el condensador como parte de un circuito oscilador diseñado de modo que la oscilación se inicie solamente cuando la capacidad del sensor sea superior a un valor umbral preestablecido. La iniciación de la oscilación se traduce luego en una tensión de salida, que indica la presencia de un objeto. Este método proporciona una salida binaria, cuya sensibilidad de disparo dependerá del valor umbral. La capacidad varía como una función de la distancia para un sensor de proximidad basado en los conceptos anteriores. Es de interés destacar que la sensibilidad disminuye mucho cuando la distancia es superior a unos pocos milímetros y que la forma de la curva de respuesta depende del material objeto de detección. En condiciones normales, estos sensores son accionados en un modo binario, de modo que un cambio en la capacidad mayor que en un umbral preestablecido

Figura 2


Curso de Robótica T indica la presencia de un objeto, mientras que los cambios por debajo del umbral indican la ausencia de un objeto con respecto a los límites de detección establecidos por el valor de T.

Figura 3

Sensores Ultrasónicos

La respuesta de todos los sensores de proximidad hasta ahora examinados depende, en gran medida, del material objeto de la detección. Esta dependencia puede reducirse mucho utilizando sensores ultrasónicos (figura 4). En la estructura de un transductor ultrasónico típico utilizado para detección de proximidad el elemento básico es un transductor electroacústico, frecuentemente del tipo cerámico piezoeléctrico. La capa de resina protege al transductor contra la humedad, polvo y otros factores ambientales y también actúa como un adaptador de impedancia acústica. Puesto que el mismo transductor se suele utilizar para la transmisión y la recepción, un amortiguamiento rápido de la energía acústica es necesario para detectar objetos a pequeña distancia. Esta operación se realiza proporcionando absorbedores acústicos y desacoplando el transductor de su receptáculo. Este último está diseñado de modo que produzca un haz acústico estrecho para una eficaz transferencia de energía y una mejor direccionalidad de la señal. Sensores de Proximidad Opticos

Los sensores de proximidad ópticos son similares a los sensores ultrasónicos en el sentido de que detectan la proximidad de un objeto por su influencia sobre una onda propagadora que se desplaza desde un transmisor hasta un receptor. Uno de los métodos más utilizados para de-

Figura 4

tectar la proximidad por medio de ópticos se muestra en la figura. Este sensor (figura 5) está constituido por un diodo emisor de luz de estado sólido (LED), que actúa como un transmisor de luz infrarroja y un fotodiodo de estado sólido que actúa como el receptor. Los conos de luz formados enfocando la fuente y el detector en el mismo plano se intersectan en un volumen largo en forma de lápiz. Este volumen define el campo de opera-


ción del sensor, puesto que una superficie reflectora que intersecta el volumen se ilumina por la fuente y es vista simultáneamente por el receptor. Dicho de otro modo, una superficie localizada en cualquier lugar en el volumen producirá una lectura. Aunque es posible calibrar la intensidad de estas lecturas como una función de la distancia para características reflectoras y orientaciones del objeto conocidas, la aplicación típica está en un modo en donde una señal bi-

Sensores Especiales para Robots Figura 5

naria recibe una intensidad de luz superior a un valor umbral. Sensores de Contacto

Estos sensores se utilizan en robótica para obtener información asociada con el contacto entre una mano manipuladora y objetos en el espacio de trabajo. Cualquier información puede utilizarse, por ejemplo, para la localización y el reconocimiento del objeto, así como para controlar la fuerza ejercida por un manipulador sobre un objeto dado. Los sensores de contacto pueden subdividirse en dos categorías principales: Figura 6

binarios analógicos

Los sensores binarios son esencialmente conmutadores que responden a la presencia o ausencia de un objeto. Por el contrario los sensores analógicos proporcionan a la salida una señal proporcional a una fuerza local. Sensores binarios: Los senso-

res binarios son dispositivos de contacto tales como micro interruptores. En la disposición más simple, un conmutador está situado en la superficie interior de cada dedo de una mano de manipulación. Este tipo de detec-

ción es de utilidad para determinar si una pieza está presente entre los dedos. Desplazando la mano sobre un objeto y estableciendo secuencialmente contacto con la superficie, también es posible centrar la mano sobre el objeto para su agarre y manipulación. Sensores de contacto binarios múltiples pueden emplearse, en la superficie interior de cada dedo, para proporcionar información táctil. Además, suelen estar montados en las superficies exteriores de una mano de manipulación para proporcionar señales de control de utilidad para guiar la mano a través de todo el espacio de trabajo. Este último modo de detección por contacto es análogo al que los seres humanos sienten cuando se desplazan a través de un recinto completamente oscuro. Sensores analógicos: Un sen-

sor de contacto analógico es un dispositivo cuya salida es proporcional a una fuerza local. El más simple de estos dispositivos está constituido por una varilla accionada por resorte que está mecánicamente enlazada con un eje giratorio, de tal manera que el desplazamiento de la varilla debido a una fuerza lateral da lugar a una rotación proporcional del eje. La rotación se mide luego, de manera continua, utilizando un potenciómetro, o de forma digital, con el uso de una rueda de código. El crecimiento de la constante del resorte proporciona la fuerza que corresponde a un Saber Electr óni ca

Curso de Robótica desplazamiento dado. En los últimos años se ha dedicado un esfuerzo considerable al desarrollo de conjuntos de detección táctil, capaces de proporcionar una información de contacto sobre un área más amplia que la proporcionada por un sensor único. El empleo de estos dispositivos se ilustra en la figura 6, que muestra una mano de robot en la que la superficie interior de cada dedo ha sido recubierta con un arreglo táctil de detección. Las placas detectoras exteriores suelen ser dispositivos binarios. Aunque pueden formarse matrices de detección utilizando sensores individuales múltiples, una de las soluciones más prometedoras a este problema consiste en utilizar una matriz de electrodos en contacto eléctrico con un material conductor dúctil (por ejemplo, sustancias basadas en grafito) cuya resistencia varía como una función de la compresión. En estos dispositivos, que suelen denominarse pieles artificiales, un objeto que presiona contra la superficie produce deformaciones locales que se miden como variaciones continuas de la resistencia. Estas últimas se transforman con facilidad en señales eléctricas, cuya amplitud es proporcional a la fuerza que se aplica en cualquier punto dado sobre la superficie del material.

son cubiertas por un material elástico con una superficie interior reflectante. El resto de la célula es de un material no reflectante. El cambio en la reflexión interior de luz es detectado por el sensor y se produce una señal que informa al operador de contacto. Cuanto mayor sea la presión, mayor es el cambio en la reflexión. Así, puede "sentirse" la presión utilizando circuitería analógica. Si se desea únicamente una indicación de contacto, un sensor de umbral puede ser incluido en la electrónica. Todos los sensores de contacto mencionados hasta ahora se refieren a medidas de fuerzas normales a la superficie del sensor, aunque la medida del movimiento tangencial para determinar el deslizamiento es otro aspecto importante de la detección de contacto. Detección de Fuerza y Torsión

Los sensores de fuerza y de torsión se utilizan principalmente para medir las fuerzas de reacción desarrolladas en la superficie de separación entre conjuntos mecánicos. Los métodos principales para realizar esta operación son los de detección de articulación y muñeca. Un sensor de articulación mide los componentes cartesianos de la fuerza y de la torsión que actúan sobre una articulación de robot y la suma de forma vecEl Sensor de Presión torial. Para una articulación impulsada por un motor de corriente contiSe puede utilizar un sensor de nua, la detección se realiza simplepresión para la retroalimentación mecánica de una mano, para controlar la fuerza de agarre, indicación sensible de cuando la mano sujeta un ob jeto. Un sensor óptico de presión consiste en una superficie dividida en células por particiones opacas. Una fibra óptica trae luz a cada célula; la luz es emitida por un diodo u otra fuente. Otra fibra lleva luz de la célula a un sensor; por ejemplo, un fotodiodo o fototransistor. Las células Saber Electr óni ca

mente midiendo la corriente del inducido. Los sensores de muñeca están montados entre la extremidad de un brazo del robot y el actuador final. Están constituidos por galgas de deformaciones que miden la desviación de la estructura mecánica debida a fuerzas exteriores. Los sensores de muñeca son pequeños, sensibles, de poco peso (aproximadamente 300 gramos) y de un diseño relativamente compacto, del orden de 10 cm de diámetro total y de 3cm de espesor. Para poder reducir la histéresis y aumentar la exactitud en la medida, el hardware se suele construir a partir de una pieza mecánica maciza, que suele ser de aluminio. Por ejemplo, el sensor mostrado en la figura 7 utiliza ocho pares de galgas de deformaciones de semiconductores montadas en cuatro barras de deflexión (una galga a cada lado de una barra de deflexión). Las galgas en los extremos abiertos opuestos de las barras de deflexión están cableadas, de manera diferencial, a un circuito potenciométrico, cuya tensión de salida es proporcional a la componente de la fuerza normal al plano de la galga de deformación. La conexión diferencial de las galgas de deformación proporciona una compensación automática de las variaciones en la temperatura. Sin embargo, se trata solamente de una compensación de primer orden aproximada. Puesto que los ocho pares de galgas de deformación están Figura 7

Sensores Especiales para Robots orientados en sentido normal a los ejes x, y, z del sistema de referencia, las tres componentes del momento M pueden determinarse sumando y restando adecuadamente las tensiones de salida, respectivamente. La mayoría de los sensores de fuerza de muñeca funcionan como transductores para transformar las fuerzas y los momentos ejercidos en la mano en desviaciones o desplazamientos medibles en la muñeca generados por el sensor de fuerza no afecten a la exactitud del posicionamiento del manipulador. Por consiguiente, las especificaciones del rendimiento pueden resumirse como siguen:

gidez asegura que las fuerzas perturbadoras se amortigüen rápidamente para permitir lecturas exactas durante cortos intervalos de tiempo. Además, reduce la magnitud de las desviaciones de una fuerza / momento aplicado, lo que puede añadirse al error de posicionamiento de la mano.

la distancia entre la mano y el sensor, se reduce el brazo de la palanca para las fuerzas aplicadas en la mano. Linealidad. Una buena linealidad

entre la respuesta de los elementos detectores de la fuerza y las fuerzas / momentos aplicados permite resolver la fuerza y los momentos mediante Diseño compacto. Este diseño simples operaciones matriciales. asegura que el dispositivo no restrin ja el movimiento del manipulador en Baja histéresis y rozamiento in- un área de trabajo con poco espacio terno. El rozamiento interno reduce libre. Con el sensor de fuerza com- la sensibilidad de los elementos depacto, es importante colocar el sen- tectores de la fuerza porque las fuersor lo más próximo posible a la herra- zas tienen que superar este rozamienta para reducir el error de posi- miento, o fricción, antes de que puecionamiento como consecuencia del da obtenerse una desviación medigiro de la mano en pequeños ángu- ble. Produce también efectos de hisAlta rigidez. La frecuencia natu- los. Además, es deseable medir una téresis que no reestablecen los disral de un dispositivo mecánico está fuerza / momento de la mano lo más positivos de medida de la posición a relaciona con su rigidez; así, la alta ri- grande posible; así, al hacer mínima sus lecturas originales. ✪


Saber Electrónica N° 242 Edición Argentina

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