EDICION ARGENTINA
Año 23 - Nº 272
MARZO 2010
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ARTICULO DE TAP TAPA A Los secretos de las pantallas de plasma. Qué son y cómo funcionan
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MONTAJES Expansor de escala Baliza de potencia para el auto Sonar medidor de distancias Osci Oscilo losc scop opio io por por USB USB de 40MH 40MHz. z. Sépt Séptim ima a part parte e Estr Estruc uctu tura ra del del soft softwa ware re conc conclu lusi sión ón
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MICROCONTROLADORES Sugerencias para el uso de los módulos capture, compare y PWM en los microcontroladores de 8 pines de Microchip (Parte 4 Combinación de módulos compare y capture)
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CUADERNO DEL TECNICO REPARADOR REPARADOR Pantallas de plasma. Fallas que no detecta el BUS del equipo
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MANUALES TECNICOS Mantenimiento y liberación de teléfonos celulares. Actualización, jailbreak de iPhone con diferentes OS
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AUDIO Generadores de audio y de funciones
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LIBRO DEL MES CLUB SE Nº 62. HDTV & TDT. La televisión analógica versus la televión digital
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TECNOLOGIA DE PUNTA DVI. Digital Visual Inter fase
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AUTO ELECTRICO Descripción de una interfase OBDII con ELM327. Interpretación Interpretación de los comandos OBD. Hablando al vehículo Distribución en Capital Carlos Cancellaro e Hijos SH Gutenberg 3258 - Cap. 4301-4942
Distribución en Interior Distribuidora Distribuidora Bertrán S.A.C. Av. Vélez Sársfield 1950 - Cap.
I m p resión: IMPRE SIONE S BA RRACAS S.A. - Osva ldo Cruz 3091 - Cap ital Fede ral- B s.As. - Ar g e n t i n a
Uruguay RODESOL RODESOL SA Ciudadela 1416 - Montevideo 901-1184
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Publicación adherida a la Asociación Argentina de Editores de Revistas
EDICION ARGENTINA - Nº 272
DEL DIRECTOR AL LECTOR
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Ing. Horacio D. Vallejo Vallejo Producción
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Federico Prado Luis Horacio Rodríguez Peter Parker Juan Pablo Matute En este número:
Ing. Alberto Picerno Pablo Hoffman Martín Szmulewicz Anibal Reinoso Walter Luis Nuñez Ariel Matías Gonzalez EDITORIAL QUARK S.R.L.
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UNA NUEV UEVA A SEC SECCIO CION N, UN NUEVO BENEFICIO Bien, amigos amigos de de Saber Electrónica, nos en - contramos nuevamente en las páginas de nuestra revista predilecta para compartir las novedades del mundo de la electrónica. Hace 2 años lanzamos una colección llamada “Yo Puedo Hacerlo” y estaba previsto que sólo tenga 6 volúmenes. Cada ejemplar posee un CD y un pequeño manualcito de lectura rápida sobre un tema específico, cuya función es “alentar” al lector a que haga determinadas tareas relacionadas con el tema que se está tratando. Así por ejemplo, el primer número enseña a ver la TV por Internet y alienta al lector a que explore este tema y le permite instalar 11 programas con licencia full por un año para que pueda ver más de 600 canales de todo el mundo en español. Así se fueron sucediendo los temas y, debido a la demanda de nuestros lectores, decidimos ampliar la cantidad de temas y, por lo tanto, la edición de más tomos. El costo de venta de estos paquetes es de $29 y en muchos casos se incluyen licencias full, conseguidas a través de acuerdos logrados con distintas empresas. Ya llevamos 24 tomos y creemos que serán muchos, razón por la cuál decidimos brindarle a Ud., lector, y a todos los que coleccionan nuestra querida revista, la oportunidad de tener este material sin cargo adicional. Desde este número, en Saber Electrónica incluimos una nueva sección llamada: “Manuales Técnicos”, en ella todos los meses publicaremos una Guía de “Yo Puedo Hacerlo” y claves para que pueda descargar de nuestra web el CD correspondiente para que no tenga que “pagar” los $29 pesos que cuesta si tuviera que comprarlo por separado. ¿Y cuál es el costo de la descarga? ¡NO TENDRA QUE PAGAR NADA! creemos que los lectores de Saber Electrónica tienen que tener la posibilidad de contar con todo el material que podamos brindarle. El CD que podrá descargar, solamente estará disponible durante el mes de edición de la revista y podrá bajarlo en módulos diarios para evitar que el sitio colapse (si miles de lectores tuvieran que descargar 650MB en un solo día seguramente n u e s t ro portal colapsaría). Obviamente, el producto completo también estará disponible en quioscos (por si Ud. no quiere tomarse la molestia de bajar el CD en partes o por si Ud. quiere tener las guías por separado sin tener que mutilar la revista) pero, en ese caso, tendrá que pagar a su canillita amigo los $29 que cuesta un tomo de la colección Yo Puedo Hacerlo. Como puede apreciar, es un beneficio más que brindamos a nuestros lectores, con esto aseguramos tener una comunicación más fluida con los socios del Club SE que ingresen a nuestra web y que Ud. siga considerando a Saber Electrónica “Su Revista Predilecta”. Hasta el mes próximo!!! Ing. Horacio D. Vallejo
A RTÍCULO DE T APA
GRATIS DESCARGUE LIBRO COMPLETO, GUIAS DE REPARACION, MANUALES Y VIDEOS La oferta de televisores de alta definición es cada vez mayor. A los primeros plasmas se sumaron los convencionales de LCD y los actuales a LED; sin embargo en América Latina, al momento de escribir esta nota, más del 60% de los consumi - dores que poseen estos equipos, tienen televiso - res de plasma lo que indica que a la hora de tener que realizar servicio a estos equipos, el técnico saber que 6 de cada 10 televisores que llegan a su taller son de plasma. Atentos a este hecho, en esta nota explicaremos el funcionamiento de las pantallas de plasma. En principio vamos a indi - car qué significa esa palabra y luego desmitifica - remos a estos equipos, ya que otros equipos comunes funcionan en base a gases en estado plasmático. Explicaremos el funcionamiento de una pantalla de plasma LG como ejemplo repre - sentativo del conjunto, por ser una de las más comunes en nuestro gremio. Autor: Ing. Alberto H. Picerno
Introducción
Para explicar cómo funciona una pantalla de Plasma necesitamos primero saber cómo funciona una celda de plasma y para saber cómo funciona una celda primero debemos saber qué es el estado plasmático de la materia. Más adelante deberemos indicar cómo se modifica una celda básica para convertirla en una celda útil para nuestra pantalla, ya que la celda básica puede generar luz; pero nosotros necesitamos que genere un determinado tipo de luz o mejor dicho tres tipos de luz: roja, verde y azul.
Para empezar creo que es interesante saber por qué se buscó una nueva tecnología existiendo ya una tecnología que podía cumplir las mismas funciones. En efecto, las pantallas LCD vienen cumpliendo sus funciones desde hace ya muchos años. Las pantallas LCD comenzaron su función como pequeños display alfanuméricos, que no tiene nada que ver con la función que estamos analizando. Su primer uso masivo fueron los relojes. Es decir que nació como una tecnología de pequeñas dimensiones y así se desarrolló durante muchos años. Como pantalla de imágenes en movimiento recién entró en la industria formando parte de Saber Electrónica
Artículo de Tapa pequeños TV color de baja definición. Podríamos decir que se recibieron de verdaderas pantallas recientemente cuando comenzaron a fabricarse las PCs portátiles que originalmente tenían pantallas de 10”. Su siguiente escalón fueron los monitores de PC de 15”, luego de 17 y recién allí comenzaron a ser económicas las pantallas más grandes de 23” y en los últimos dos años pudieron competir en precio las pantallas de 33 y 43”. Las pantallas de plasma realizaron el camino inverso. Nacieron grandes y aún hoy es muy difícil encontrarlas en tamaños menores a 29” debido a que se hace muy complejo construir celdas de plasma pequeñas.
¿Quién va a ganar la batalla final, la pantalla de LCD o la de plasma? Es una pregunta común de mis lectores (que implícitamente quiere decir, no quiero estudiar una tecnología y la respuesta es siempre la misma: ninguna de los dos tecnologías. En efecto, es muy probable que el LCD mate al plasma en cuanto pueda reducir un poco más los precios; pero la tecnología de OLED seguramente se va a imponer sobre el LCD debido a sus ventajas en cuanto a peso flexibilidad y economía. Esto significa que debemos espantar a nuestros fantasmas mentales y estudiar todos las tecnologías. Piense que en realidad sólo cambia la pantalla y sus circuitos de excitación que suelen estar incluidos en la misma pantalla, el 90% del TV es siempre igual.
El Electrón Como Partícula y Como Onda
Seguramente Ud. recordará la lámina del átomo que mostraba el profesor de física de su escuela secundaria. Un núcleo macizo con protones y neutrones y electrones girando a su alrededor. En épocas pasadas se mostraba ese modelo como real aunque los profesoras sabían muy bien que era solo una representación de lo que llamaban la teoría corpuscular de la materia. Era un modelo cómodo para estudiar la mayoría de los fenómenos físicos relacionados con la circulación y emisión de electrones y que aún hoy en día se sigue usando. Pero no es un modelo real. Si se le saca una fotografía a un átomo de helio (dos protones, dos neutrones y dos electrones) la imagen resultante se puede observar en la figura 1. En realidad se tomaron varias microfotografías desde diferentes distancias. Como se puede observar, la aproximación modifica la forma debido a que una ley de la física atómica dice que el instrumento de medida siempre modifica la realidad a medir. Como vemos, ni de lejos ni de cerca se observa nada parecido a una pequeña esfera que representa a los dos electrones del átomo. Sólo Saber Electrónica
Figura 1
existe algo difuso por donde circularían los electrones, pero los electrones en sí brillan por su ausencia. Y poder vislumbrar protones y neutrones dentro del núcleo ya es un esfuerzo de imaginación.
¿Pero por qué una fotografía no nos muestra algo parecido al átomo clásico? Simplemente porque las partículas y sobre todo el electrón tienen una dualidad en su comportamiento. Son partículas cuando se mueven a alta velocidad y ondas cuando lo hacen a baja velocidad. A alta velocidad pueden chocar e impulsar a otras partículas como si fueran una bola de billar; con masa y traslación de materia. A baja velocidad puede transportar energía como una onda electromagnética, que genera tensión en una antena sin mover la maza de aire existente entre la antena transmisora y la receptora, e inclusive puede circular en el vacío absoluto.
Los Estados de la Materia y el Movimiento Browniano
En la escuela secundaria nos explican también que existen tres estados de agregación de la materia: el sólido el liquido y el gaseoso. Pero en realidad la materia se nos presenta en muchas fases o estados, todos con propiedades y características diferentes, y aunque los más conocidos y observables cotidianamente son los tres mencionados. Los otros estados son observables en condiciones extremas de presión y temperatura. En física y química se observa que, para cualquier cuerpo o estado material, modificando las condiciones de temperatura y/o presión, pueden obtenerse distintos estados o fases de agregación, denominados estados de agregación de la materia, relacionadas con las fuerzas de unión de las partículas (moléculas, átomos o iones) que constituyen la materia. El estado sólido se produce a baja temperatura. Los cuerpos mantienen sus átomos entrelazados formando
Artículo de Tapa generalmente estructuras cristalinas, lo que confiere al cuerpo la capacidad de soportar fuerzas sin deformación aparente. Son, por tanto, agregados generalmente duros y resistentes. En el sólido hay que destacar que las Fuerzas de Atracción son mayores que las Fuerzas de Repulsión y que la presencia de pequeños espacios intermoleculares caracterizan a los sólidos dando paso a la intervención de las fuerzas de enlace que ubican a los átomos o moléculas en una forma geométrica definida. El estado sólido presenta las siguientes características: Volumen y forma definidos, resistentes a fragmentarse, no fluyen. Son incomprimibles. Sus moléculas forman una red cristalina perfectamente definida y sólo tienen un movimiento vibratorio mínimo alrededor de su punto de equilibrio. Este movimiento vibratorio fue estudiado por un científico llamado Brown y se denomina movimiento Browniano. La magnitud de este movimiento es función directa de la temperatura comenzando a -273ºC en donde desaparece del todo. El estado líquido se caracteriza porque el sólido va descomponiéndose a medida que aumenta la temperatura hasta que desaparece la estructura cristalina, alcanzando el estado líquido. Característica principal de este estado es la capacidad de fluir y adaptarse a la forma del recipiente que lo contiene. En este caso, aún existe cierta ligazón entre los átomos del cuerpo, aunque mucho menos intensa que en los sólidos. Los cuerpos en el estado líquido presenta las siguientes características: No poseen una forma definida sino que adoptan la forma del recipiente que los contiene, con el frío se comprimen (excepto el agua), fluyen a través de pequeños orificios. En los líquidos el movimiento browniano es mayor que en los sólidos, siendo ésa la razón que hace desaparecer la estructura cristalina. Son incomprimibles. Incrementando aún más la temperatura se alcanza el estado gaseoso. Los átomos o moléculas del gas se encuentran virtualmente libres vibrando y chocando con los átomos vecinos de modo que son capaces de ocupar todo el espacio del recipiente que lo contiene, aunque con mayor propiedad debería decirse que se distribuye por todo el espacio disponible. El estado gaseoso presenta las siguientes características: Los cuerpos gaseosos no tienen forma definida sino que ocupan todo el volumen de los recipientes cerrados que los contienen. Pueden comprimirse aún con presiones bajas. Muchos físicos reconocen el cuarto estado de la materia, además de los tres clásicos, sólido, líquido y gaseoso. Si se sigue incrementando la temperatura el movimiento browniano genera choques tan intensos que los átomos se rompen, y el cuerpo queda formado por electrones negativos e iones positivos (átomos que han perdido electrones y que están moviéndose libremente). Existen otros modos de romper las órbitas de los electroSaber Electrónica
nes que permiten generar el estado plasmático de la materia como por ejemplo los campos eléctricos intensos. En la atmósfera, cualquier átomo que pierde un electrón (cuando es alcanzado por una partícula cósmica rápida por ejemplo) lo recupera pronto o atrapa otro de un átomo vecino. Pero a altas temperaturas, como en el Sol, es muy diferente. Cuanto más caliente está el gas, más rápido se mueven sus moléculas y átomos, y a muy altas temperaturas las colisiones entre estos átomos, moviéndose muy rápido, son suficientemente violentas para liberar nuevos electrones. En la atmósfera solar, una gran parte de los átomos están permanentemente ionizados por estas colisiones y el gas se comporta como un plasma. A diferencia de los gases fríos (por ejemplo, el aire a temperatura ambiente), los plasmas conducen la electricidad y son fuertemente influenciados por los campos magnéticos. La lámpara fluorescente, muy usada en el hogar y en el trabajo, contiene plasma (su componente principal es vapor de mercurio) que se calienta y agita mediante un campo eléctrico generado por la red de canalización domiciliaria. Los electrodos se alternan generando un campo positivo primero y negativo después, causando que los iones positivos se aceleren hacia el extremo negativo, y que los electrones negativos vayan hacia el extremo positivo. Las partículas aceleradas ganan energía, colisionan con los átomos, expulsan electrones adicionales y mantienen el plasma, aunque parte de las partículas se recombinen. En las colisiones no todos los electrones ocupan su órbita precisa. Muchos ocupan órbitas superiores a la normal y eso implica que ese átomo quede excitando o cargado de energía. Ese estado no es estable y un poco después el átomo recobra su estabilidad emitiendo energía electromagnética. Esta emisión de luz puede estar dentro de las frecuencias de la luz visible o en el ultravioleta dependiendo del gas utilizado. El neón por ejemplo emite una luz anaranjada (color típico de las lamparitas de neón). El volumen de plasma más importante de la naturaleza está en la ionósfera (a unos 80 km por encima de la superficie terrestre). Aquí los electrones son expulsados de los átomos por la luz solar de corta longitud de onda, desde la ultravioleta hasta los rayos X: no se recombinan fácilmente debido a que la atmósfera se rarifica más a mayores altitudes y no son frecuentes las colisiones. Si se excita un gas encerrado en una cápsula hermética se genera luz visible o invisible pero difícilmente se consigue generar luz del color que requiere una pantalla de TV. Pero como en el plasma hay electrones energéticos y emisiones electromagnéticas importantes, si se deposita una capa de fósforo en el interior del bulbo se
Artículo de Tapa consigue generar luz de uno de los tres colores primarios similares a las de un TRC. En el tubo fluorescente se coloca fósforos de los tres tipos para que generen luz blanca.
La Celda de Plasma
Una pantalla de plasma es un conjunto rectangular de celdas de plasma que forman una matriz de filas y columnas. El problema del direccionamiento es similar al de una pantalla LCD y como en ésta, se resuelve con una señal de fila y otra de columna que a su vez genera el cambio de brillo de cada celda. A diferencia de la pantalla LCD, en la pantalla de plasma cada celda genera luz propia de colores rojo, verde o azul.
¿La celda de plasma es un invento moderno? No, una celda de plasma es muy parecida a una lámpara de neón, figura 2. Una lámpara de neón Figura 2 es un dispositivo de descarga gaseosa que contiene principalmente gas neón a baja presión. Este término se aplica también a dispositivos parecidos rellenos de otros gases nobles, normalmente con el objeto de producir colores diferentes al anaranjado del neón. Si se hace pasar por el tubo una pequeña corriente eléctrica de CA o de CC, se produce un brillo rojo anaranjado entre los electrodos producto de la ionización del gas que pasa al estado plasmático emitiendo energía en forma de luz anaranjada. Las lámparas de neón son dispositivos de resistencia negativa, en el que al incrementar el flujo de corriente por el dispositivo se incrementa el número de iones formados, decrementando así la resistencia de la lámpara y permitiendo que fluyan corrientes mayores. Debido a esto, el circuito eléctrico externo a la lámpara debe proporcionar un método de limitar la corriente del circuito o ésta se incrementará hasta que la lámpara se autodestruya. Para lámparas de tamaño pequeño usadas en destornilladores buscapolos se usa convencionalmente un resistor y la resistencia del cuerpo para limitar la corriente. Para las de tamaño mayor, el transformador de alta tensión suele limitar la corriente disponible por una construcción especial en donde el secundario está levemente acoplado al primario, lo que produce una gran cantidad Saber Electrónica
de inductancia de dispersión en serie con la bobina secundaria. La corriente de mantenimiento es aquella que genera suficiente cantidad de iones como para mantener la lámpara a plena iluminación, depende del circuito externo, pero también es fuertemente dependiente de la presión del gas y de la proximidad de los electrodos. El arco produce un leve desprendimiento de material de los electrodos siendo éste el factor limitante de la vida de la lámpara. Cuando la corriente que circula por la lámpara es menor que la corriente de mantenimiento, la ionización se reduce y la descarga luminosa puede volverse Figura 3 inestable, no cubrir toda la superficie de los electrodos o apagarse. Esto puede indicar envejecimiento de la lámpara, y se aprovecha para las lámparas de neón decorativas que simulan una llama, como la mostrada en la figura 3. Sin embargo, mientras una corriente demasiado baja provoca parpadeo, una corriente demasiado alta incrementa el desgaste de los electrodos estimulando la pulverización catódica, que recubre de metal la superficie interna de la lámpara y provoca que se oscurezca. El efecto de parpadeo está provocado por las diferencias en el potencial de ionización del gas, que depende del espacio entre los electrodos, la temperatura y la presión del gas. El potencial necesario para disparar la descarga es mayor que el necesario para sostenerla. Cuando no hay corriente suficiente para ionizar todo el volumen de gas en torno a los electrodos, sólo ocurre una ionización parcial y el brillo aparece sólo en torno a parte de la superficie de los electrodos. Las corrientes convectivas hacen que las zonas brillantes asciendan. Debido a su relativamente rápido tiempo de respuesta, en los primeros desarrollos de la televisión las lámparas de neón fueron usadas como fuente de luz en muchas pantallas de televisión que pretendían reemplazar a las pantallas mecánicas del tipo disco de Nipkov. Esto significa que el efecto plasma se usó en los orígenes de la TV tanto como en el momento actual. Como ya dijéramos, una lámpara de neón se puede usar tanto en CC como en CA. En las lámparas excitadas con corriente alterna, ambos electrodos producen luz, con lo cual se incrementa su rendimiento; pero en las excitadas con corriente continua sólo brilla el electrodo negativo, por lo que puede usarse para distinguir entre
Funcionamiento de las Pantallas de Plasma fuentes de corriente alterna y continua, así como para asegurar la polaridad de las fuentes de continua. Las lámparas de tamaño pequeño también pueden rellenarse con argón o xenón en lugar de neón, o mezclado con ése. Aunque la mayoría de las características operativas permanecen iguales, las lámparas emiten una luz azulada (incluyendo alguna ultravioleta) en lugar del característico brillo rojo anaranjado del neón. La radiación ultravioleta puede también usarse para excitar un recubrimiento de fósforo del interior de la bombilla y proporcionar así una amplia gama de diversos colores, incluyendo el blanco. Una mezcla de neón y kriptón puede usarse para obtener luz verde. Pero cuando se desea obtener luz blanca de características constante se recurre a la pura emisión de luz ultravioleta incidiendo sobre fósforos del color deseado. La luz ultravioleta al ser invisible no perjudica el equilibrio del blanco y la fuente de luz es más estable. La referencia histórica que podemos dar es la siguiente: Nikola Tesla mostró sus luces de neón en la Exposición Universal de Chicago de 1893. Sus innovaciones en este tipo de emisión lumínica no fueron regularmente patentadas y Geroges Claude inventó y patentó una lámpara de neón en 1902 y la mostró en público en 1910. El problema de la lámpara de neón para usarla como “dots” de una pantalla es evidentemente su tamaño, la posibilidad de direccionamiento con baja tensión y el cambio de brillo por señal PWM, en lo posible por el mismo electrodo por donde se realiza el direccionamiento, para que sea lo más similar posible a una pantalla LCD y pueda utilizar los mismos CIs. Una neón puede estar alimentada con alterna o con continua. Pero si deseamos direccionar una determinada celda y variarle el brillo subjetivo debemos encenderla por alterna porque, en caso contrario, el electrodo de direccionamiento podría encenderla pero no podría apagarla hasta cortarle la fuente principal de corriente. Recuerde que la tensión de mantenimiento es siempre mucho menor que la tensión de encendido, por lo tanto el electrodo de cebado puede encender el módulo, pero luego que está ionizado y conduciendo no lo puede apagar cuando reduce su tensión. Para apagarlo se debe cortar la tensión de la fuente principal o alimentar la celda con Figura 4
CA, con lo cual se enciende y se apaga en cada ciclo durante un tiempo que se ajusta en forma PWM sincronizado con la tensión de apagado de la celda. Una celda de plasma puede tener cualquier forma de acuerdo a su tecnología de fabricación. De hecho las hay cilíndricas y cúbicas. Nosotros vamos a estudiar a las cúbicas porque son más fáciles de dibujar y podemos esquematizarla mediante la gráfica de la figura 4. En la figura 4 se observa la sencillez de una celda de plasma. Sobre el vidrio trasero se imprimen los electrodos de descarga que se cubren con un aislante de óxido de manganeso. Enfrentado a estos electrodos se coloca el vidrio frontal con un electrodo de control (o electrodo de cebado) que también se cubre con el mismo aislador. Luego se colocan los separadores plásticos o de vidrio y se cubre todo el conjunto con fósforo rojo, verde o azul. Se inyecta una mezcla de gases que generarán una luz ultravioleta al pasar al estado plasmático. La tensión alterna aplicada a los electrodos de descarga está justo por debajo del punto de disrupción de la chispa o punto de encendido, por lo que la celda permanece a oscuras si no se conecta el electrodo de cebado. Cuando se desea encender la celda se conectan al mismo tiempo los electrodos descarga a la CA y se aplica una baja tensión continua al electrodo de cebado. Mientras la tensión continua está aplicada y la señal rectangular está en el techo negativo o positivo, se genera una arco dibujado en la figura en donde el gas pasa al estado plasmático generando energía luminosa ultravioleta. Después que se retira la señal de cebado, en el primer cambio de polaridad el gas se apaga pero la celda sigue emitiendo luz debido a la persistencia del fósforo que es muy similar al de un TRC color. Tal vez podríamos decir que la única diferencia notable es que en el TRC los electrones que golpean al fósforo son partículas debido a su alta velocidad y que en la celda de plasma son ondas electromagnéticas de frecuencia ultravioleta. Pero como ya estudiamos, no podemos decir que no sean electrones debido a la dualidad de su comportamiento. El fósforo se excita igual y emite la luz del color que deseamos, con la intensidad deseada, debido al tiempo de actividad de la señal del electrodo de cebado. Y luego esa luz persiste durante un tiempo de unos 20 ms para que la pantalla tenga un rendimiento adecuado. En la figura 5 se puede observar un sector de una pantalla de plasma. El lector deberá extrapolar este dibujo para poder imaginar toda la pantalla. Una vez que el lector entendió el funcionamiento de una celda no puede tener problemas en entender el funcionamienSaber Electrónica
Artículo de Tapa to de la pantalla o de un sector de la misma. El único detalle a tener en cuenta es que pueden existir uno o dos electrodos de descarga por cada celda. Si sólo hay uno que coincide con los separadores plásticos se complica la excitación. El circuito debe alimentar dos electrodos al mismo tiempo con la fuente de CA para tratar de encender todas las celdas de esa línea. Pero de todas las celdas sólo se encenderá aquella que tenga la adecuada tensión en el electrodo de cebado. Las otras pueden estar encendidas sólo si fueron excitadas con anterioridad y están en la etapa de persistencia. Por supuesto que existen muchos detalles tecnológicos que no aparecen en el dibujo, pero los mismos no hacen al funcionamiento en sí que se basa tan sólo en lo que acabamos de explicar.
Figura 5
Figura 6
Pantallas Comerciales de Plasma
En la figura 6 se puede observar un detalle de una pantalla real de plasma construida sobre una base de vidrio sobre la que se generan separadores en forma foto química similar a la utilizada para fabricar circuitos impresos. Dibujamos los electrodos transparentes de cebado sobre el vidrio frontal. En realidad el fabricante puede decidir dónde pone los electrodos de descarga y dónde los de cebado. También puede elegir entre colocar un solo electrodo de descarga por celda (y ubicarlo sobre los Saber Electrónica
refuerzos) o dos, pasando por el medio de la celda. Los electrodos que se ubican sobre el vidrio frontal siempre son transparentes, pero en el caso mostrado tienen un refuerzo metálico opaco dado que el frente posee los electrodos de descarga que requieren una corriente apreciable. Esos electrodos producen una intersección de la luz emitida que reduce el rendimiento luminoso. En realidad el tubo comercial requiere refuerzos transversales a cada canal de fósforo. Si los conductores se hacen pasar por el mismo lugar, el rendimiento no se ve alterado. De cualquier modo en la pantalla se observa un dibujo que no es una barra vertical continua sino una matriz de celdas de colores, como se representa en la figura 7.
Funcionamiento de las Pantallas de Plasma Con referencia al electrodo de cebado o de direccionamiento, también existen dos posibilidades de acuerdo al fabricante de la pantalla. Se puede realizar una construcción que genere el arco cuando se aplica tensión a los electrodos (lógica positiva) o que la celda esté siempre encendida y se apague al excitar el electrodo de cebado (en realidad cuando cambia la polaridad sobre los electrodos de descarga posteriormente al cebado). En la figura 8 se puede observar un ejemplo donde los electrodos de descarga están en la placa frontal y el electrodo de cebado en la posterior. Debemos aclarar que en la literatura técnica existen autores que utilizan otros nombres; a los electrodos de descarga los llaman electrodos de direccionamiento (porque determinan la posición vertical) y al electrodo de cebado lo llaman electrodo de señal, ya que el ancho del pulso aplicado a él, no sólo determina la posición horizontal de la celda encendida, sino su iluminación en función del ancho del pulso. En un diseño comercial se deben tener en cuenta muchos factores. Uno como ya dijimos, es el rendimiento luminoso. El otro, tan importante como el rendimiento, es el nivel de contraste. Los canales abiertos pueden dar un buen rendimiento pero no favorecen el contraste porque la luz generada en una punta del canal puede inclusive llegar a la otra punta. La construcción en celdas cerradas favorece el contraste porque no permite el corrimiento de la luz y si además se usan separadores negros (black
Figura 8
Figura 7
strip) como lo indica la figura 9, mejora aún más el contraste. Existe una tercera denominación para los electrodos. Los dos electrodos de posicionamiento vertical se suelen llamar “X” e “Y” y el electrodo de señal “A”. Y además muchos fabricantes dividen la pantalla en sectores poniéndole a los electrodos el nombre de A, B, C y D. Existen 3 períodos en el control de la iluminación de cada celda perfectamente identificados entre sí; para una celda de lógica negativa:
1) Período de reposición: Se aplican los pulsos de CA sólo a los electrodos “X” e “Y”. Con esto la celda tiene aplicada una tensión alta de polaridades opuestas ade - cuadas para producir la ionización o reposición (reset) de los iones gaseosos. 2) Período de dirección: Se aplica el pulso al electro - do de direccionamiento. Con esto se produce un pulso de borrado que evita la descarga en el gas. 3) Período de iluminación sostenida: Si el pulso de direccionamiento no se aplica, los iones gaseosos produ - cen una descarga y se produce luz ultravioleta. De acuer - do a la duración de la iluminación ultravioleta se excita más o menos el recubrimiento de fósforo produciéndose una luz visible intensa o débil. Es decir que el nivel de luminancia de cada celda puede ser cambiado mediante el cambio del tiempo de duración del período de iluminación sostenida de la celda (tiempo de actividad). A mayor período de iluminación sostenida, mayor será la intensidad del color. El nivel de luminancia de cada color R G V es de 8 bits igual que en un LCD. Esto implica un cambio de 256 niveles de brillo de cada color. Parece mucho pero es muy común que cuando la imagen tenga prácticamente un solo color, por ejemplo un campo deportivo verde, con una iluminación en degrade se noten las diferentes capas de brillo del verde. Por eso algunos fabricantes de primera línea cambian la frecuencia de la PWM para lograr un par de bits mas que reducen el problema (2 10=1024 niveles de brillo). Estos nuevos campos de gris se llaman subcampos 1 y 2 y a veces se agrega un 3. Uno de los problemas de la pantallas de plasma es que a diferencia de la las LCD posee muchos puntos de tensión superior a los 100V que le provocarán una descarga si los toca accidentalmente. A decir verdad la pantalla LCD trabaja con baja tensión y baja corriente pero los tubos de back up no y allí podemos tener tensiones Saber Electrónica
Artículo de Tapa superiores a los 1200V. Figura 9 En un plasma se trabaja con tensiones peligrosas en la fuente de la pantalla donde se utiliza unos 225V de CC. Algo mas peligrosas son las patas de excitación X que tienen tensión de -300 a +225V y las patas de excitación Y que tienen 355V. Por el lado de las señales A y B (y otras si las tuviera) las tensiones pueden ser de unos 355V. Ahora bien, no todos los fabricantes le dan el mismo nombre a los electrodos de una celda de pantalla de plasma. En esta sección vamos a hacer un repaso de la construcción una celda con diferentes nombres a los mencionados anteriormente, para ello vea la figura 10, que emplea la nomenclatura de LG. Observe que LG no usa la nomenclatura X Y sino que al electrodo de la izquierda lo llama electrodo de mantenimiento (Sustain en Inglés) aunque también lo llama Z para complicar más las cosas. Al electrodo de la derecha se lo llama de barrido y también Y. El electrodo de sostenimiento tiene una tensión fija de 355V en tanto que el electrodo de barrido tiene una tensión de -300V cuando la fila de celdas esta predispuesta o de +225V cuando se desea que este apagada. Que la fila esté predispuesta no significa que este encendida. En efecto solo aquella celda que tenga una tensión adecuada en el electrodo de datos encenderá. En tanto que las otras estarán Figura 10 apagadas aunque estén predispuestas. Por lo general se usa lógica negativa. Las celdas están encendidas cuando la tensión del electrodo de datos es nula. Esto tiene una razón de ser. De ese modo la pantalla esta totalmente encendida y se puede ajustar la tensión de los electrodos fijos como para que se produzca el encendido y se le de Saber Electrónica
algo mas tensión por seguridad. Posteriormente se aplica la tensión datos y se ajusta para conseguir un video adecuado sobre la pantalla. Tal como están las cosas. Las señales en la pantalla provistas por los circuitos integrados colocadas a su alrededor o directamente son tres. La que se coloca directamente es de 355V y alimenta los electrodos horizontales de “Sustain” de toda la pantalla (1080 en una pantalla de HD). Los electrodos de barrido en cambio son alimentados a través de los circuitos integrados colocados en el costado izquierdo o derecho de la pantalla. Estos electrodos se encienden línea por línea comenzando por la línea superior de la pantalla que se pone a -300V por el tiempo que dura una línea (dependiendo de la fuente de señal). Posteriormente se pone a +355V para apagar todas las celdas de la primer línea y encender la segunda colocándoles -300V y así hasta llegar a la línea 1080.
En realidad deberíamos decir “posibilidad de encendido”; porque todo queda a cargo de los electrodos de datos, que operando a través de los CIs que están en la parte inferior y/o superior del panel, mediante una señal PWM iluminan cada celda con el brillo adecuado. Cuando la PWM tiene valor medio cero la celda está plenamente encendida y cuando tiene valor medio máximo está apagada.
Operación de una Celda de Plasma para la Recepción de Imágenes
Habiendo hecho una introducción y, sabiendo en qué consiste una pantalla de plasma clásica, veremos ahora cómo hacemos funcionar a una celda para que su con junto permita reproducir imágenes. Según lo que hemos visto, podemos concluir en que el estado plasmático de un gas puede ser entendido como el cuarto estado de la materia porque difiere del sólido el liquido y el gaseoso ya que en ellos la materia conserva su estructura original en forma de átomos y moléculas. Por ejemplo el agua (H 2O) posee una estructura en forma de dos moléculas de H y una de O tanto en estado de hielo, agua o vapor de agua. El vapor de agua sobrecalentado (por aplicación de más energía térmica) comienza a perder la estructura y las moléculas de H se
desprenden de las de O. Y con un mayor aporte de energía los átomos individuales se comienzan a disgregar en partículas, iones y electrones formando el verdadero estado plasmático de la materia. Esto puede ocurrir a temperaturas del orden de los 10.000 ºC aunque no sólo se consigue el estado plasmático con la elevación de la temperatura. Sólo se debe agregar energía de algún tipo al gas, para pasarlo al estado plasmático. Un gas en estado plasmático es un buen conductor de la electricidad. La aplicación de un campo eléctrico adecuado produce una descarga en el plasma. En un panel de plasma, cada celda puede ser considerada como una pequeña lámpara fluorescente, o en realidad deberíamos decir tres lámparas fluorescentes de color rojo, verde y azul (colores primarios de la síntesis aditiva) que corresponden a un punto (píxel) de la imagen, que se forma sobre la pantalla. La figura 11 es una vista diferente de la pantalla que mostramos en la figura 6. En ella se puede observar una parte de una pantalla de plasma para que el lector pueda tomar como referencia. A alta temperatura el plasma está asociado a una densidad elevada del gas. Pero cuando la densidad de partículas es baja el estado de plasma se puede producir a temperatura ambiente. Esto caracteriza al plasma de baja densidad que es el utilizado en las lámparas fluorescentes. La descarga que ocurre en un gas de baja densidad Saber Electrónica
Artículo de Tapa en estado de plasma a temperatura Figura 11 ambiente se llama “Glow” (literalmente “resplandor”) y se puede dar como ejemplo en las auroras boreales que se producen en la ionósfera. En tanto que la que se produce en un gas en estado plasmático de alta densidad se llama “Arc” (literalmente “arco”) y se puede dar como ejemplo al rayo. Cuando una partícula de plasma se excita, adquiere una energía superior a su banda normal. Esa partícula no puede permanecer mucho tiempo en ese estado de sobrexcitación y libera energía para retornar a su estado energético normal. Esa energía excedente suele caer en el espectro ultravioleta de la luz. En el caso de los tubos fluorescentes se utiliza vapor de mercurio a baja presión que provoca un estado plasmático de baja densidad. La luz ultravioleta incide sobre la capa de fósforo interior del tubo que la absorbe y la devuelve al ambiente en forma de luz visible blanca. Un tubo fluorescente requiere un proceso inicial de formación del plasma por el encendido de los filamentos de cada punta que generan dos nubes de electrones y el corte brusco de la corriente de filamento con un inductor en serie (balastro o reactancia) que genera alta tensión. Este campo acelera a las nubes de electrones que chocan con los átomos de mercurio separándolo en electrones y iones provocando el surgimiento de vapor de mercurio en estado plasmático que provoca descargas “glow” generadoras de rayos ultravioletas. Como se puede observar ésta es la segunda forma de generar plasma a baja temperatura que es por la aplicación de campos eléctricos elevados. Ud. podría llegar a pensar que las tensiones a aplicar en los electrodos que generan el arco deben ser muy altas; pero no es así. Una celda puede tener un ancho de 1 mm o una altura de 0,5 mm y lo que importan son los campos eléctricos aplicados y no la tensión pura. Un campo se mide en V/mm, por lo tanto, con tensiones de unos cientos de volt suele alcanzar para establecer un arco sustentable que, inclusive, debe ser limitado en corriente o tiempo para no generar sobretemperaturas.
utilizado es Argón, Neón o Xenón (o una mezcla de ellos). La otra es más que evidente el tamaño diminuto de una celda no puede compararse con la de un tubo fluorescente. 1) Antes de encender una celda es imprescindible apagarla completamente. Una celda puede mantener una descarga del tipo “Glow” que estaba ocurriendo en el momento en que se cortó la corriente. Para estar seguro se debe aplicar una tensión que atraiga todos los iones a los electrodos de una fila para evitar descargas espontáneas una vez quitada la tensión aplicada entre los electrodos de barrido y retensión (figura 12). Observe que en el dibujo colocamos puntos azules que representan electrones y rojos que representan iones
Figura 12 Ciclo de Operación
Lo que ocurre en una célula de plasma es parecido a los descripto más arriba pero con dos variantes. El gas Saber Electrónica
Funcionamiento de las Pantallas de Plasma y que dentro de la celda representamos puntos vacíos indicando el efecto de limpieza de iones y electrones que se dibujan pegados a la fuente. Es decir que la aplicación de una tensión elevada entre los electrodos de barrido y retención neutraliza las cargas libres existentes en el interior de la celda. Este proceso se ejecuta en todas las celdas de una fila antes de iniciar el proceso de ignición. Figura 13
2) La segunda etapa es la formación del ambiente de gas en estado plasmático. Se aplica tensión sobre el electrodo de barrido y de direccionamiento, como muestra la figura 13. Este proceso genera cargas en las paredes de la celda y se aplica a todas las celdas de una fila que posteriormente deben emitir luz.
Figura 14
Figura 15
3) La tercer y última etapa es donde realmente se encienden las celdas con la duración adecuada para generar el brillo exacto de cada color. Se trata de la aplicación de un tren de pulsos de 180V de tensión que se aplican a los electrodos de barrido, de retención y masa, como muestra la figura 14. Estos pulsos que se aplican entre los dos electrodos están corridos en fase de modo que en realidad se genera una diferencia de tensión entre ellos. En la figura 15 se puede observar la forma de señal aplicada con respecto a masa. El oscilograma en rojo es el del electrodo de retención que tiene una señal común a todos los electrodos de filas pares. El oscilograma verde en cambio es particular y se aplica a una fila por vez iluminando la fila completa. La distribución de esa señal la realizan los circuitos integrados de fila. Observe que en cierto momento la señal roja está en 180V, en tanto que la verde está en cero; lo cual implica una aplicación de 180V en directa. Luego ambas señales están en cero lo cual hace descansar a la celda y posteriormente se invierte la tensión aplicada para apagar y volver a encender la celda (efecto similar al de un tubo fluorescente) Pero a la celda no le importa la tensión de cada electrodo respecto a masa. Sólo le importa la tensión, aplicada entre los electrodos. Esto se puede averiguar sin desconectar el osciloscopio solo con predisponer las entradas del mismo en “Add” (sumar ambas entradas) e invertir el canal B, tal como se observa en la figura 16 en donde el osciloscopio se convierte en un medidor diferencial que realiza la operación A- B. Aquí se puede observar que entre los electrodos en cierto instante hay 180V luego no hay tensión luego hay 180 y así sucesivamente. Esta señal produce el encendido luego permite la reducción de corriente en un sentido y posteriormente el apagado y encendido con la polaridad inversa. El proceso 2 provocó un estado memoria de las celSaber Electrónica
Artículo de Tapa das que se desea encender de modo tal que al aplicar el tren de pulsos de encendido todas las celdas de una fila se encienden simultáneamente.
Figura 16
Cómo se Cambia el Brillo en las Celdas
Debido a sus características de funcionamiento, una celda de plasma sólo puede asumir un estado de encendida o apagada; no se puede encender a una parte proporcional de su brillo total. Esto obliga a que el control de brillo sea realizado por el control de tiempo en que la celda fue encendida comparado con el tiempo en que estuvo apagada en una especie de control PWM de luz. Ese control está hecho en cuadros de 16,66 ms para NTSC y de 20 ms para PALN y PALB subdivididos en 8 intervalos donde el tiempo de ignición es proporcional a una representación de la serie de valores 1,2,4,8,16,32,64 y 128; pudiendo representar un máximo de 256 valores de brillo para cada color, lo que implica la generación de 16.777.216 colores diferentes. En la figura 17 tenemos representados 2 ejemplos de colores diferentes formados a través del control preciso de brillo tipo PWM en este caso para frecuencia vertical NTSC. Después de cada intervalo de tiempo, existe un intervalo de limpieza, direccionamiento e ignición. No existe una necesidad de ajustes individuales de los colores; los colores mostrados son matemáticamente exactos.
El Panel de Plasma LG
Existen muchos tipos de pantallas de plasma de diferentes construcciones; pero el reparador no tiene necesidad de conocer todas las tecnologías de fabricación si éstas se parecen en cuanto a las señales que las excitan. Y así es en efecto. Volt menos, volt más, las señales son parecidas en un tubo con tecnología de “micro tubos cilíndricos” que se usan en las pantallas más grandes, o la tecnología clásica de vidrio plano con crecimiento de separadores por métodos fotográficos que generan las celdas cúbicas. Todas las pantallas de plasma tiene una señal de Sustain otra de Barrido y otra de Saber Electrónica
Direccionamiento y control de brillo. Y todas operan por un arco producido en una atmósfera de gases raros con una señal alterna que genera luz ultravioleta al saltar el arco. La modulación de brillo se basa en cortar esa alterna por un periodo largo (mucho brillo) o un periodo muy corto (oscuridad). Esta luz ultravioleta incide finalmente sobre el fósforo rojo, verde o azul para conseguir el efecto deseado que es una pantalla con un colorido natural. Todas controlan el brillo por una PWM que regula la duración del arco y en algunos casos por el cambio de la frecuencia de la PWM en dos valores diferentes para mejorar la distorsión de cuantificación. Hasta ahora podemos observar que la gran dificultad de una pantalla de plasma, radica en que los circuitos integrados de fila y columna deben manejar tensiones altas y esto por lo general es incompatible con los chip de
Figura 17
Funcionamiento de las Pantallas de Plasma Figura 18
tamaño pequeño. Sobre todo los integrados de barrido que debe manejar tensiones de +200V aproximadamente. Pero es evidente que es un problema superado o no tendríamos pantallas de plasma. El otro problema es que los arcos requieren corriente para su mantenimiento y esto implica calor y un consumo importante desde la red que finalmente va a terminar hundiendo a esta tecnología cuando Europa le cierre sus fronteras. En el momento actual la tecnología de plasma es la que más consume cuando se compara LCD, TRC y PLASMA. Tal es así que los TV con pantalla de plasma suelen tener un complicado sistema de refrigeración por 1, 2 o 3 turbinas de dimensiones considerables que obligan a mantener el volumen del sonido alto para evitar que se escuche el zumbido del aire. Hoy en día para que una tecnología tenga una escala de producción aceptable necesita al continente Europeo como consumidor porque eso significa la mitad del consumo. Y el continente Europeo está en una campaña de ahorro de energía eléctrica para cuidar el planeta. En América Latina recién se están vendiendo un porcentaje de LCD y PLASMA algo superior al 30% de la venta de TV a TRC; pero en los países más desarrollados de la Unión Europea los TV a TRC ya no se venden, porque la gente tiene un mayor poder adquisitivo y porque por uno de esos fenómenos extraños del comercio los TVs son
mucho más baratos que en esta región. En Argentina se venden más TVs de Plasma pero la venta de LCD esta creciendo y la de plasma está bajando a medida que lo hacen sus precios. Pero hay una gran cantidad de plasmas vendidos y alguien los tiene que reparar. Así que tomemos el toro por las astas y dediquémosle algo de tiempo. En la figura 18 damos un diagrama en bloques completo de un TV de plasma LG. Por ahora vamos a analizar solo la sección marcada en líneas de punto verdes llamada PDP (Plasma Display Panel = panel de plasma). El bloque indicado contiene la pantalla de plasma en su centro marcada en degrade de azul. La pantalla tiene 4 lados. El lado superior e inferior están excitados por los bloques 6 y 7 que son los integrados que generan la señal y el posicionamiento horizontal sobre la pantalla. Si se encuentra arriba y abajo es porque así se los ubica en algunos paneles reales para solucionar el problema de espacio (recuerde que el electrodo atraviesa todo el tubo y es por tanto accesible desde arriba y desde abajo). La letra X no debe ser confundida con el electrodo X de otros fabricantes que llaman así a uno de los electrodos de descarga. En este caso se trata de indicar que ese bloque opera sobre la coordenada X de un sistema de ejes cartesianos ortogonales X Y Z. Como vemos los bloques 6 y 7 se alimentan con tensiones de fuente de 5 y 15V para Saber Electrónica
Artículo de Tapa la sección de señal y de 80V para la sección de salida a los electrodos de cebado. En este caso cuando los electrodos están fijos en 80V, la celda está apagada y cuando se modulan en PWM hasta cero, están encendidos de modo que una PWM alta los mantiene prácticamente en cero. El bloque con el número 5 (COMMON SUSTAIN DRIVER) es el encargado de alimentar uno de los electrodos del par que genera el arco con tensión fija Vs de 180V. El fabricante lo indica como Z porque así se suele llamar a la modulación de brillo de los osciloscopios. El bloque indicado como 8 es el encargado de producir el barrido de filas y por eso se lo indica como el generador de la coordenada “Y” del sistema cartesiano. El fabricante le pone el nombre Scan Sustain Driver para complicar un poco más las cosas pero debería haberlo llamado solo Scan driver. Este bloque se alimenta 5V y 15V para la sección de señal. Con Vsb de 75V, con V set-up de 275 y con Vs de 180V. La señal alterna que produce el arco sobre los electrodos adecuados se produce con señales positivas de 180V aplicadas por la fuente de Substain común y por la fuente propia de Vs. Observe la flecha roja que llega a todos los CIs que rodean al panel. Ellas parten de un solo integrado indicado con el número 2 y cuyo nombre traducido sería “Procesador lógico de la imagen y controlador de barrido”. Este integrado cumple con la función de adaptar la salida del escalador, es decir los datos RGB digitales y las señales de sincronismo y control Vsinc, Hsinc, Blank y Dispen (clock de datos) a las características de una pantalla de plasma. También incluye al transmisor LVDS que es el que realmente se comunica con los CIs 5, 6, 7, y 8 que sirven de intermediarios, es decir reciben LVDS y generan excitación al panel por fila y columna indicado por las flechas rosadas gruesas. Es decir que en esta nomenclatura las flechas rojas finas indican un BUS LVDS de alta velocidad y alcance y las flechas planas rosadas indican conexiones individuales a los electrodos de pantalla tanto de fila como de columna. En nuestro caso particular hay 480 x 2 electrodos de filas en donde 480 electrodos pares van conectados entre si y 640 x 3 electrodos de columna (640 rojos, 640 verdes y 640 azules). El resto del TV es igual a un LCD salvo la fuente que en este caso es interna y genera diversas tensiones adecuadas para la pantalla, además de la bajas tensiones que harán funcionar a las secciones analógicas y digitales. Y esta fuente tiene ajustes por preset para poner a la pantalla en condiciones de reproducir correctamente una gama de grises normalizada y una señal de barras de color. Síi, leyó bien, la electrónica tiene un retorno a los vie jos tiempos y las fuentes de los plasma tienen varias tenSaber Electrónica
siones de ajuste. Ud. dirá que en la época actual una fuente se puede ajustar en un valor tan preciso en forma automática que no tiene sentido usar un preset. Y es cierto; el preset no sirve para un ajuste preciso sino para uno impreciso. Acomoda la tensión de arco para que justo quede por debajo del valor de encendido de modo que una pequeña tensión en el electrodo de control pueda encender y apagar el arco. Además ajusta el rango dinámico del tubo lo cual requiere también el ajuste de otras tensiones de fuente. Pero ya existen fuentes con puerto de comunicaciones que generan los ajustes por el modo service. Analicemos el bloque 1, es evidentemente el conversor A/D, sólo que además tiene incluido la sección de audio completa. Aparte de las tensiones de fuente, a él ingresan las señales DVD, PC y video de canales. También ingresa V/R/L que es la tensión de control de volumen de canal izquierdo y derecho. Salen R/L que son los dos canales de sonido. R G B a 24 bits, Vsinc, Hsinc, BLANK (borrado) y DISPEN que es la señal de campo par o impar. El bloque 3 es el bloque analógico que posee, además, el micro de control. Por esa razón tiene señales de salida de control de volumen V/R/L y la conmutación de PC a DTV (digital TV). El ingreso de DVD, PC y DTV es para que el micro reconozca que está ingresando una señal válida. A este bloque se le adosa el bloque de control del Stand By indicado como STB. A nosotros nos interesa la exploración de fila y columna y sus tensiones de trabajo, por lo tanto en el apartado siguiente vamos a realizar un infograma que resume el problema de la excitación.
El Problema de la Excitación de una Célula de Plasma
La tensión aplicada a los electrodos de descarga es una alterna para tener la posibilidad de suprimir el arco en el momento deseado ya que la celda gaseosa se comporta en forma muy particular. Existe una tensión de encendido de la celda y otra de mantenimiento que aproximadamente tiene una relación de uno a dos. Si se enciende la celda con la tensión de encendido y se la deja aplicada existen una corriente muy intensa que termina destruyendo la celda por temperatura. De allí que aparecen dos tensiones muy características de una celda de plasma. La tensión de encendido Vfs (Voltaje firing signal = señal de tensión de encendido) y otra llamada Vs (Voltaje sustain = tensión de sostenimiento). Lo que importa realmente es la diferencia de potencial entre los dos electrodos y la diferencia de potencial entre los electrodos de arco y el electrodo de
Funcionamiento de las Pantallas de Plasma Figura 19
Figura 20
Figura 21
control. Recuerde que por lo menos debemos controlar la duración del arco en 255 pasos (para pantallas de 8 bits) y eso implica que en el tiempo que dura la selección de una, celda particular se debe generar un pulso 255 veces mas pequeño que el tiempo en que la celda está seleccionada. Para conseguir una tensión de CA sobre los electrodos de arco se pueden utilizar muchos circuitos. Uno ya lo conocemos. Pero existe otro que es colocar una continua positiva a los electrodos comunes de Sustain (Z) de 180V y una señal compuesta de barrido (Y) que podemos observar en la figura 19. Esta señal es la que realiza realmente la selección de la fila a excitar que recibe la continua de 180V por el otro terminal común. Las señales del electrodo de control están ya formadas dentro de los integrados de columna y cuando llega esta señal cambian el valor de la línea anterior al valor actual con una única transferencia generando esa fila completa de la imagen, hasta que se apaga esa línea y se enciende la siguiente. Todas las filas apagadas quedan a 180V y de ese modo como los dos electrodos
tiene la misma tensión, no existiendo la posibilidad de arco. De cualquier modo observe que la señal comienza con un escalón de 180V pero de inmediato aparece una rampa que crece paulatinamente hasta 260 para mantenerse en ese valor por un corto tiempo. En ese periodo se resetea la fila de celdas con una tensión inversa. Luego hay un escalón negativo que vuelve a poner el misma potencial a ambos electrodos y por último un encendido paulatino casi hasta potencial de masa. Luego de producido la predisposición al encendido, se produce el direccionamiento y el encendido real de cada celda de la fila hasta que finalmente se produce el apagado porque la señal llega nuevamente a 180V. Los electrodos comunes en realidad no reciben una continua sino que están excitados con una tensión como la indicada en la figura 20. Como se puede observar durante la predisposición la señal está baja, aumentando a su valor de encendido durante la dirección que es el momento donde se la necesita. El resto del tiempo permanece en sustain y posteriormente hay una rampa de ajuste y control. No tiene sentido presentar la señal de control separada de las de direccionamiento vertical. Por eso en la figura 21 se realiza una integración de las tres señales. Siempre se requieren tres señales para generar una imagen en la pantalla. Barrido, Sustain y datos. Las dos primeras se aplican a los electrodos con simetría horizontal, el de Sustain es común a todas las celdas en sentido horizontal y el de barrido va tomando fila por fila desde la primera a la última. La señal de datos indica qué columna se debe encender y con qué intensidad en función del dato. Las columnas pueden ser roja, verde y Saber Electrónica
Artículo de Tapa azul que el sistema de encendido no cambia. A diferencia de un TRC con barrido progresivo en donde el haz va progresando de izquierda a derecha y cambiando de brillo. En un plasma se genera la línea entera de un solo golpe. Los integrados de posicionamiento y datos tiene sus datos guardados que sólo salen a sus patas cuando les lega la señal de sincronismo H. En ese momento generan un pulso de largo variable entre 1 y 255 en cada electrodo de control que representa el brillo de cada muestra individual de la imagen en la línea 1. Pero antes de la llegada de H a los CI de datos y posicionamiento llega V a los integrados de barrido y comienza a generarse la señal comenzando por la predisposición de barrido que genera un escalón de 180V y luego una rampa ascendente de 280V. Todo esto ocurre sobre todos en las celdas de la fila con el electrodo común de Sustain en cero, generando una limpieza de electrones y de iones que se van a la fuente de Barrido. Luego hay un salto de -280V en los electrodos de barrido de la primer fila al mismo tiempo que los electrodos de Sustain dan un salto de 180V dejando una diferencia de tensión nula entre ambos electrodos. Ahora aparece una tensión negativa creciente entre el electrodo de Barrido y de Sustain con el electrodo de direccionamiento en cero, que prepara la celda para un posterior encendido es decir que genera plasma pero no lo enciende esta tensión se va incrementando paulatinamente hasta -180V. A continuación la señal de Barrido pasa a 70V y la de Sustain se mantiene en 180V generando 180-70 = 110V positivos de Sustain a barrido que es la condición cercana al encendido; cuando aparece la señal de datos la celda enciende durante el tiempo que dura el dato y la deja predispuesta para luego durante el periodo de Sustain se mantenga encendida. Posteriormente aparece una rampa ascendente en Sustain que termina el ciclo apagando las celdas de esa linea.
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Nota1: cada columna de celdas tiene un dato diferen - te que genera el brillo adecuado para ese dot. Nota2: luego que se corta el arco en la celda la misma sigue emitiendo debido a la persistencia del fósforo y de un modo similar a un TRC.
Conclusiones
En este artículo analizamos el funcionamiento de una pantalla de plasma. Si bien en principio parece mucho más simple que una de LCD cuando se ingresa a nivel de funcionamiento real se comienzan a encontrar los verdaderos problemas. No todo consiste en aplicar tensión para encender una celda y en cortarla para apagarla. Un arco gaseoso es, en principio, un proceso incontrolable que se puede asimilar a una reacción en cadena. Una vez que comenzó sigue sus propias reglas. Por otro lado la tensión de encendido parece caprichosamente variable hasta que se llegan a determinar los parámetros que la modifican. El principio del encendido de un gas en estado plasmático se conoce desde hace mucho tiempo pero recién hace pocos años que se pudo dominar lo suficiente coma para realizar una pantalla comercial. En la próxima edición vamos a analizar un plasma por dentro mediante excelentes fotografías de un modelo comercial (figura 22) y de infografías muy instructivas.
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MONTAJE
Expansor de Escala para Instrumento de Bobina Móvil Se puede aumentar la sensibilidad de un instrumento y expandir su escala, posibilitando la medición de tensiones muy bajas,. Describimos un expansor de escala que también puede aumentar la sensibilidad de los multímetros comunes con instrumentos de bobina móvil, etc.
Por: Aníbal Reinoso
L
os instrumentos de bajo costo, del tipo analógico con instrumento de bobina móvil, poseen poca sensibilidad debido a la corriente necesaria para el accionamiento del mecanismo de deflexión de la aguja. A medida que mayor es la corriente de fondo de escala del instrumento utilizado, menor será la sensibilidad y, por lo tanto, mayor la influencia del instrumento sobre las mediciones realizadas. Los tésters comunes poseen sensibilidad en la banda de 1000 ! a 50000! por volt, lo que en la mayoría Figura 1
de los casos, satisface las necesidades del técnico común pero, ciertamente, se presentan ocasiones en las que precisamos de una mayor sensibilidad, como por ejemplo, cuando realizamos mediciones de tensión en circuitos de muy alta resistencia (con corrientes poco intensas). En un circuito de este tipo, un multímetro de 10000! por volt, en la escala de 0 - 1 volt (menor escala), sufre una influencia tal -de su propia resistencia interna- que la medición resulta con un error de más del 30%. Para obtener precisión en este
tipo de mediciones, la resistencia para el instrumento debe ser lo más elevada posible. Los multímetros digitales, y otros dotados de recursos electrónicos, ofrecen sensibilidad de muchos M ! en todas las escalas. Esos circuitos utilizan transistores de efecto campo y, evidentemente, al ser incorporados a un multímetro, elevan bastante su costo. Lo que proponemos en este artículo es un circuito que puede ser montado por el propio lector, para usarlo con su multímetro en el caso de necesitar mediciones de mayor sensibilidad. El circuito está intercalado entre el multímetro y el aparato analizado y eleva la sensiblidad del instrumento a más de 10M ! en todas las escalas, lo que significa que en la escala menor de 10mV la sensibilidad será, en realidad, de 100M ! por volt. El circuito también posee una llave
Saber Electrónica
Montaje conmutadora para 3 escalas, todas de bajas tensiones, ya que los problemas de escala y sensibilidad, generalmente se producen con tensiones bajas. El circuito se alimenta con 9V de una batería común, y como el consumo de energía es muy bajo, esta batería dura muchos meses, aun con uso frecuente. Las características se pueden resumir de la siguiente manera:
Figura 1
Sensibilidad: 11 mega - ohm (en todas las escalas). Tensión de alimenta - ción: 9V. Bandas de tensión: 100mV, 1V, 10V. Escala usada del multí - metro: 0 - 1 volt. Número de integrados: 1. Corriente consumo menor que 1mA. El circuito basa su funcionamiento en un amplificador operacional con transistores de efecto de campo en la entrada (J-FET) del tipo CA3140. Este componente presenta una elevadísima resistencia de entrada, lo que lo vuelve ideal para esta clase de aplicación. En nuestro circuito, el amplificador operacional CA3140 está conectado como un amplificador de tensiones continuas, donde la ganancia se conecta como un amplificador por la relación entre R6 y R5. La tensión a medir se aplica a la entrada no inversora a partir de una red resistiva que determina la escala. Esta red debe tener resistores de precisión para mayor confiabilidad del aparato. Sugerimos que estos resistores (R1, R2 y R3), así como R6 y R5, tengan entre 1 y 2% de tolerancia para tener un instrumento con la misma precisión.
Si hubiera dificultad para obtener los mencionados resistores pueden usarse otros de tolerancias mayores, asociados de modo de lograrse el efecto deseado con base en la referencia de un instrumento comercial. El resistor R3 de 110k! puede obtenerse conectando en serie un resistor de 100k! con uno de 10k !. El trimpot P1 hace el ajuste de aro, a fin de llevar la salida del operacional a 0 volt, en ausencia de tensión en la entrada. Los diodos D1 y D2 limitan la excursión máxima de la tensión de salida a 1,6V. Si la escala del multímetro que se utiliza fuera de 1,5V, podemos conectar 3 diodos en serie y, así, las nuevas escalas del instrumento pasarán a tener fondos de 150, 1,5 y 15V, sin otras alteraciones en el circuito. La resistencia de salida del operacional es muy baja, lo que significa que cualquier multímetro común, con sensibilidad entre 1000 y 50000 ! por volt, puede ser utilizado sin pro-
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blemas. Para los de menor sensibilidad (1000 a 5000 ! por volt) puede resultar necesario reducir el valor de R7 hasta 1k!. En la figura 1 vemos el diagrama completo del expansor de escala. La figura 2 muestra una sugerencia de disposición de los principales componentes en una placa de circuito impreso. La llave S2 debe ser de buena calidad para que las resistencias de contacto no afecten la precisión del funcionamiento del aparato. Para la prueba, conecte las puntas de prueba en J1 y J2 y el multímetro en J3 y J4. El multímetro debe colocarse en la escala de 0 - 1 volt DC. Fíjese en la polaridad del multímetro en esta conexión. Accione S1 y ajuste P1 para obtener cero volt de lectura. Comprobado el funcionamiento del expansor, ya está listo para usarlo. Si tuviera dudas respecto de los valores de tensión medida, comience siempre por la escala más alta (10V). ! Lista de Materiales CI-1 - CA3140 - Operacional. D1 y D2 - 1N4141 ó 1N914 S1 - inte - rruptor simple. S2 - llave de 1 polo x 3 posiciones. P1 - 1k - trimpot. B1 - 9V - batería. R1 - 10M (ver texto). R2 - 1M (ver texto). R3 - 110k - (100k + 10k ) ver texto. R4 - 47k x 1/8W - . R5 - 10k - . R6 - 90k - (ver texto). R7 - 4,7k - . C1 - 100µF x 12V - electrolítico. Varios Placa de circuito impreso, caja para montaje, zócalo para el integrado, conectores, cables, soldadura, etc.
MONTAJE
Baliza de Potencia para el Auto “Auto Fantástico”
Es conocida por casi todos, la baliza que permite el des - plazamiento del encendido de un número determinado de leds en forma de vaivén, y simula así el decorado de auto fantástico. Este circuito posee alguna modificación para que puedan emplearse lámparas de cierta potencia en un número comprendido entre 2 y 10.
Por: Ariel Matías González
E
l circuito descripto, simula la baliza de luces en vaivén que posee el auto fantástico en su parte delantera. El circuito está elaborado a partir de dos circuitos integrados bastante
comunes: el 555 y el 4017). El 555 está configurado como oscilador biestable que actúa como generador de pulsos de sincronización, que serán los que generen la velocidad del efecto. Actuando sobre el poten-
ciómetro P1 de 1M !, podemos ajustar la velocidad con que se produce la corrida. Los pulsos de este integrado, retirados del pin 3 (salida) son llevados al contador 4017 que opera en su salida una pequeña matriz de dioFigura 1
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Montaje vez cada ciclo, mientras que las tres centrales encienden dos veces, de allí que sean necesarias 8 salidas para la obtención del efecto. La etapa de potencia es formada por transistores del tipo 2N3055 o equivalente que permiten la excitación directa de lámparas de 12V 40W. Estos transistores deben ser montados en disipadores de calor. Esta es una modificación realizada sobre los circuitos clásicos, que permite emplear lámparas de potencia con el objeto de producir una señalización importante, útil cuando nos quedamos parados en la ruta de noche por algun desperfecto en el automóvil. También podemos utilizarlo en la versión que acciona simples leds y que no necesita de etapa de potencia, usándose como elemento decorativo, para ello se sustituyen los transistores. Los leds pueden entonces conectarse directamente en los puntos de salida (donde se conectarían los resistores) con un resistor limitador de corriente cuyo valor típico es de 390 ohm. La alimentación del circuito se hace con tensión de 12V que puede provenir de la batería del auto, o para una aplicación doméstica, a partir de una fuente de alimentación. !
Figura 2
Lista de Materiales
R1 = 10k R2 = 10k P1 = 1M R3 a R7 = 100 C1 = 1µf x 50V - electrolítico x 16V C2 = .1µf - cerámico D1 a D6 = diodos 1N4148 CI1 = CI NE555 CI2 = CI CD4017 La = lámparas 12V x 40W Tr1 a Tr5 = 2N3055 - NPN de potencia Varios:
dos que permite programar el efecto. Se utilizan 8 salidas de modo de ali-
mentar 5 lámparas. Las dos lámparas de los extremos encienden una
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Placa de circuito impreso, fdisipadores para los transistores, gabinete para montaje, estaño, etc.
MICROCONTROLADORES
Los "8-pin Flash microcontrollers (MCU)" (PICs de 8 patas) son son usados en un amplio amplio rango rango de productos productos coti - dianos, desde cepillos de dientes y secadores de pelo, hasta productos industriales y de medicina. Los módulos ECCP y CCP son capaces capaces de de hacer hacer una amplia amplia varie variedad dad de tarea tareas. s. Los Los módulos módulos CCP CCP y ECCP ECCP pued pueden en ser ser config configu u - rados en medio medio del programa, cuando éste está corrie corrien n - do (on the fly). Por lo tanto, estos módulos pueden llevar a cabo diferentes diferentes funciones funciones en la misma misma aplicación aplicación siem - pre y cuando estas funciones se hagan una a la vez. En este artíc artículo ulo se brindan brindan ejemplo ejemplos s del módulo módulo CCP tra traba ba - jando jand o en difer diferente entes s mod modos os en la mism a aplic aplicació ación. n. Recordamos que, si desea obtener los los consejos y suge - rencias publicados publicados en ediciones anteriores, anteriores, puede des - cargarlas desde nuestra web, con los datos brindados en el presente documento. Traducción y Adaptación de Luis Horacio Rodríguez de “PIC Microcontroller Power Managed Tips‘n Tips‘n Tricks”
Generación de Portadora para Protocolo X10 El protocolo X-10 usa una onda cuadrada de 120kHz con ciclo de actividad (duty cycle) del 50% para transmitir información sobre líneas de tensión de 50Hz ó 60Hz. El módulo CCP CCP de un PIC, PIC, corrie corriendo ndo en el modo PWM, puede crear una onda cuadrada precisa de 120kHz como frecuencia de "carrier" o portadora. La figura 1 muestra cómo se puede generar esta señal de onda cuadrada de 120kHz a partir de la señal de red (en este caso de 60Hz).
Figura 1
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El protocolo X-10 especifica una frecuencia portadora de 120kHz (+/- 2kHz). El oscilador del sistema en la figura 1 es de 7.680MHz, para que el módulo CCP CCP pueda pueda generar generar preci precisasamente 120kHz. Este protocolo (X-10) requiere que la frecuencia portadora sea colocada y quitada sobre la señal de 60Hz. Esto se consigue configurando el registro TRIS para el pin CCP1 tanto como entrada (frecuencia de carrier apagada) como salida (frecuencia de carrier encendida). Para más detalles sobre este protocolo y el seteo del módulo CCP CCP puede puede refer referirs irse e a la Nota de Aplicación AN236 "X10 Home Atomation Using the
Sugerencias para el Uso de Módulos Capture y Compare en PICs de 8 Patas PIC16F877A" que puede descargar desde nuestra web.
Auto-baud: Ajustando la Velocidad de Transmisión de Datos Una comunicación serie RS-232 tiene una variedad de velocidades de transmisión (baud rates) para elegir. Múltiples tasas requieren un software que detecte la tasa de transmisión y ajuste las rutinas de envío y recepción adecuadas. El auto-baud es usado en aplicaciones donde pueden ocurrir múltiples tasas de transmisión El módulo módulo CCP puede ser conficonfigurado en modo "Capture" para detectar el "baud rate" y luego ser configurado en modo "Compare" para generar o recibir transmisiones RS-232. Para que el auto-baud funcione, se debe transmitir una “señal” de calibración de un dispositivo a otro. En la figura 2 mostramos una forma en que se puede hacer esta calibración. Una
Figura 2
en el paso 2. Éste es el tiempo para los 8 bits. 6. Desplace el valor calculado en el paso 5 tres veces a la derecha para dividir por 8. Este resultado es el período del Implementación de la rutina de bit (TB). Auto-baud 1. Configure Configure el módulo módulo CCP para 7. Desplace el valor obtenido en capturar un flanco descendente el paso 6 a la derecha una vez. Este (comiendo del bit de resultado es la mitad de un período Start). de un bit. 2. Cuando se detecta el flanco El segmento de código de las descendente, guarde el valor de CCPR1. tablas 1 y 2 muestra el proceso para 3. Configure el módulo de CCP transmitir y recibir datos. Esta misma para capturar un flanco ascendente. función puede ser llevada a cabo por 4. Cuando se detecta el flanco el módulo CCP, configurándolo en ascendente, guarde el valor de modo "Compare" y generando una CCPR1. interrupción interrupción del CCP cada período período de 5. Reste el valor obtenido en el paso 4 menos el valor obtenido
Midiendo el tiempo de esta calibración se provee al dispositivo el "baud rate" a utilizar para las siguientes comunicaciones.
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Microcontroladores bit. Cuando se use este Figura 3 método, un bit se recibe o se envía cuando ocurre la interrupción.
Conversión AD de Doble Pendiente La figura 3 muestra un circuito para llevar a cabo una conversión A/D de doble pendiente (dualslope) utilizando el módulo CCP. La conversión A/D de doble pendiente funciona integrando la señal de entrada (VIN) durante un tiempo fijo (T1). La entrada después se cambia a una referencia negativa (-VREF) y se integra hasta que la salida del integrador sea cero (T2). En la figura 4 podemos ver cómo se realiza esta conversión. VIN es una función de VREF y de la relación entre T2 y T1. Los componentes de este tipo de conversión son el tiempo fijo y el "timing" del flanco descendente. El módulo módulo CCP puede puede llevar llevar a cabo cabo ambos componentes por medio del modo "Compare" y "Capture" respectivamente:
1. Configur Configuree el módulo CCP en modo "Compare mode, Special Event Trigger". 2. Cambie la entrada analógica al integrador integr ador de VREF VREF a VIN. 3. Use Use el módu módulo lo CCP CCP par paraa espe espe - rar T1 (T1 elegido basándose en el valor de C). 4. Cuando ocurre la interrupción EDITORIAL QUARK EDITORIAL S.R.L. Propietaria de los derechos en castellano de la publicación mensual SA-
BER ELECTRÓNICA
Herrera 761/763 Capital Federal (1295) TEL. (005411) 4301-8804
EDICION ARGENTINA Nº 123 JULIO 2010 Distribución: Capital:: Carlos Cancellaro e HiCapital jos SH, Gutenberg 3258 - Cap.
ciones embebidas como la familia PIC32, micros con USB Host embebidos y soluci sol uciones ones para par a Wi fi. También se presentó la nueva familia PIC16F88X, 12F1XXX y 16F1XXX. A los asistentes se les entregó un manual con tips sumamente útiles para encarar el diseño de sistemas con PIC y, como lo consideramos muy valioso para nuestros lectores, queremos compartir su contenido. Los "8-pin Flash microcontrollers (MCU)" son usados en un amplio rango de productos cotidianos, desde cepillos de dientes y secadores de pelo, hasta productos industriales y de medicina. La familia de PIC12F/16F con comparaFigura 4 dores de tensión "on-chip" mezcla todas las ventajas de la arquitectura del PIC® del CCP, CCP, cambie la entrada analógica MCU y la flexibilidad de la memoria al regul regulador ador de VIN VIN a VREF VREF y recon recon - Flash programable con la naturaleza figure el módulo en modo "Capture" de una seña de un comparador de esperando el flanco descendente. voltaje. Juntos forman un híbrido 5. Cuando Cuando ocurra la próxima próxima inte - digital/analógico con la potencia y flerrupción del CCP CCP,, el tiempo captura captura - xibilidad para trabajar en un mundo do por el módulo es T2. analógico. 6. Calcule Calcule VIN usando la siguien - La flexibilidad de la memoria te ecuación: Flash y las excelentes herramientas de desarrollo, que incluyen "low-cost VIN = VREF T2/T1 In-Circuit Debugger", "In-Circuit Serial Programming™" y "MPLAB® Hasta aquí, hemos desarrollado ICE 2000 emulation", hacen que el capítulo 3 de este trabajo, presen- estos dispositivos sean ideales para tado en Buenos Aires en el seminario cualquier aplicación de control. Road Show de Microchip. En la próxima edición continuareEn él se mostraron los nuevos mos describiendo el capítulo 4 de dispositivos de Microchip para aplica- este trabajo. !
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Cuaderno del Técnico Reparador
Pantallas Pantall as de Plasma
Fallas que no Detecta el BUS del Equipo Un LCD y un Plasma Plasma tienen fallas fallas muy simila simila - res salvo aquellas directamente relacionadas con la pantalla y su excitación. Este artículo está destinado a técnicos que ya conocen los equipos, aclarando que en la próxima edición veremos “cómo es un Plasma por dentro” y cuáles son los primeros pasos para realizar una reparación. Analizaremos aquí, algunas de las fallas que se producen producen y que no son detec - tadas por el bus de fallas del equipo. Si Ud. quiere saber saber todo sobre sobre las pantallas de plas - ma y no quiere quiere esperar esperar hasta hasta la próxima próxima edi - ción, puede bajar un libro completo y material adicional adicio nal de nuestra nuestra web, siguiendo siguiendo las indi indi - caciones dadas en el artículo de tapa de esta edición. Autor:
Introducción No todas las pantallas de plasma son iguales. Cada TV puede llegar a tener sus fallas típicas porque la excitación de la pantalla se suele realizar en sectores que no siempre están situados del mismo modo. La mayoría de los fabricantes divide la pantalla en 4 cuadrantes es decir: arriba izquierda, arriba derecha, abajo izquierda, abajo derecha. Pero otros dividen la pantalla en cuatro franjas verticales u horizontales o en dos franjas horizontales o verticales. Como es habitual nosotros vamos a analizar en este curso un TV muy común en el mercado dejando para el “curso de formación permanente” el análisis de otras marcas y modelos. Elegimos por su información y por ser muy
común en el mercado los TVs con chasis National GPH10DU que se pueden encontrar con diferentes
Ing. Alberto H. Picerno
marcas y modelos genéricos. En la figura 1 se puede observar la organización de la excitación de display
Figura 1
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Cuaderno del Técnico Reparador que utilizaremos para analizar las fallas de pantalla. En la parte superior a la izquierda, se puede observar una combinación de la sección analógica y digital común a los TVs de LCD y Plasma que termina en el transmisor LVDS que se conecta a la pantalla por el conector DG5. Lo que a nosotros mas nos interesa está después del conector sobre la derecha de la figura 1 y la pantalla misma que se encuentra abajo. El bloque receptor LVDS recibe todas las señales que requiere la pantalla salvo las tensiones de fuente que ingresan a la plaqueta “D” por un conector separado de dimensiones adecuadas para la corriente que debe manejar. Nos interesa, entre otras, las señales R G y B digitalizadas a 10 bits que salen por la parte superior, del bloque “Salida Display” al circuito integrado IC9900 encargado de generar las señales de datos dividida en dos sectores, izquierdo y derecho marcados como un bus negro y rojo respectivamente. Del receptor LVDS hacia abajo el CI9500 contiene el bloque de control que genera la descarga en cada celda elemental. Este bloque genera dos señales una de control de barrido que excita el bloque SC (Signal Complet) que divide las señales en dos grupos, superior e inferior de filas indicadas como SU (Signal Upper) y SD (Signal Down). Por el lado derecho se conecta la señal SS (signal Sustain a todas los electrodos de la pantalla.
Diagnóstico de Fallas Prácticamente todos los TV tienen algún sistema de diagnóstico de fallas por pantalla tal como el que relatáramos para la pantalla del LC03 de Philips. Inclusive los Plasma más modernos tienen un sistema de diagnóstico más perfeccionado que incluye un generador
Figura 2
de barras de color. Esta cualidad facilita la prueba ya que ante cualquier falla en la construcción de la imagen sobre la pantalla, o ante una falta total de imagen en toda o en parte de la misma, se puede realizar una prueba rápida con el generador de cuadros de prueba interno que se inyecta en la salida R G y B de la plaqueta digitalizadora antes del transmisor LVDS. Nota: salvo una de las señales que se aplica a la plaqueta analógi - ca para realizar el ajuste de blanco.
¿Y de qué otra zona del TV puede venir una falla en la cual falta una zona de la pantalla que no sea la pantalla misma? La respuesta es que existen dos etapas más que siempre son sospechosas: el generador de PIP (picture in picture = imagen en imagen) y las memorias masivas de video del escalador que pueden llegar a guardar una imagen completa en 4 integrados de memoria. El “Internal Test Pattern Generator” o generador de patrones internos del National GPH10DU se invoca por medio de las teclas frontales y el control remoto del TV. Primero presione la tecla de volumen (-) en el frente del control
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remoto y mientras está realizando esta operación pulse RECALL en el control remoto tres veces durante tres segundo cada vez. Posteriormente presione las teclas 1 o 2 del control remoto y seleccione “AGING” (la traducción literal es “envejecimiento” porque así se denomina el proceso final de fabricación en donde los TVs se mantienen encendidos por 24 horas). Posteriormente seleccione el cuadro de prueba requerido por medio de los botones 3 y 4 del control remoto. La pantalla presentará sucesivamente varios cuadros de prueba al pulsar 4 y retornará al anterior al pulsar 3. El primer cuadro de prueba que debe aparecer es un campo totalmente blanco que al pulsar “4” se transforma en rojo, verde, azul etc., tal como podemos ver en la figura 2. La señal de campo blanco en la sección digital sirve para comprobar que las secciones de datos R G B funcionan correctamente a partir del LVDS. Luego si Ud. piensa que falta un color puede utilizar las señales de campo rojo, verde o azul para confirmarlo. La pantalla de envejecimiento sirve como prueba en la estantería de un TV ya reparado y permite determinar si está bien ajustado el
Reparaciones en Televisores de Plasma y LCD
Figura 3
rango dinámico de grises, el brillo, el contraste, el ajuste de blanco, etc. Las señales de rampa sirve sobre todo para detectar errores en el posicionamiento de datos. En la figura 3 se pueden observar fallas clásicas que se puede detectar con esta pantalla. La imagen de la izquierda de la figura 3 indica un error de posicionamiento en la señal de datos izquierda. En la figura central se observa directamente la falta de direccionamiento de datos. En la figura de la derecha se observa un error de fase entre el funcionamiento de la sección de datos, cuando se realiza el barrido de la parte inferior de la pantalla. Los errores descubiertos con las señal de rampa de B y N pueden aclararse invocando rampas de cada color
Figura 4
primario para averiguar si se trata de un error generalizado o sólo sobre un color. La siguiente señal es un pequeño cuadrado blanco o ventana sobre una pantalla negra. Esta señal sirve para descubrir cómo se propaga un brillo puntual sobre toda la pantalla. Teóricamente el brillo debería quedar encerrado en las celdas iluminadas, pero un error de fabricación de la pantalla al pegar la cara externa sobre la base con celdas separadas pueden provocar filtraciones de luz que implican que esas pantallas deben ser rechazadas en fábrica si la empresa fabricante es seria. Muchos usuarios llaman a su reparador de confianza no sólo para reparar sus equipos. En el momento actual un usuario de un plasma de 55” o más lo compra
para armar su Home Theater y llama a su reparador de confianza para que le aconseje sobre qué productos comprar y los pruebe una vez comprados. Es una nueva función del técnico que debe ser aprovechada al máximo y que debe ser realizada con toda la profundidad que corresponde. Si el trabajo se realiza con seriedad no dude que volverá a ser llamado una y otra vez cuando algún equipo presente alguna falla o simplemente el usuario no entienda cómo usarlo. Y Ud. debe estar muy atento a todas las posibles pruebas porque los países de América Latina suelen ser el basurero de fabricantes inescrupulosos, que seleccionan su producción enviando lo mejor a los mercados más exigentes y con mayor poder adquisitivo y lo peor a los países mas pobres. La solución a este estado de cosas es el conocimiento y en ese sentido América Latina le lleva una enorme ventaja al resto del mundo, porque aquí no tenemos la solución fácil del cambio de plaquetas. Aquí el que sabe repara y el que no sabe abandona la profesión. La señal siguiente es la clásica barra de colores, cuyo uso ya conocemos y que nos permite determinar con una mirada el funcionamiento general del TV. La señal de zonas B y N permite determinar lo que se llama el arrastre de video. Ud. debe observar una cuadro blanco central sobre un marco negro puro. Si aparecen zonas grisadas en cruz con el cuadrado blanco como cruce central, significa que puede existir una falla de pantalla o de modulación de fuentes de pantalla. La última señal de la serie digital es una pantalla que varia de negro a blanco en todos los escalones posibles del sistema. En el TV analizado son 2 10 = 1024 escalones que el ojo no puede apreciar como salto sino como una variación continua de gris. Un salto o un cambio
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Cuaderno del Técnico Reparador de color puede implicar un error en alguno de los 10 bits de salida de R de G o de B. La última señal es un cuadro de blanco, pero generado en las secciones analógicas del equipo y que sirve para realizar el ajuste de blanco por el modo service. En la figura 4 se puede observar un intento de ordenar las fallas de pantalla con un diagrama de fallas. Se comienza con la observación de la pantalla con alguna señal adecuada como, por ejemplo, la barra de colores. Se analizan las fallas de pantalla considerando que la excitación de la misma involucra diferentes etapas y diferentes circuitos integrados de fila y columna. Por ejemplo: el barrido de pantalla se realiza como mitad superior y mitad inferior pero cada mitad está servida por dos circuitos integrados, lo cual significa que existen cuatro barras horizontales de barrido que se dividen en pares e impares porque la señal de Sustain es algo diferente para cada sector en función de la organización de los electrodos. El diagrama de fallas selecciona primero en función de la simetría de la falla y luego le indica en que bloque o bloques puede estar el problema. El cuadro de la figura 5 es suficientemente explícito por si mismo como para agregar algún comentario más; pero las fallas en pantalla no estarían completas sin agregar una de las fallas que involucran serias consecuencias para el TV y una de las que más debe cuidarse el reparador. La pantalla de plasma contiene gas casi a presión atmosférica y por su proceso de producción las celdas quedan casi herméticas una de otras. Sólo se comunican a través de canales microscópicos lla-
donde está el tubito comienza a perderse ocurriendo dos cosas cuando se enciende el TV. La primera es un oscurecimiento paulatino del ángulo donde está el tubo de vidrio y la otra es un ruido a arco característico (como el zumbido que produce una mosca Figura 5 al volar) que se produce mados arteriolas. La lámina interna sobre las celdas llenas de aire. de vidrio posee un tubo perpendiCuando se trabaja con plasmas cular a la lámina colocado en un se debe tener a mano un adhesivo ángulo que permite realizar vacío epoxi para vidrio y ante un accidenprimero y llenado con gases raros te con rotura del tubo, se debe después. Este procedimiento se obturar el tubito de inmediato realiza con el panel montado en el pegando la parte rota. En la figura chasis por un problema de solidez. 5 se puede observar una fotografía Terminado el proceso este tubito de de un proceso ya avanzado de vidrio se calienta y se sella que- varios días. dando un panel hermético. El tubito En la figura 6 se puede obsersellado queda alojado en un cilin- var un TV por dentro con la dársedro de plástico blando que evita na para el tubito de llenado. cualquier posible contacto con el Por esta razón no conviene exterior. recibir un TV de plasma sin probarCuando este tubito se quiebra lo antes, ya que muchas veces el por accidente, no ocurre nada propio usuario no sabe que nos catastrófico; no hay ruido de gas está entregando un panel de plasque se escapa, ni las explosiones o ma dañado por algún otro servicio implosiones que pueden ocurrir en técnico. Y aunque funcione bien no un TRC porque no hay vacío en el es mala idea observar si el tubito panel. Pero el gas de la zona de llenado está reparado. !
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Figura 6
M ANUALES T ÉCNICOS
Actualización, Jailbreak y Liberación de iPhone con diferentes OS Los poseedores de iPhone saben que para bajar aplicaciones y liberar el teléfono de modo que pueda usarse con chips de cual - quier compañía es preciso realizarle una técnica denominada “Jailbreak”. También saben que, al realizar este procedimiento, cuando conectan el teléfono a una computa - dora, iToons de inmediato me dirá si existe una nueva versión del sistema operativo (firmware) y me invitará a actualizar la uni - dad; claro que al hacerlo, de inmediato el teléfono bloqueará el uso de los programas instalados y hasta se puede dar el caso de inutilizar el aparato. El último artículo publi - cado en Saber Electrónica sobre liberación de iPhone estaba dirigido a un equipo con firmware versión 2.2, luego, hace unos meses enviamos a los socios del Club Saber Electrónica la nota que explica cómo actualizar a la versión 3.0 y su posterior liberación y ahora es turno de actualizar a la versión 3.1.2, que es la más reciente. Autor: Ing. Horacio Daniel Vallejo e-mail:
[email protected] Introducción Tal como decimos siempre que hablamos de este tema, Jailbreak proviene de 2 palabras en inglés, Jail que significa cárcel y Break que significa romper, en palabras simples Jailbreak significa “escapar de la cárcel”, y en el mundo del iPhone e iPod el Jailbreak es el proceso que nos permite acceder a todos los archivos y carpetas en el iPhone o iPod Touch así como a la posibilidad de cargar programas extra o archivos de imagen sin necesidad de tener que “pasar” por el iTunes. Haciendo un “Jailbreack” podremos instalar aplicaciones de terceros, modificar las que ya están y otras cosas más. Antes de hacer el Jailbreak debe conocer qué tipo de dispositivo tiene y la versión del Firmware con el que cuenta. Para saber qué versión de Firmware tiene, lo puedes encontrar en su iPhone o iPod Touch siguiendo la ruta:
Ajustes -> General -> Acerca de * Para realiziar el Jailbreak a dispositivos Apple con firmware desde 1.1.1 hasta 3.1.2, desde Windows o Mac, es muy sencillo, sólo toma algunos minutos, empleando diferentes programas que explicaremos en esta nota.
* Para hacer el Jailbreak con firmware 1.1.4 desde Mac también puede probar con iJailBreak. * Para desbloquear un iPhone de primera generación con Firmware 2.0 desde Windows o Mac se puede emplear el programa Pwonage Tool que también soporta iPhone 3G.
M ANUALES TÉCNICOS * Si la versión del firmware es 2.1 o 2.2 se puede hacer el Jailbreak con QuickPwn desde Windows o desde Mac.
cargo de quien lo instala. Puede usar el link de descarga http://www.quickpwn.com/downlo - ads. Allí encontrará el firmware 2.2 original del iPhone. El programa lo * Y si la versión es 3.0 o supe - podrá descargar desde nuestra rior… bueno, siga leyendo y verá web con la clave “iphone”. que tampoco es complicado. Si quiere conocer cómo se reaEn caso de que haya hecho el liza esta técnica paso a paso, Jailbreak pero por alguna razón puede descargar la nota que ya desee regresar su iPod Touch o hemos publicado desde nuestra iPhone a su estado original es muy web: www.webelectronica.com.ar , sencillo, sólo debe restaurar el haciendo click en el ícono passFirmware original de Apple y así word e ingresando la clave: iphone. tendrá todo como nuevo. Algo que el lector debe saber es Entonces, como primera medi- que cada vez que actualiza su teléda digamos que el JAILBREAK que fono es como si estuviese formateya hemos explicado en el tomo de ando una computadora para colocolección Nº 59 del Club Saber carle un sistema operativo más Electrónica consiste en instalar los nuevo, es decir, VA A PERDER programas Cydia e Installer en el TODO LO QUE TENIA, por lo tanto iPhone 3G que son 2 utilidades es necesario que realice un backdesde donde podremos descargar up y para ello puede utilizar el atuuna cantidad de programas para nes. que el iPhone sea realmente muy A continuación explicaremos útil para muchas cosas e, incluso, cómo actualizar el iPhone a la verpodamos liberarlo y controlar el sión 3.1.2 y cómo se hace para readesbloqueo. lizarle nuevamente un Jailbreak. Entre los distintos programas que podremos instalar está, por Actualizar el iPhone ejemplo, el Cycorder, que permite al Firmware a 3.0 ó 3.1.2 filmar, también podremos usar el iPhone como MODEM, ver televisión, instalar un programa donde En Internet encontrará varios encontramos juegos y aplicacio- archivos de firmware posteados nes, etc. Pero vamos a centrarnos por colaboradores que realizan en lo que nos interesa, que es el programaciones para que el técniJailbreak. co pueda actualizar el móvil sin Como vimos, las herramientas necesidad del programa original y necesarias para hacer el Jailbreak así no estar “sujetos” a que solaal iPhone con versión de firmware mente podamos emplear aplicacio2.2 son: nes sugeridas por Apple. Reiteramos que no puedo aseSoft para Wi ndows gurar que el uso de estos firmwa“QuickPwn22-1” (esta versión del res sea legal, ya que aún descoprograma sirve para la actualiza - nozco si son plataformas hechas ción 2.2 del iphone). Si bien hay por quien lo postea o si es una varios links de descarga, al copia modificada del programa momento de escribir este texto aún original. Hasta donde conozco, no he conseguido la autorización estos firmware son de libre uso y que me permita afirmar que el uso los que yo he probado son los por Davyd en de dicho firmware es legal por lo posteados cual su uso corre por cuenta y www.clubifonmne.com.
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Supongamos entonces que Ud. posee un iPhone con versión de software inferior a la 3.0 y lo quiere actualizar. Supongamos también que el móvil es suyo y que le practicó la técnica de Jailbreak para poder liberarlo. Es probable que desde Cydia o Installer haya descargado aplicaciones y que su equipo tenga una serie de archivos y programas con los que se encuentra cómodo y que emplea bastante seguido. Obviamente, al cambiar la versión de firmware, mediante las técnicas que mostraremos, perderá todo esto y deberá volver a cargarlas una por una. Para cambiar el firmware necesitará los archivos, el cable de conexión a la PC y tener instalada la última versión de iTunes (yo he realizado la programación con la versión 8.0.1 con la 9.0.1 y con la 9.0.3 sin problemas). Siga los siguientes pasos:
1) Desde los links dados en nuestra web descargue el archivo de firmware que Ud. va a utilizar y guárdelo en alguna carpeta de su disco rígido (tiene disponible varias versiones hasta la 3.1.2 y, próxima - mente estará la versión 3.1.3). 2) Ejecute el iTunes y actua - lícelo (en la figura 1 podemos ver la información correspondiente a dos versiones de este programa con las que hemos trabajado). 3) Tenga su móvil encendido y conéctelo a la computadora, en la pantalla del iPhone aparecerá el equipo (seguramente le preguntará si quiere descargar la nueva ver - sión de software oficial, que en el momento de hacer esta nota era la 3.1.3, pregunta a la cual Ud. con - testará cancelando), tal como se muestra en la figura 2. 4) Ahora está en condiciones de cargar el nuevo sistema operati - vo, para ello, en el iTunes seleccio - ne su teléfono de modo que apa - rezca la pantalla de información del equipo, tal como se muestra en la
Actualización, Jaibreak y Liberación de iPhone
Figura 1
figura 3. Note que posee la versión 2.2 de software, que posee varios archivos instalados y que me ofre - ce la oportunidad de actualizarlo a la versión 3.1.3 (Update) y de res - taurarlo a la versión de fábrica (Restore). 5) Si está en una Macintosh, manteniendo apretada la tecla “Alt” haga clcik en “Restore” y notará que en lugar de restaurar la configuración inicial le brinda la oportunidad de seleccionar el archivo que Ud. va a utilizar para programar el equipo (si está en una PC deberá mantener apreta - da la tecla “Shift” al hacer click en “Restore”), figura 4. 6) Seleccione el archivo correspondiente y acéptelo. Aparecerá la imagen de la figura 5, en la cual le muestra el proceso de programación. 7) Una vez terminado el pro - ceso, el teléfono se reiniciará, acti - vará iTunes y quedará listo para usarlo con el nuevo sistema opera - tivo (figura 6). Tenga en cuenta que al terminar la restauración, vere - mos nuestro iPhone con el Logo de iTunes y el Sliders, No nos asuste - mos, iTunes lo activará en unos segundos. Lo importante es que la versión de sistema operativo que Ud. puede descargar ya contiene el Cydia y una serie de aplicaciones,
Figura 2
Figura 3
las que podemos notar en las tablas de la figura 7. Utilizando este método, Ud.
puede cambiar la versión de firmware como si estuviera cambiando el sistema operativo de una com-
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M ANUALES TÉCNICOS Figura 5
Figura 6
Figura 4 putadora. Reiteramos que en nuestra web podrá encontrar links con varios archivos y diferentes características, por ejemplo, el que acabamos de mencionar (3.1.2 de Davyd) ya trae instlado el Cydia, la partición es mayor y mantiene la banda base, pero no está liberado. Hay otros archivos que poseen otras características que pueden serle de utilidad pero en su mayoría no están liberados. Por ello, a los fines prácticos, explicaremos cómo realizar dicho proceso para las dos versiones de firmware más recientes que están disponibles.
Liberación de iPhone 3G con Ultrasn0w Lo que explicaremos sirve para cualquier equipo con versión 3.0 de firmware para emplearlo con un chip de cualquier operador (figura 8). El proceso es bien simple, pero tenemos que hacer unos pasos previamente:
Figura 7
Jailbreak (algu - nos archivos ya lo tienen reali - zado, pero si eligió una ver - sión de firmwa - re que no tenga cargado el Cydia, más abajo explicamos cómo realizar el Jailbreak en un teléfono con ver - sión de software 3.0).
Sugerimos que tenga una conexión de WiFi para realizar el proceso que explicaremos, por más que su equipo cuente con cobertura 3G y el operador esté sincronizado. En primer lugar, ejecute Cydia y 1) Asegurarnos de haber actua - añada una nueva fuente (source), lizado a la versión 3.0 con el para ello vamos a “Manage” en el iPhone, utilizando la técnica que menú inferior de Cydia para que mostramos más arriba y emplean - aparezca una imagen como la de la do el firmware que nos haya gusta - figura 9. Hacemos click en “Edit”, en la do y que posea esta versión de parte superior derecha, y luego en software. 2) Haberle realizado el “Add”, en la parte superior izquier-
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Figura 8
Figura 9
Actualización, Jaibreak y Liberación de iPhone Figura 12 Figura 11
Figura 10
da. Cuando nos pregunte la dirección, ponemos: http://repo66 6. ultrasn0w.com (recuerden que es un 0 “cero”), figura 10. Luego haga click en “Add Source”. Hecho esto, esperamos que actualice las fuentes. Cuando termine, vamos a “search”, y empiecen a escribir ultrasn0w. A los pocos momentos, verán que aparece el programa, figura 11, así que lo descargan e instalan (click en Install en la parte superior derecha y luego en Confirm). Una vez que instalaron el programa, apagan el iPhone (dejen presionado el botón superior del iPhone) y lo vuelven a prender. De esta manera, el iPhone con firmware 3.0 ya está liberado, basta con insertar el SIM que quieran, y podrán empezar a utilizarlo.
Liberación de iPhone 3G con Blacksn0w Vamos a explicar cómo podemos liberar un teléfono celular iPhone con versión de software 3.1.2 ya sea con el Ultras0nw (para los que actualizaron el sistema operativo sin modificar la versión del MODEM) y con el Blacksn0w ara aquellos que actualizaron el celular desde iTunes.
Bien, los que han “jugado” con el iPhone saben que Cydia es uno de los buscadores más utilizados para cargar aplicaciones en general, incluso las que nos permiten liberar el teléfono. Ahora bien, en Saber Electrónica hemos explicado cómo poder tener Cydia mediante el soft para Windows QuickPwn. Sin embargo, también se puede realizar el jailbreak utilizando un programa denominado BlackRa1n. Para liberar un iPhone con versión de software 3.1.2 se puede utilizar una aplicación llamada Blacksn0w, la que puede bajarse directamente desde Cydia o por medio BlackRa1n. Ahora bien, cabe hacer una aclaración importante, si no quiere instalar BlackRa1n, solo se puede desbloquear o liberar el iPhone si el “modem firmware” (baseband) tiene la versión 04.26.08. Si se actualizó el teléfono al firmware 3.1.2 directamente desde iTunes, también se actualizó el baseband a la versión 5.11.07. La versión de Ultrasn0w que bajamos desde el repositorio que indicamos en este artículo, no soporta el baseband 5.11.07 y esto implica que solo podrá usar Chip o tarjeta SIM original, a menos que “baje” la versión de baseband o que consiga alguna dirección para bajar el
Ultrasn0w que “Si” permita la liberación. En la figura 12 mostramos una pantalla del menú general de un iPhone que muestra las veriones del sistema operativo y del MODEM. Para saber las versiones que tiene su teléfono vaya a: Ajustes -> General -> Acerca de Liberación mediante Jailbreak con Pwnage Tool Si realizó el jailbreack con Pwnage Tool_ (más abajo explicamos cómo se hace), entonces ya tiene instalado el Cydia. Si cargó el firmware de Davyd, ya tiene Cydia y no cambió la versión del módem.
Figura 13
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M ANUALES TÉCNICOS Figura 16 Figura 15 Figura 14
Para liberar el teléfono, debe descargar la aplicación Ultrasn0w, para ello abra el Cydia, presione sobre la pestaña “Manage” ubicada en la parte inferior derecha del menú, luego presione sobre el botón Sources, después presione Edit ubicado en la parte superior derecha y haga click (presione) sobre el botón Add ubicado en la parte superior izquierda. Ingrese el repositorio: http://repo66 6. ultrasn0w.com y presionae el botón Add Source (figura 13). Cydia automáticamente actualizará las fuentes y seguirá una serie de pasos. Cuando termine, presione sobre el botón Return to Cydia y luego sobre el botón Done ubicado
en la parte superior derecha. Ya ha sido bajado el programa, busque “ultrasn0w” en Cydia (figura 14) e instale esta aplicación (figura 15). La aplicación automáticamente desbloqueará el dispositivo para usarlo con cualquier compañía móvil. Reiniciar el iPhone y disfrute de un dispositivo liberado para cualquier tarjeta SIM.
Liberación Mediante Jailbreak con Blackra1n Puede liberar un iPhone con sistema operativo 3.1.2 por medio de Blacksn0w, que es una herramienta lanzada por GeoHot (el que Figura 18
Figura 17
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creó el famoso “Jailbreak” de 30 segundos con BlackRa1n) que permite liberar el teléfono y utilizar cualquier chip de cualquier fabricante, aún cuando hayan actualizado vía iTunes a la versión 3.1.2. Este proceso lo apliqué en mi teléfono 3G pero todavía no lo practiqué en un 3GS, aunque GeoHot asegura que funciona. Para la liberación del celular debe tener iTunes 9 y el iPhone con sistema operativo 3.1.2. Si no utiliza en archivo de Davyd, y el teléfono con su nuevo firmware no tiene el Cydia debemos hacerle el Jailbreak utilizando el programa BlackRa1n (más abajo explicamos cómo hacerlo). Figura 19
Actualización, Jaibreak y Liberación de iPhone Figura 21
Figura 20 Con el chip puesto, desde su iPhone ejecute el ícono BlackRa1n (figura 16). Asegúrese de estar conectado a una red WiFi. Segundo, es cuestión de reinsertar el SIM y cargar BlackRa1n (además de conectarnos a WiFi, figura 17). Asegúrese de estar conectados vía Wifi, para poder actualizarlo y que aparezca la opción “Snow”, como se observa en la figura 18. Haga click en Snow y luego instálelo. El programa realizará una programación y tras unos segundos el móvil quedará liberado (figura 19). Sólo resta “restaurar la red, para ello, en el iPhone, hagan: Ajustes -> General -> Restaurar -> Restaurar Ajustes de Red (figura
Figura 23
20). Si por algún motivo no apareciera Snow en Blackra1n, debería liberar el teléfono con Sn0wbreeze. Básicamente es lo mismo que PwnageTool para Mac, pero en Windows. Modificaun fichero del firmware 3.1.3 creando otro que no tiene el baseband (importante si quiere conservar la posibilidad de utilizar el iPhone con cualquier operador vía blacksn0w), que tiene el jailbreak hecho, y las utilidades típicas del mundo del jailbreak, como Cydia, instalados. Este firmware modificado se puede cargar vía iTunes usando shift al mismo tiempo que pulses sobre el botón de actualizar.
Técnicas de Jailbreak Comenzaremos explicando algo que ya hemos descripto, las técnicas de Jailbreak cuando se tiene un sistema operativo viejito en el iPhone. Recomiendo utilizar este proceso para firmware hasta
Figura 22
Figura 24
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M ANUALES TÉCNICOS 1” (esta versión del programa sirve para la actualización 2.2 del iphone). Si bien hay varios links de descar - ga, al momento de escribir este texto aún no he conseguido la autorización que Figura 25 me permita afir - mar que el uso de dicho firmwa - re es legal por lo el 2.2. Las herramientas necesa- cual su uso corre por cuenta y cargo rias para hacer el Jailbreack al de quien lo instala. Puede usar el iPhone son: link de descarga http://www.quickpwn.com /downlo - Soft para Windows “QuickPwn22- ads. Allí encontrará el firmware 2.2
original del iPhone (figura 21). El programa lo podrá descargar desde nuestra web con la clave “iphone”. Una vez que tenemos el programa y el firmware apropiado, ejecutamos el archivo QuickPwn221.exe con el iPhone conectado a la PC (figuras 22 y 23). Esperamos que el programa reconozca el teléfono, lo que puede tardar unos minutos; cuando los encuentra hacemos click en la flechita. Aparece una pantalla donde tenemos que buscar (con Browse) el firmware 2.2 original del iPhone que hemos descargado y guardado en algún lugar del disco de la PC (figura 24), le indicamos en qué carpeta esta (figura 25) y hacemos click en siguiente. Aparecerá la pantalla de la figu-
Figura 27 Figura 26
Figura 28
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Figura 29
Actualización, Jaibreak y Liberación de iPhone
Figura 30
Figura 31
Figura 32 Figura 33 ra 26, la dejamos como está y volvemos a hacer click en la flecha. En el siguiente paso tenemos que seguir una secuencia de comandos para que el teléfono entre en mode RFU (restauración), e inicie la instalación, la secuencia
Figura 34
la vamos a tener en pantalla y seria la siguiente:
1) Espere que el teléfono entre en modo restauración (figura 27). 2) En la pantalla se oscurece el renglón que le indica que apriete el botón HOME del iPhone durante 5 segundos (figura 28), hágalo. El botón HOME es el único que tiene la parte frontal del iPhone y que me lleva al menú del teléfono. 3) Luego de reconocer que hizo lo correcto, se oscurece el próximo renglón de la ventana de restaura - ción, donde le pide que mantenga apretadas juntas la tecla HOME y la tecla POWER del iPhone (figura 29), hágalo. 4) Cuando aparece en la venta - na la imagen de la figura 30 solta - mos el Power y mantenemos apre - tado 30 segundos el botón HOME.
Si todo sale bien verán la pantalla de la figura 31 y comenzará la instalación de los programas en el Iphone (figuras 32 y 33). Una vez que termina la instalación ya tendremos las aplicaciones en el iPhone para poder empezar a instalar aplicaciones, como por ejemplo el PDANet que usaremos más adelante para convertir a nuestro iPhone en MODEM, y que lo encontramos en Cydia. El Cydia y el Installer (figura 34) son aplicaciones similares. Yo he encontrado varias cosas útiles en los dos sitios. Cuando entramos por primera vez al Cydia nos puede pedir hacer un Up Grade, le damos OK y listo. El primer programa que debe bajar es el BossPrefs v2.15b que, aunque todavía sea una beta, funciona perfectamente. Es una apli-
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M ANUALES TÉCNICOS cación muy útil, que sirve para activar o desactivar Edge, Wifi, Bluetooth, SSH y la cuenta de Mail. Yo lo uso básicamente para desactivar EDGE, de esa manera me abstengo de usar ese servicio involuntariamente, así mismo lo uso para controlar SSH con WinSCP. BossPrefs se puede instalar desde Cydia; en la dirección:
http://apt.bigboss.us.com/repo - files/cydia/ Quizá esto le resulte algo antiguo, pero me ha ocurrido de querer realizar el Jailbreak con móviles de un par de años con las técnicas que describimos a continuación y he tenido problemas de inestabilidad, por lo que sugiero emplear la que acabamos de mencionar.
Jailbreak para el iPhone 2G y 3G con Firmware 3.0 y 3.1.2 con Mac Es posible realizar una actualización del software y el Jailbreak de un iPhone con el Pwnage Tool con mayor seguridad y facilidad si posee una Mac. Para poder hacerlo necesitará el Pwnage Tool, los archivos del firmware y programas cargadores (bootloader), especialmente para los iPhones viejitos 2G. Todo el material necesario puede descargarlo de nuestra web, con los datos brindados al comienzo de esta guía, sin embargo, a continuación, damos algunos links de descarga. El Pwnage Tool, puede ser descargado desde los sitios mostrados en la tabla 1. El archivo con el sistema operaticvo (firmware) puede descargarse de los sitios mostrados en la tabla 2. Los Bootloaders (sólo para iPhone 2G) los puede obtener de los sitios mostrados en la tabla 3. Como siempre decimos, en su
Tabla 1: Sitios de Descarga de Pwnage Tool para Mac # # # # # # # # # # #
http://www.revotech.org/mirror/PwnageTool_3.0.dmg http://www.istation.at/pwnagetool_3.0.dmg http://neon.hexxeh.net/PwnageTool_3.0.dmg http://www.itouchmaster101.com/PwnageTool_3.0.dmg http://www.zackoch.com/iphone/PwnageTool_3.0.dmg http://just.legalizecanna.biz/PwnageTool_3.0.dmg http://www.neonkoala.co.uk/files/PwnageTool_3.0.dmg http://g.appleguru.org/PwnageTool_3.0.dmg http://o.schwarzmetall.cn/PwnageTool_3.0.dmg http://www.macdotnub.co.cc/downloads/PwnageTool_3.0.dmg http://theiphoneproject.org/mac/PwnageTool_3.0.dmg
Tabla 2: Sitios de Descarga de Firemware Para el iPhone 3G: La actualización original de Apple: http://appldnld.apple.com.edgesuite.net/content.info.apple.com/iPhone/ 061-6578.20090617.VfgtU/iPhone1,2_3.0_7A341_Restore.ipsw Para el iPhone 2G: http://appldnld.apple.com.edgesuite.net/content.info.apple.com/ iPhone/061-6580.20090617.XsP76/iPhone1,1_3.0_7A341_Restore.ipsw Para el iPod Touch: Buscarla aquí: http://www.felixbruns.de/iPod/firmware/ Tabla 3: Sitios de Descarga de Bootloader Bootloader 4.6: http://iphonefreakz.com/firmware/BL-46.bin Bootloader 3.9: http://iphonefreakz.com/firmware/BL-39.bin
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Figura 35
Actualización, Jaibreak y Liberación de iPhone
Figura 36
Figura 37
Figura 38
Figura 39
Figura 40
Mac, cree una carpeta y coloque todo lo necesario en su interior (aplicaciones, firmwares, bootloader, etc.), tal como observamos en la figura 35.
plan (es decir, lo utilizan normalmente con una operadora), denle click a “Yes”. Si, por otro lado, tienen un iPhone liberado, denle click a “No”. Ahora, es cuestión, simplemenApenas abrimos Pwnage Tool te, de esperar a que Pwnage cree (figura 36), tendremos que elegir el IPSW (figura 39). Luego nos preguntará si nuesnuestro modelo de iPhone / iPod. Una vez hecho esto, hacemos click tro teléfono ya ha sido “jailbreakeaen la flecha azul . Aquí, el progra - do” en el pasado. Deberá responma buscará el archivo IPSW, lo der de acuerdo a localizará en la carpeta que creó ello (figura 40). Si le hacen anteriormente (figura 37). click en "No", Una vez encontrado todos los Pwnage nos ayuarchivos, Pwnage nos preguntará dará a preparar al si tenemos nuestro iPhone con un iPhone en modo contrato con algún operador (figura Recovery, así que 38). aún así lo tengan Si tienen un iPhone 3G con un desbloqueado, si
no recuerdan como hacerlo, mejor decirle que "no". Una vez hecho esto, tendremos que seguir los pasos para colocar al aparato en “Recovery Mode”. Esto se consigue haciendo lo siguiente:
Apague el equipo. Presionar Home y Power por 10 segundos. Figura 41
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Figura 42
do Option-Click. Una vez seleccionado el IPSW que hemos creado (en el escritorio), en el iPhone, verán la piña, el conocido logo de Dev Team, y empezará el proceso de Figura 44 Jailbreaking. Ahora, Soltar Power, dejando presio - sólo es cuestión de esperar a que nado Home, por otros 10 segun - termine y listo! Ya tienen un iPhone dos. con otros repositorios. La pantalla, debe estar negra, e iTunes lo reconocerá en modo Recovery (figura 41). Jailbreak para el iPhone 3G con Firmware 3.0 y 3.1.2 con PC Una vez hecho esto, simplemente procedemos a Cargar el Para realizar el Jailbreak a un IPSW creado (debe estar en nues- celular con firmware 3.0 o 3.1.2 por tro escritorio) en iTunes, presionan- medio de Windows, ya no es necesario utilizar el Pwnage. Puede emplear el Blackra1n que es una Figura 45 aplicación para Windows, que permite instalar Cydia / Rock / Icy en cualquier iPhone / iPod Touch en segundos. Es decir, no es necesario entrar en Recovery Mode (DFU Mode), ni seguir complicados pasos de instalación. De hecho, lo único que tienen que hacer es tener una computadora conectada a Internet, ir a http://www.blackra1n.com/ y aparecerá una imagen como la de la figura 42; haga click en el ícono Windows. Descargue el archivo y Figura 43
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guárdelo en el disco rígido de su PC. Ejecute el archivo descargado (blackra1n.exe). Aparecerá una imagen como la de la figura 43 que sólo tiene un único botón. Con el iPhone o iPod Touch conectado, haga click a “make it ra1n”. El iPhone entrará en modo recovery, y luego se reiniciará. Cuando termine de reiniciarse, verán el ícono de blackra1n en el dispositivo, figura 44. Simplemente debe entrar en la aplicación y tendrá acceso a cualquiera de los repositorios conocidos. Una vez instalado Cydia o cualquiera de las alternativas, pueden volver a lanzar blackra1n y borrarlo sin problemas (figura 45) o podrán liberar el teléfono de acuerdo a lo visto anteriormente.
¿Y el 3GS? Si tienes un iPhone 3GS, es imprescindible que posea la versión 3.1.2 de firmware 3.1.2. Si tiene la 3.1.3, es necesario bajar al firmware 3.1.2 siguiendo el tutorial de “carga de firmware”, pero solofunciona si previamente ha guardado las claves firmadas de su iPhone en Cydia, cuando tenía el jailbreak hecho en el firmware 3.1.2 (al entrar en Cydia, le pregunta automáticamente si las quieres guardar). Si no ha hecho esto antes, simplemente, no puedes bajar al firmware 3.1.2. Es decir, Sn0wbreeze funciona con el firmware 3.1.3 pero no podrá hacer el jailbreak a un iPhone 3GS si ya tienes el 3.1.3 y no ha guardado sus claves firmadas (ECID) en Cydia previamente. Por razones de espacio, no podemos explicar en d etalle cómo se hace, pero es similar a lo hecho hasta ahora, sin embargo, pueden descargar toda la información, archivos y programas a partir de los links dados en nuestra web con la clave iphone. !
A UDIO
Generadores de Audio y de Funciones Un generador de funciones de buenas característi - cas es un excelente instrumento para un laborato - rio de audio. Sabemos que un aficionado puede reemplazarlo por un disco grabado, una PC, etc. Pero cuando nuestro tallercito comienza a trepar de categoría, debe estar dotado con un generador de audio por lo menos y un generador de funciones por lo más. AUTOR: ING. ALBERTO H. PICERNO
[email protected] [email protected] www.picerno.com.ar
Introducción
ladores senoidales. Un pequeño cambio en el grado de realimentaUn generador de audio es un ción hace que el oscilador varíe dispositivo que genera una señal su salida o se corte. Por eso se resenoidal de frecuencia compren- quiere un control de la realimentadida entre unos 20Hz y unos ción positiva que habitualmente 200kHz (aunque el límite de audi- se realiza con una pequeña lámción humana esté en 20kHz). para incandescente cuya resistenTambién posee un medio para va- cia varía con la temperatura del firiar la tensión de salida (atenua- lamento, también se utilizan trandor). sistores MOSFET lineales en su Un generador de funciones ge- zona activa, como resistores vanera señal diente de sierra, rec- riables con la tensión rectificada tangular o senoidal de 20Hz a de salida. 200kHz; con atenuador y posibiliPero lo mejor es diseñar un dad de variar el período de activi- generador de funciones y comendad de la señal rectangular o la si- zar por la señal triangular que es metría de la triangular. muy fácil de generar con un métoHay mil formas de diseño de do similar al que utiliza el 555. un generador senoidal. Cualquier Luego esta señal triangular se deamplificador con una red de reali- be transformar en una señal recmentación positiva es un oscilador tangular, con un CI comparador y en potencia. Pero muy pocos tie- en una senoide con un conversor nen las características deseadas adecuado. No hay problemas de de baja distorsión y estabilidad de estabilidad ni de variación de frela salida. El grado de realimenta- cuencia y además es muy simple ción del oscilador es por lo gene- fabricar un generador de barrido ral el talón de Aquiles de los osci- de audio para el ajuste de cajas
acústicas. Entre las diferentes opciones de circuitos integrados dedicados optamos por el ICL8038 de Intersil que posee muy buena información y circuitos de aplicación para todas las necesidades y que es muy sencillo de conseguir en toda America, además de requerir muy pocos materiales periféricos y poseer un simple ajuste de la frecuencia con un potenciómetro lineal y ser muy estable con la temperatura, tanto de la frecuencia como de la amplitud de la salida. Como característica particular de este integrado tenemos que se pueden sacar las tres formas de señal al mismo tiempo, o seleccionarlas con una llave mecánica o electrónica.
Características del 8038 El circuito integrado 8038 es un generador de tensión con una forma de señal de precisión con-
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Audio Bajo corrimiento de la frecuencia con la temperatura ……………..250 ppm/ºC Baja distorsión ………………………..........................................…..1% (señal sinusoidal de salida) Alta linealidad …………………………..........................................…0.1% (salida triangular) Amplio rango de frecuencia ……….........................................…….0.001 Hz a 300 KHz Tiempo de actividad variable………….........................................…2% a 98% Altos niveles de salida. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ....................... . TTL to 28V Salida Simultanea sinusoidal, triangular y cuadrada Listo para usar - justo con la menor cantidad de componentes Tabla 1 trolada por tensión. Es un circuito integrado monolítico capaz de generar una forma de señal con gran precisión del tipo rectangular; sinusoidal y triangular tanto como pulsos diente de sierra. Requiere una minima cantidad de componentes periféricos. La frecuencia de funcionamiento puede ser variada exteriormente desde 0.001Hz hasta 300kHz utilizando capacitares y resistores. Se puede diseñar un generador de frecuencia modulada utilizando una tensión externa que provea el tipo de barrido deseado. La tecnología utilizada es del tipo diodo Schottky y resistores de película fina. La salida es estable dentro de un amplio rango de temperaturas y de tensiones de fuente. Vemos las características en la tabla 1. En la figura 1 se puede obser-
var el pin-up del circuito integrado y un diagrama en bloques de su funcionamiento. El funcionamiento del circuito está basado en dos generadores de corriente que cargan o descargan alternativamente a un sólo capacitor C. Cuando la llave está abierta el generador de corriente 1 carga al capacitor C a una corriente I. Cuando la llave se sierra el generador de corriente 2 descarga al capacitor a una corriente 2I. Como el generador 1 permanece conectado en realidad el capacitor se descarga a 2I-I = I. es decir que se carga y descarga siempre al mismo valor de corriente I. Si la corriente de carga es I el capacitor se carga aún ritmo lineal de tensión y luego se descarga al mismo ritmo que se cargó. La llave que realiza el cambio
de estado de carga a descarga, está controlada por un flip-flop que a su vez está comandado por dos comparadores programados a 2/3 de la tensión de fuente el 1 y a 1/3 el 2. De este modo la tensión sobre el capacitor fluctúa variando linealmente entre 1/3 y 2/3 de la tensión de fuente. Cuatro formas de señal son obtenibles de este circuito generador básico. Cuando las fuentes de corriente trabajan a corriente I y 2I la carga y descarga del capacitor C se produce en tiempos iguales y sobre el mismo se crea una señal triangular. El flip-flop que controla la llave genera al mismo tiempo una señal cuadrada. Estas señales son accesibles por medio de etapas repetidoras que proveen baja impedancia en la patas 3 y 9. Los valores de las fuentes de
Fig. 1 Pin-up y diagrama en bloques del circuito integrado.
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Generadores de Funciones
Fig. 2 Formas de señal simétricas y asimétricas
Fig. 3 Dos formas de conexión para variar el período de actividad.
corriente son determinados sobre un amplio rango con dos resistores externos accesibles por el usuario. De este modo es posible seleccionar valores diferentes para el generador 1 y 2 de modo de generar períodos diferentes de la onda cuadrada o triangular; es decir que completamos las cuatros formas de señal con un pulso con un tiempo de actividad comprendido entre 1 y 99% y un diente de sierra asimétrico entre el 1 y el 99%. La forma de señal senoidal se genera partiendo de la triangular aplicada a una red no lineal (conversor sinusoidal). Esta red provee un decrecimiento de la impedancia shunt tanto como del potencial de la señal triangular, para generar la señal senoidal punto por punto, entre los dos extremos mínimo y máximo de la triangular. Ver la figura 2. A continuación vamos a anali-
zar la formas de ajuste del período y del período de actividad. Hasta ahora no explicamos cómo se ajusta el período de una determinada forma de señal (o la frecuencia de salida). La simetría de todas las formas de señal puede ser ajustada con un resistor temporizador externo. Las dos posibilidades de conexión son mostradas en la figura 3. En la figura 3 se pueden observar dos posibles formas de conexión de los resistores externos que ajustan la corriente de carga y descarga de C. Los mejores resultados se obtienen utilizando re-
sistores independientes Rb y Ra (Izquierda). Ra controla la carga del capacitor C y RB la descarga. El valor pico a pico de la forma de señal triangular es 1/3 de la tensión de fuente (V+ + V-) ya que varia entre 1/3 y 2/3 de ella. La sección creciente de la señal triangular o la sinusoidal corresponde con el uno de la rectangular. La sección descendente de la forma de señal triangular o sinusoidal corresponde con el cero de la señal rectangular. Ambas secciones son iguales cuando Ra = Rb es decir cuando el período de actividad es del 50%.
Fig. 4. Ecuaciones de los ti empos de crecimiento y decrecimiento.
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Audio Las secciones crecientes o decrecientes tienen una duración dada por las fórmulas de la figura 4. Si el período de actividad sólo debe variar cerca del 50% entonces se puede usar el circuito de la derecha. Pero aclaramos que un potenciómetro de 1k! no es suficiente para ajustar el período de actividad en el 50% para todos los CIs. Algunos requerirán un potenciómetro de 2k! o de 5k!. Cuando se usan resistores RA y Rb separados la frecuencia se
Fig. 5 - Formula de la fre - cuencia para RA distinto a RB.
puede determinar por la fórmula de la figura 5. Cuando RA se iguala con RB la fórmula se reduce a f = 0,33/RC en donde R = RA = RB. En la práctica esto permite construir un generador sin posibilidad de variación del período de actividad usando como RA y RB un potenciómetro estereofónico en tande. Con lo cual se reducen al mínimo los componentes periféricos. Como podemos observar; la frecuencia no depende de la tensión de fuente debido a que la misma se cancela por el simple hecho de tomar la amplitud de la señal triangular como una proporción de la tensión de fuente (los puntos de inflexión de los comparadores cambian también con la tensión de fuente).
Reducción de la Distorsión Senoidal La sección más importante del circuito integrado es el conversor de triangular a senoidal. Realmente es una verdadera joyita del diseño que muy bien puede ser armada con componentes discretos. En nuestro caso lo que hicimos para verificar su funcionamiento fue realizar una simulación en Multisim. Vea la figura 6.
¿Cómo funciona el conversor? Tiene como base un circuito atenuador con una resistencia superior de 1k! que indicamos como R24. El resistor inferior del divisor no es tal sino que es un circuito activo muy complejo que se comporta como resistor variable con
FIG. 6 - Simulación del conversor triangular senoidal.
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Generadores de Funciones la tensión. En el centro de la triangular tiene impedancia infinita; en las puntas tiene una impedancia de unos 3k! produciendo una pequeña atenuación suficiente para recortar los picos y realizar una conversión de forma de señal. En las tensiones intermedias hay atenuaciones intermedias. En la figura 7 se puede observar la forma de señal antes del resistor R24 y después del mismo con el potenciómetro exterior R25 ajustado a minima distorsión tratando de que los dos picos tengan la misma amplitud. Para minimizar la distorsión se debe agregar un resistor de 82k! entre la pata 12 y masa llegando a valores del orden del 1%. Si se desea aún menos distorsión se pueden conectar dos presets de acuerdo a la figura 8 que ajustados correctamente llevan la distorsión a valores del orden del 0,5% que son perfectamente adecuados para el trabajo de un reparador o un fabricante de amplificadores. Menores distorsiones sólo son posibles utilizando generadores profesionales que cuestan miles de dólares y sólo suelen llegar a niveles de distorsión de 0,1%. Realmente suponemos que en los amplificadores en que el fabricante indica distorsiones de 0,003% se trata de valores teóricos calculados en función de reducir la realimentación a niveles medibles y luego calcular en cuanto se reduce al poner toda la realimentación. Para ajustar los presets se requiere un medidor de distorsión porque una distorsión del orden del 1% no es apreciable en un osciloscopio cuya distorsión es de ese orden. En la simulación se puede colocar un medidor de distorsión pero se observa que la misma no baja del 3% aunque los dos preset ajustan el mínimo perfecta-
mente. Suponemos que se trata de un problema con los transistores ya que usamos BC548 y BC558 por no saber cuáles utilizar realmente.
Selección de los Valores de R1 R2 y C. Para el mismo rango de salida existen diferentes combinaciones de R y C posibles. Pero de todas, siempre existe una más adecuada para el valor de corriente de
carga y descarga que determinen una óptima performance. Los valores de corriente final del orden del uA son indeseables por ser altamente influenciados por las corrientes de pérdidas que son muy dependientes de la temperatura. A corrientes mayores a 5mA el beta de los transistores y las tensiones de saturación contribuyen a incrementar los errores. Una performance óptima se obtiene con valores de corriente de 10µA a 1mA. Si las patas 7 y 8 son cortocircuitadas el dispositivo se
Fig.7 - Señal triangular convertida a senoidal.
Fig. 8 - Reductores de distorsión
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Fig. 9 - Sección de los generadores de corriente y el VCO.
transforma en un VCO (Voltage Controler Oscilator = oscilador controlado por tensión) en donde la frecuencia puede depender de la tensión aplicada a la pata 7 por un divisor R1/R2 externo. En la figura 9 se puede observar el circuito interno y externo de esta sección. En este dibujo podemos observar la ubicación de los componentes internos y de los externos R1, R2, RB, RA y C.
Con los valores indicados para R1 y R2 y con el cortocircuito entre 7 y 8 la corriente de carga debido a RA puede ser determinada por la ecuación de la figura 10. Un cálculo similar puede ser realizado para la corriente de descarga obteniéndose una fórmula similar pero conteniendo a RB. El capacitor C debe ser elegido en el extremo superior de su rango.
te simple de 10 a 30V o con fuentes dobles de ± 5 a ± 15V. Con fuente simple, el nivel de tensión media triangular o sinusoidal son exactamente la mitad de la tensión de fuente; con salida de onda cuadrada la oscilación va de masa a fuente. La doble fuente posee la ventaja de que la señal oscila simétricamente con el terminal de masa. La salida de onda rectangular es un transistor en disposición “open colector” (colector abierto) de ese modo esta salida puede utilizarse con diferentes tensiones de fuente. Por ejemplo la fuente general puede ser de 12V pero la salida rectangular por la pata 9 puede conectarse con un resistor a +5V o a +3,3V adoptando la tensión de la lógica TTL o la TTL de bajo consumo (verde).
Uso como Barredor de Au - dio (Modulación de Frecuencia)
La frecuencia de la forma de señal de este generador es función de la tensión continua de la pata 8 (medida a +B). Alterando esta tensión se puede lograr una modulación de frecuencia. Alterando esta tensión se cambia la frecuencia de salida generando Control de la Forma de la una modulación de frecuencia. Señal de Salida y Fuentes Para pequeñas desviaciones de frecuencia (por ejemplo 10%) Fig. 10 - Magnitud de la co - El generador de funciones la señal de modulación puede ser rriente de carga. puede ser operado con una fuen- aplicada directamente a la pata 8 por medio de un capacitor de desacoplamiento de la continua. Ver la figura 11. No es necesario un resistor externo entre las patas 7 y 8, pero puede ser utilizado para aumentar la impedancia de entrada de alrededor de 8k! (que se Fig. 11 - Modulación de frecuencia Fig. 12 Modulación de frecuencia de alta obtiene cuando las pade baja profundidad. profundidad tas 7 y 8 de son co-
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Generadores de Funciones nectadas entre sí. La impedancia aumentará a unos R+8k! en este caso. Para mayores modulaciones de frecuencia la señal de modulación se debe aplicar directamente entre la pata positiva de fuente y la pata 8. Ver la fig. 12. Por esta vía se crea una fuente de corriente permanente que varia la frecuencia por modulación de elevada profundidad tal como 1000:1. Esta modulación es tal que para frecuencia mínima la tensión VSWEEP debe ser igual a cero, o lo que es lo mismo la tensión de la pata 8 debe estar conectada a la fuente positiva V+. En este caso se debe tener el cuidado de regular la tensión de alimentación, ya que si bien la corriente de carga no es una función de la tensión de alimentación si lo son los umbrales de activación y
por lo tanto la frecuencia se vuelve dependiente de la tensión de alimentación. El potencial de la pata 8 puede ser barrido por debajo de V + hasta 2 V por debajo de 1/3V+.
minada un descanso, otro pulso, etc. se puede utilizar un circuito como el de la figura 14, en donde se agregó una llave a FET y un diodo and con una señal STROBE de baja frecuencia. En estos caso suele ser importante que el arranque del tren de pulsos sea siempre con la senoiAplicaciones Típicas de en cero. En este caso ocurre, La salida de onda senoidal tie- porque aunque la levante el pulso ne una impedancia relativamente rectangular STROBE la senoide alta (típico 1k!). En el circuito de no arranca hasta que se produzca la figura 6 se presenta un búfer un pulso ascendente de la salida con control de nivel que soluciona rectangular de la pata 9 que siemeste problema. En este circuito se pre coincide con el cero de la seaprovechó para lograr una ampli- noide. Un caso práctico es realificación de la señal pero si no fue- zar un oscilador con una relación ra necesario se podría utilizar un de frecuencia de 1000:1 usando simple amplificador operacional un solo valor de capacidad C cocomo repetidor. Ver la figura 13. sa que es una performance muy Para usar como señal estro- buena para un generador porque boscópica de audio (un pulso de simplifica su fabricación y permite alterna de una frecuencia deter- cubrir toda la banda de audio mo-
Fig. 13 - Amplificación de la tensión de salida.
Fig. 15 - Oscilador con variación de fre - cuencia de 20Hz a 20kHz.
Fig. 14 - Generador de au - dio con señal STROBE.
Fig. 16 - VCO lineal.
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Fig. 17 - Variación del consumo y la frecuencia con la tensión de fuente.
Fig. 18 - Curva temperatura frecuencia y tiempos de estableci - miento y decaimiento.
Fig. 19 - Corriente de carga vs saturación y vs pico normalizado de salida.
Fig. 20 - Tensión de salida normalizada y linealidad en función de la frecuencia.
viendo un solo control. Cosa imposible de realizar en un oscilador por realimentación porque luego de cambiar la frecuencia es necesario esperar que se estabilice. Para obtener un rango de barrido de 1000:1 en el ICL8038 la tensión sobre las resistencias externas RA y RB debe disminuir hasta casi cero. Esto significa que la tensión más alta en la pata 8 de control debe sobrepasar la tensión de la fuente de RA y RB por unos pocos cientos de mV. El circuito de la figura 15 logra esto utilizando un diodo para ba jar la tensión de alimentación. La gran resistencia existente en la pata 5 ayuda a reducir el ciclo de variación. La linealidad de la tensión de entrada de barrido con respeto a la frecuencia puede me jorarse considerablemente mediante el uso de un amplificador operacional, como se muestra en la Figura 16. Este último circuito ya es un generador de funciones práctico si Ud. no pretende cambiar el tiempo de actividad entre valores muy grandes. Solo requiere un potenciómetro lineal de 1k! sobre la entrada conectado entre masa y la fuente negativa y obtendrá una frecuencia senoidal cuadrada o triangular variable entre 20Hz y 20kHz con un solo valor de capacidad de 3.9nF. Si desea extender el rango puede usar dos capacitores: uno de 8.2nF para ir de 10Hz a 10kHz y otro de 820pF para ir de 100Hz a 100kHz.
Curvas Características
Fig. 21 - Tensión de salida y distorsión en función de la frecuencia.
Service & Montajes
En la figura 17 y sucesivas se pueden observar las curvas más características del 8038 para que Ud pueda realizar todos las modificaciones a nuestro proyecto que considere necesario. !
este artículo corresponde a una parte del capítulo 1 del libro quwe, entre otras cosas, enseña los conceptos de compresión de señales, normas de HDTV y TDT, instalación de sistemas de recepción de TV analógica y digital, etc.
El concepto de televisión constituye la evolución de la actual televisión convencional analógica. Para ello, se transforma la imagen, el audio y los datos en información digital, es decir, en bits. Al tratarse de una transmisión digital o numérica, se pueden aplicar procesos de compresión y corrección de errores, lo que permitirá disfrutar de una mejor calidad de imagen y de sonido. La digitalización de la televisión proporcionará a los usuarios de este medio de comunicación y entretenimiento numerosas ventajas y una nueva dimensión de los medios audiovisuales. Se pueden resumir dichas ventajas en tres puntos claramente beneficiosos para los espectadores:
S
suele confundir TV de alta definición con televi - sión digital y, si bien son términos relacionados, la TV de alta definición fue propuesta mucho antes que las normas para la TV digital terrestre. Luego de haber transitado casi 10 años del siglo XXI, la HDTV es una realidad que está desplazando rápidamente a la TV tradicional a punto tal que para los próximos años se prevee “el apagón analógico para todos los países de América Latina. Es por eso que este libro, correspon - diente al tomo 62 de la Colección Club Saber Electrónica, tiene especial importancia e
ya que intenta explicar, sintéticamente y con conceptos claros los diferentes sistemas de compresión y cuáles son las tres normas más importantes para TDT. Pídale esta obra a su Canillita amigo, ya se encuentra en los mejores quioscos del país.
Mayor calidad de imagen y sonido. Mayor número de emisiones de televisión. Mayor flexibilidad de las emisiones y servi - cios adicionales.
La transmisión terrestre de televisión se ve afectada por dispersión de energía, zonas de sombra y reflexiones que provocan ecos. En transmisión analógica esos problemas se manifiestan como nieve, ruido en la imagen, dobles imágenes, colores deficientes y sonido de baja calidad. En transmisión digital, al estar la señal codificada, recibimos una imagen siempre íntegra, pero se acaba llegando al denominado abismo digital: cuando la señal no es suficiente para los circuitos decodificadores 57
TV DE ALTA DEFINICION Y TDT
se pierde completamente la Figura 11 recepción. Una recepción óptima suele necesitar menor potencia de señal que una transmisión analógica de calidad normal. Asimismo, y dado que la televisión digital presenta entre sus principales características técnicas, la emisión en formato panorámico. Los operadores ofrecerán parada o tiempo de guarda. Durante el tiempo progresivamente más contenidos con formato útil todos los transmisores están sincronizados de la imagen en (16/9), figura 11. y emiten en paralelo una parte de bits del flujo La TDT y el resto de tecnologías de televi- binario. De esta manera, en entornos urbanos, sión digital, ofrece en su programación la posi- las interferencias no degradan sino que mejo bilidad de elegir entre múltiples subtítulos así ran la potencia y relación señal/ ruido de la como una mejor calidad de sonido (parecida a señal recibida. Las posibles reflexiones o rebola que proporciona un CD). En concreto, la tes de la señal en obstáculos del entorno (por televisión digital abre la puerta a la posibilidad ejemplo en montañas o edificios, figura 14) de que los programas de televisión se reciban hacen que las señales se superpongan sumanen estéreo, con sonido envolvente o en múlti- do potencia y mejorando la relación de señal a ples idiomas, y todo ello con unos requisitos de ruido. Además, la codificación dispone de ancho de banda muy inferiores a los de la tele- mecanismos para la detección y corrección de visión analógica, y permitiendo al usuario ele- errores que mejoran la tasa de error en las gir la banda de audio que desee. señales recibidas en entornos especialmente Los espectadores pueden disfrutar de la desfavorables. La compresión MPEG-2 utilizaespectacularidad del cine o del DVD a través de da es una compresión con pérdidas. Esto sigla señal de la antena (figura 12). nifica que antes de la emisión, la calidad del La imagen, sonido y datos asociados a una audio y el vídeo en televisión digital es inferior emisión de televisión se codifican digitalmente que en televisión analógica. Por lo tanto, lo que en formato MPEG-2. La calidad de imagen y nos garantiza la televisión digital terrestre es sonido transmitidos es proporcional al caudal una mejor calidad de la señal recibida, no del de datos asignado dentro del flujo final trans- vídeo y audio. mitido por cada múltiplex. El problema de los ecos (figura 13), en la norma europea, se ha solventado aplicando la modulación COFDM. En la TDT el flujo binario resultante de codifiLa tecnología de televisión analógica actual car la imagen, el sonido y los datos del progra- sólo permite la transmisión de un único proma se transmite mediante miles de portadoras grama de televisión por cada canal UHF de entre las que se reparte la energía de radiación. 8MHz de amplitud. Además los canales adyaLas portadoras mantienen una ortogonalidad, centes al que tiene lugar una emisión han de en el dominio de la frecuencia, su energía se estar libres para evitar las interfere ncias sitúa en el cruce por cero de cualquier otra, lo mutuas entre las señales, que perjudicarían la que facilita la modulación. calidad de la señal recibida. De esta manera existen complejos diseños de canales usados y COFDM: La duración de los bits es superior libres en cada región, provincia o incluso área a los retardos, evitando ecos y permitiendo para minimizar las interferencias, aún a costa reutilizar las mismas frecuencias en antenas de limitar el número de emisiones simultáneas. vecinas. Se divide el flujo de datos binarios en En TDT, para el mismo ancho de banda se miles de subflujos de datos a muy baja veloci- consigue poder transmitir mayor cantidad de dad y por tanto elevada duración de bit. Se canales (figura 15). La mayor capacidad de emite durante un tiempo útil seguido de una canales se consigue en TDT mediante dos
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mejoras. Por una parte la modulación digital COFDM descrita anteriormente genera formas de onda mucho más cuadradas que las analó-
gicas, minimizando la señal de un canal que llega a los adyacentes. Además se pueden variar ciertos parámetros de COFDM como el intervalo de guarda para asegurarse de reducir las interfeFigura 12 rencias entre canales al mínimo. Debido a todo lo anterior es posible hacer uso de más canales UHF que en el caso de las transmisiones analógicas, y además con esta tecnología es posible el despliegue de redes SFN (Single Frequency Network), o redes de ámbito nacional donde se usa siempre la misma frecuencia para unos determinados pro gramas. En segundo lugar la codificación digital de los programas permite que en el ancho de banda disponible en un solo canal UHF (unos 20 Figura 13 Mbps en la actual configuración de TDT en España) se puedan transmitir varios programas con calidad digital similar a la de un DVD. El número de programas simultáneos depende de la calidad de imagen y sonido deseadas, si bien en la actualidad es de cinco programas, con un uso habitual de cuatro. Sin embargo, la gran flexibilidad de la codificación MPEG-2 permite cambiar estos paráFigura 14 metros en cualquier momento, de manera transparente a los usuarios. El bloque de cuatro o cinco canales de emisión que se emite por un canal habitual de UHF recibe el nombre de MUX (múltiplex). El flujo binario del MUX es la multiplexación de los canales que lo componen. La relación de flujo de cada canal multiplexado se puede regular a voluntad, lo que es equivalente a regular la calidad de los mismos. Se puede asignar un
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TV DE ALTA DEFINICION Y TDT
flujo alto a una película o un evento deportivo de pago detrayendo flujo de los otros canales que componen el MUX y pueden ser de emisión abierta.
En cada canal de radio se emite un único flujo MPEG-2, que puede contener un número arbitrario de flujos de Figura 15 vídeo, audio y datos. Aunque varios operadores compartan acceso a dichos servicios. Una de estas aplicael uso de un canal multiplexado (múltiplex), cada uno puede gestionar el ancho de banda ciones es la EPG (Electronic Program Guide), o que le corresponde para ofrecer los contenidos guía electrónica de programas, que interpreta que desee. Puede (por ejemplo) emitir un flujo la información sobre programas de las emisode vídeo, dos de audio (por ejemplo, en dos ras y se la muestra al usuario, dando la posiidiomas a la vez), varios de datos (subtítulos en bilidad (según la complejidad del receptor) de tres idiomas, subtítulos para sordos, en un programar la grabación de programas, ver la partido información con las estadísticas de los descripción de los mismos, etc. También puede jugadores, etc.). El aprovechamiento de toda interpretar otras instrucciones del usuario, esta información por parte del usuario es posi- para la compra de programas “pague para ver”, ble gracias a las diversas aplicaciones de que lo que brinda al sistema mayor interactividad dispone el receptor TDT, en general conformes (figura 16). Por supuesto que el tema no termina aquí y al estándar de la industria llamado MHP (Multimedia Home Platform). Cada operador que en la obra se desarrolla con más profundi - puede desarrollar las aplicaciones que propor- dad, pero quisimos brindar esta introducción cionen los servicios deseados a sus clientes, y como un aporte a nuestros lectores y para que éstas se instalarán en el receptor TDT para dar sepa cómo se desarrollan los temas en el libro. ! Figura 16
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TECNOLOGÍA DE PUNTA
DVI Digital Visual Interface La interfaz visual digital (en inglés DVI, "digital visual interface") es una interfaz de vídeo diseñada para obte - ner la máxima calidad de visualización posible en pantallas digitales, tales como los monitores de cristal líquido de pantalla plana y los proyectores digitales. Fue desarrollada por el con - sorcio industrial DDWG ("Digital Display Working Group", Grupo de Trabajo para la Pantalla Digital). Por extensión del lenguaje, al conector de dicha interfaz se le llama conector tipo DVI. En esta nota veremos aspecto de este estándar y su comparación con otros usuales.
Informe de Federico Prado
[email protected]
Introducción Los estándares analógicos, como el VGA, están diseñados para dispositivos CRT (tubo de rayos catódicos o tubo catódico). La fuente varía su tensión de salida con cada línea que emite para representar el brillo deseado. En una pantalla CRT, esto se usa para asignar al rayo la intensidad adecuada mientras éste se va desplazando por la pantalla. Este haz de electrones no está presente en pantallas digitales; en su lugar hay una matriz de puntos capaces de emitir luz (píxeles) a los que se debe asignar un valor de brillo para conformar una imagen. El decodificador hace esta tarea tomando muestras de la tensión de entrada a intervalos regulares. Cuando la fuente es
digital, como el caso de una computadora, esto puede provocar distorsión si las muestras no se toman en el centro de cada píxel, y, en general, el grado de ruido entre píxeles adyacentes es elevado. En DVI el brillo de los píxeles se transmite en forma de números binarios presentes en una lista. Cuando la pantalla posee su resolución nativa, sólo tiene que leer cada número y aplicar ese brillo al píxel apropiado. De esta forma, cada píxel del buffer de salida de la fuente se corresponde directamente con un píxel en la pantalla, mientras que con una señal analógica el aspecto de cada píxel puede verse afectado por sus píxeles adyacentes, así como por el ruido eléctrico y otras formas de distorsión analógica.
El formato de datos de DVI está basado en el formato de serie PanelLink, desarrollado por Silicon Image Inc. y emplea TMDS ("Transition Minimized D i fferential Signaling", Señal Diferencial con Tr a n s i c i ó n Minimizada). Un enlace DVI consiste en un cable de cuatro pares trenzados: uno para cada color primario (rojo, verde, y azul) y otro para el "reloj" (que sincroniza la transmisión). El sincronismo de la señal es similar al de una señal analógica de vídeo. La imagen se transmite línea por línea con intervalos de borrado entre cada línea y entre cada fotograma. No se usa compresión ni transmisión por paquetes y no admite que sólo se transmitan las zonas cambiadas de la imagen. Esto significa que se Saber Electrónica
Tecnología de Punta transmite la pantalla entera. Con un solo enlace DVI (o Single Link), la máxima resolución posible a 60Hz es de 2,6 megapíxeles. Por esto, el conector DVI admite un segundo enlace (Dual Link), con otro conjunto de pares trenzados para el rojo, el verde y el azul. Cuando se requiere un ancho de banda mayor que el que permite un solo enlace, el segundo se activa, y los dos pueden emitir píxeles alternos. El estándar DVI especifica un límite máximo de 165MHz para los enlaces únicos, de forma que los modos de pantalla que requieran un ancho de banda inferior pueden usar el modo de enlace único, y los que requieran más deben usar el modo de enlace doble. Cuando se usan los dos enlaces, cada uno puede sobrepasar los 165MHz. El segundo enlace también se puede usar cuando se necesiten más de 24 bits por píxel, en cuyo caso transmite los bits menos significativos. Al igual que los conectores analógicos VGA modernos, el conector DVI tiene pines para el canal de datos de pantalla, versión 2 (DDC 2) que permite al adaptador gráfico leer los datos
de identificación de pantalla extendidos (EDID, "Extended Display Identification Data").
Monitores DVI Hoy una amplia gama de monitores y otros equipos de video tienen conectores DVI, que nacieron a principios de 2003 con el monitor T221 de IBM cuenta con cuatro conectores DVI de enlace único y una resolución de 3820x2400, o casi 9,2 millones de píxeles. Su frecuencia de actualización es de sólo 13Hz y se conecta a un enlace único. Puede alcanzar 41Hz conectando los cuatro conectores a tarjetas gráficas. Hay modelos posteriores que se pueden conectar a una tarjeta gráfica DVI de doble enlace, obteniendo así una frecuencia de 24Hz, aunque esto se consigue usando una caja separadora externa que convierte la señal de doble enlace en dos señales de enlace único para el monitor. La pantalla Cinema HD Display de 30 pulgadas de Apple, que apareció en el mercado a mediados de 2004 fue una de las
primeras pantallas del mercado en usar una conexión DVI de doble enlace. Su resolución nativa es 2560x1600, unos 4,1 millones de píxeles. El conector DVI (figura 1) normalmente posee pines para transmitir las señales digitales nativas de DVI. En los sistemas de doble enlace, se proporcionan pins adicionales para la segunda señal. También puede tener patas para transmitir las señales analógicas del estándar VGA. Esta característica se incluyó para dar un carácter universal a DVI por lo cual, los conectores que la implementan, admiten monitores de ambos tipos (analógico o digital). Los conectores DVI se clasifican en tres tipos en función de qué señales admiten:
DVI-D (sólo digital) DVI-A (sólo analógica) DVI-I (digital y analógica ) A veces se denomina DVI-DL a los conectores que admiten dos enlaces. DVI es el único estándar de uso extendido que proporciona opciones de transmisión digital y analógica en el mismo conector.
Figura 1
Saber Electrónica
Digital Visual Interfase Los estándares que compiten con él son exclusivamente digitales. Entre ellos están el sistema de señal diferencial de bajo voltaje (LVDS, "Low-Voltage Differential Signalling") conocido por sus marcas FPD ("Flat-Panel Display", monitor de pantalla plana) Link y FLATLINK, así como sus sucesores, el LDI ("LVDS Display Interface", interfaz de pantalla LVDS) y OpenLDI. Las señales USB no se incorporaron al conector DVI. Este descuido se ha resuelto en el conector VESA M1-DA usado por InFocus en sus proyectores, y en el conector Apple Display Connector de Apple Computer, que ya no se produce. El conector VESA M1 es básicamente el conector VESA Plug & Display (P&D), cuyo nombre original es EVC ("Enhanced Vi d e o Connector", conector de vídeo mejorado). El conector de Apple es eléctricamente compatible con el VESA P&D/M1 y la estructura de los pins es la misma, pero la forma física del conector es distinta. Los reproductores de DVD modernos, televisores (equipos HDTV entre ellos) y proyectores de vídeo tienen conectores HDMI. Los ordenadores con conectores DVI pueden usar equipos HDTV como pantallas pero se necesita un cable DVI a HDMI. A continuación damos las principales especificaciones del estándar DVI:
1(enlace único) o 2 (doble enla - ce) Bits por píxel: 24 Ejemplos de modos de panta - lla (enlace único): HDTV (1920 x 1080) a 60Hz con 5% de borrado LCD (131MHz). 1920 x 1200 a 60 Hz (154MHz). UXGA (1600 x 1200) a 60 Hz con borrado GTF (161MHz). SXGA (1280 x 1024) a 85Hz con borrado GTF (159MHz). Ejemplos de modos de panta - lla (doble enlace): QXGA (2048 _ 1536) a 75Hz con borrado GTF (2 a 170MHz). HDTV (1920 x 1080) a 85Hz con borrado GTF (2 a 126MHz). 2560 x 1600 (en pantallas LCD de 30 pulgadas). GTF ("Generalized Timing Formula", Fórmula de Sincronización Generalizada) es un estándar VESA.
Figura 2
720x480 y un refresco máximo de 70Hz, sino SVGA (Super Video Graphics Array), que permite unas resoluciones y paletas de colores muchísimo mayores, tal y como estamos acostumbrados. Estos dos sistemas utilizan el mismo tipo de conector, denominado VGA D-sub de 15 pines. Pero este tipo de conector, Analógico que para monitores del tipo CRT Ancho de banda RGB: son útiles, no son capaces de 400MHz a -3 dB. suministrar la suficiente calidad de imagen cuando se trata de monitores TFT u otros tipos simiVentajas de DVI Sobre VGA lares. Esto es debido a que, sea el tipo de tarjeta gráfica que sea, Para poder establecer una la conexión con el monitor se reacomparación vamos a ver de qué liza de forma analógica. La protipo de puertos estamos hablando fundidad de color se define y cómo funcionan, así como en mediante voltaje simple, por lo qué tipo de pantallas (monitores) que en teoría un monitor SVGA o se utilizan. VGA (del tipo CRT o de Tubo de La figura 2 muestra un conec- Rayos Catódicos) no tiene práctitor VGA que es el utilizado nor- camente límite en cuanto al malmente para conectar la salida número de colores que es capaz de nuestra tarjeta gráfica al moni- de mostrar. tor. Digital El brillo de cada color se Aunque son conocidos como determina mediante una variaFrecuencia mínima de reloj: VGA (Video Graphics Array), real- ción en la intensidad del rayo 21,76MHz. Frecuencia máxima de reloj mente los conectores actuales no mientas éste se desplaza por la trabajan bajo el estándar VGA, línea correspondiente. para enlace único: 165MHz. Frecuencia máxima de reloj que permite mostrar hasta un Pero esto no ocurre del mismo para doble enlace: limitada sólo máximo de 256 colores de una modo cuando se trata de un paleta de 262.144 colores, con monitor TFT, que son los que se por el cable. Píxeles por ciclo de reloj: una resolución máxima de utilizan mayoritariamente en la Saber Electrónica
Tecnología de Punta actualidad. Y esto es así porque este tipo de pantallas no utilizan este sistema de rayos catódicos, sino que trabajan con una matriz de píxeles, y hay que asignar un valor de brillo a cada uno de ellos. Esto se hace mediante el decodificador, que toma muestras de entrada de voltajes a intervalos regulares. Este sistema plantea un problema cuando tanto la fuente emisora (en este caso la tarjeta) como la receptora (en este caso el monitor TFT) son digitales, ya que obliga a tomar este muestreo del centro mismo del píxel, para evitar de este modo ruidos y distorsiones del color. Esto provoca, entre otras cosas, que tanto el tono como el brillo de un píxel se pueda ver afectado por los de los píxeles que hay a su alrededor. En el formato DVI esto se hace de otra forma (vea en la figura 3 un cable con conectores DVI), ya que se trata de un formato digital, por lo que el brillo de cada píxel se transmite mediante código binario. Esto hace que cuando una pantalla TFT trabaja con conexión DVI y en su resolución nativa (debemos recordar que las pantallas TFT tienen una resolución nativa, que es en la que dan su máxima calidad) cada píxel de salida se corresponde con un píxel de la pantalla, lo que hace que los píxeles tengan todo su color, calidad y brillo. Evidentemente, para que esto ocurra ambos elementos (tarjeta gráfica y monitor) deben tener conexiones digitales (DVI o HDMI).
Figura 3 es el que emplean las
tarjetas gráficas. La señal digital emitida por un conector DVI puede ser reproducida en un aparato con soporte para HDMI mediante un conversor DVI-HDMI como el que podemos ver en la figura 5.
Los Formatos de Video Figura 4 en una Computadora Veamos ahora las posibilidades de conexión que tiene una placa de video de computadora. En general, hablaremos de lo siguiente:
Pero no todos los monitores tienen este tipo de conexión, por lo que hay en el mercado adaptadores DVI-VGA, figura 4, ya que como hemos dicho la mayoría de las tarjetas gráficas están adoptando este tipo de conexión, eliminando incluso en muchos casos las conexiones VGA. Esto es así porque los conectores DVI son capaces de transmitir tanto señal analógica como digital en uno de sus modelos (DVI-I), que
Saber Electrónica
SLI Ready TV-OUT DVI Pure Video Drivers (Programas controla - dores)
TV-Out Esta salida, figura 6, nos permite visualizar la imagen que emite en cualquier televisor. Generalmente los TVs tienen dos entradas: Video o S-Video, la
Figura 5
Digital Visual Interfase mayoría de las placas incluyen adaptadores para permitir que conectemos nuestra placa con el televisor.
Figura 6
¿Cuál es la ventaja de ésto? Si tenemos un monitor de 15 o 17 pulgadas, pero una TV de mayores dimensiones, sería más práctico ver películas en el televisor que en el monitor. Así mediante una simple configuración desde el software controlador de nuestra placa de video, podemos hacer que nuestras películas que tenemos guardadas en la PC puedan disfrutarse en la comodidad del televisor o incluso reproducir VCDs o DVDs. DVI Ya dijimos que DVI es una salida de video digital y que el video digital tiene una calidad de imagen mucho más nítida y real que el analógico. Esta diferencia se notará cuando usemos juegos de alto nivel gráfico o películas en HD (High Definition). Para esto necesitamos un monitor LCD que tenga entrada DVI. En la figura 7 puede apreciar la imagen de una placa con tres tipos de salidas de video. Las placas de hoy en día tienen dos salidas DVI, para poder conectar dos monitores y duplicar la experiencia. Las placas incluyen adaptadores para que puedan conectar sus monitores analógicos igualmente. Drivers Los drivers son los programas controladores de todo tipo de
Figura 7
opciones como habilitar salida a la TV, doble monitor, modificar la performance de la placa o visualizar su temperatura. SLI El SLI (vea el logo en la figura 8) es una tecnología propia de la marca nVidia. Implica el uso de dos placas de video en una misma PC, logrando así el doble de potencia grafica. Esta tecnología se llama también Multi GPU. Se dice que haciendo un “puente SLI” mejora la performance de la computadora o, más precisamente, de la placa de video.
Figura 9
Figura 8
hardware. Con éstos el sistema operativo reconoce qué producto es el que instalamos, sabe cómo manejarlo y sacarle todo su potencial. Los fabricantes son quienes constantemente actualizan estos programas así se mejora la experiencia, se arreglan fallas reportadas por los usuarios, etc. Es muy importante que al momento de instalar la nueva placa, al iniciar el sistema operativo, instalen los drivers del producto. Así podemos disfrutar al 100% de la placa, con todas sus
¿Qué necesitamos para tener un SLI? * 2 placas de video igua - les: Mismo fabricante, modelo, tamaño y que soporten SLI. * Motherboard con chip - set nVidia nForce que soporte SLI y tenga 2 zócalos PCI- Express 16x libres. * Fuente acorde, 500W Reales para arriba, dependiendo de qué placas usemos. Para saber si su motherboard o placa de video soportan SLI, deben consultar el manual. Para entender el alcance del uso de SLI digamos que en una placa de video, todas las imágenes que vemos en el monitor son procesadas por la placa. Saber Electrónica
Tecnología de Punta 100% de la placa asigna - da al 100% de la pantalla del monitor. Con dos placas de video en SLI, duplicamos la performance de la siguiente manera:
100% de una de las pla - cas asignada solo al 50% del monitor. Se reduce así la carga de trabajo de la placa, pero su performance sigue al máximo. Esto logra que se duplique la capacidad gráfica y experimentemos una performance muy superior. El equivalente de ATI para esta tecnología se llama ATI CrossFire. El armado de esta configuración es muy simple, las placas se interconectan por un puente que se llama SLI Bridge, figuras 9, una vez que se inicia el sistema operativo, configuramos la opción Multi GPU. Pure Video Esta tecnología (ver logo en la figura 10) propia de las placas Geforce de nVi d i a , permite al usuario experimentar alta definición a la hora de reproducir videos. Mediante esta implementación, se mejora la calidad visual de todo tipo de formato, pero esta más que nada diseñada para los videos HD. El equivalente de ATI se llama aVIVO. !
Bibliografía: Wikipedia
Figura 10
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www.configurarequipos.com/ www.elmundodigital.com
A UTO ELÉCTRICO
Descripción de una Interfase OBD II con ELM327
Interpretación de los Comandos OBD
“Hablando al Vehículo” Los comandos empleados en diagnósticos a bordo de automóviles se basan en las ins - trucciones AT, cuya estructura vimos en la edición anterior. En OBD la computadora solicita al vehículo un pedido de informa - ción y para que éste responda la sentencia debe tener un formato establecido. Sabemos que por medio de un sistema CAN es posible interconectar todos los subsiste - mas electrónicos y para ello es necesario conocer la forma de transmitir los datos. En este artículo comenzaremos a describir la forma en que se manifiesta el lenguaje en OBD.
Introducción Las normas OBD especifican que cada pedido que se envíe al vehículo debe tener un formato establecido. El primer byte enviado (conocido como el “modo”) describe el tipo de datos que se pide, mientras que el segundo byte (y posiblemente un tercero o más) especifica la información que se requiere. Los bytes que siguen al byte de modo se conocen como identificación de parámetro o bytes de número PID. Los modos y los PIDs se describen en detalle en documentos tales como SAE J1979 o ISO 15031-5 (normas). Inicialmente, la 1º norma definía 9 modos de prueba de diagnóstico posible, que son:
1- Mostrar los datos corrientes. 2- Mostrar los datos de cuadro congelado. 3- Mostrar los códigos de diag - nóstico de fallas. 4- Anular los códigos de falla y los valores almacenados. 5- Probar los resultados , senso - res de oxígeno. 6- Probar los resultados, no con - tinuamente monitoreados. 7- Mostrar los códigos de falla “pendientes”. 8- Modo especial de control. 9- Pedir información del vehículo. Los cambios recientes ahora definen un 10º modo que se puede usar con la norma ISO 15765-4 (CAN). Este modo (0A) se usa para códigos de fallas permanentes. No
se requiere que los vehículos soporten todos los modos, y dentro de los modos, no se requiere que soporten todos los PIDs posibles. Dentro de cada modo, PID 00 se reserva normalmente para mostrar qué PIDs son soportados por ese modo, y se puede usar para determinar cuáles soporta su vehículo. El modo 01, PID 00 debe ser soportado por todos los vehículos, y se puede acceder como sigue: Asegure que la interfaz del ELM 327 esté correctamente conectada a su vehículo y alimentada. La mayoría de los vehículos no responderán sin la llave de ignición en la posición ON, así que prenda la ignición, pero no arranque el motor. Ante el prompt, emita el comando del modo 01 PID 00:
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Auto Eléctrico > 01 00
> 01 0C
La primera vez que se accede al bus, Ud. puede ver un mensaje de inicialización del bus, seguido de una respuesta, que podría ser típicamente así:
41
00 BE 1F B8 10
El 41 significa una respuesta ante un pedido del modo 01 (01 + 40 = 41), mientras que el 2º número (00) simplemente repite el número PID pedido. En el modo 02 el pedido se responde con un 42, en el 03 con un 43, etc. Los 4 bytes siguientes (BE, 1F, B8 y 10) representan los datos pedidos, en este caso un diagrama de bits que muestra los PIDs que son soportados por este modo (1 = soportado, 0 = no). Aunque esta información no es muy útil para cualquier usuario, prueba que la conexión está funcionando. Otro ejemplo pide la temperatura corriente del refrigerante del motor (EC T). La temperatura del refrigerante es PID 05 en el modo 01, y se puede pedir así:
> 01 05 La respuesta será de la forma
41
05 7B
El 41 05 muestra que ésta es una respuesta a un pedido de PID 05 en el modo 1, mientras que 7B es el dato deseado. Al convertir el hexadecimal 7B a decimal, se obtiene 7 x 16 + 11 = 123. Esto representa la temperatura corriente en ºC. Para convertir a la temperatura real del refrigerante, hay que restar 40 al valor obtenido. Por lo tanto, 123 - 40 = 83ºC. Un ejemplo final muestra un pedido de los rpm del motor. Esto es PID 0C del modo 01, de modo que ante el prompt tipee:
Una respuesta típica sería:
41
0C 1A F8
El valor devuelto (1A F8) es realmente un valor de 2 bytes que debe convertirse en valor decimal para que sea útil. Convirtiéndolo se obtiene un valor de 6904, que parece un valor muy alto para rpm de un motor. Esto se debe a que rpm se envía en incrementos de rpm. Para convertir a la velocidad real del motor, tenemos que dividir 6904 por 4, lo que da 1726, lo cual es mucho más razonable. Cuando el ELM 327 envía un pedido, también activa un temporizador que limita la cantidad de tiempo que esperará el CI para una respuesta (Ud. puede ajustar este temporizador con el comando AT ST). Si no se obtiene ninguna respuesta durante este tiempo, verá un mensa je NO DATA, y si se recibe una respuesta, se imprimirá como recién hemos visto. Después que se ha recibido la primer respuesta, e impresa, el temporizador se reinicializa, y el ELM 327 espera para ver si viene otra respuesta. Si no llega nada, no verá una respuesta de NO DATA dado que hay datos que ya han llegado. En ese tiempo de exclusión, el CI simplemente imprimirá un prompt y esperará el próximo comando desde la PC. Este enfoque del tiempo de exclusión significa que el CI puede incrementar al doble el tiempo que necesita a fin de obtener una sola respuesta y luego volver al prompt. La versión 1.3 del ELM 327 introduce una forma de acelerar el recupero de la información si sabe cuántas respuestas se esperan. Ud. ahora puede decirle al CI cuántas respuestas obtener antes de regresar inmediatamente al prompt. Esto se hace agregando un solo dígito hexadecimal después de los bytes del pedido OBD; el valor da el núme-
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ro máximo de respuestas a obtener. Como ejemplo, si sabe que hay sólo una respuesta que viene acerca del pedido de temperatura del motor, ahora puede enviar:
> 01 05 1 Y el CI volverá inmediatamente después de obtener sólo una respuesta. Aún activa el temporizador interno después de enviar el pedido, pero sólo espera una respuesta; no activa el temporizador y espera una 2º respuesta, lo cual puede ahorrar un tiempo considerable (el tiempo por defecto sin temporización adaptable es de 200ms). El número de respuestas que Ud. puede dar puede ser cualquier dígito hexadecimal de valor 0 a F. Note que AT R0 anulará cualquier número provisto con el pedido OBD. Si trata de obtener más respuestas que las que el ECU puede dar, el CI hará como antes y no habrá ningún daño. Un ejemplo final es el pedido del número de serie del vehículo. El modo del número de serie es 09 mientras que el PID es 02. Si Ud. sabe que la respuesta tiene que ser de 5 líneas, se puede ahorrar tiempo enviando.
> 09 02
5
Antes de usar este nuevo método de recuperación de datos, asegúrese de aprender cuántas respuestas son normalmente enviadas por su vehículo en respuesta a un pedido. Si Ud. pide demasiado pocas, ignorando las otras, Ud. puede ocasionar la congestión del bus de datos del vehículo. Por ejemplo, el protocolo J1850 PWM requiere que cada respuesta se reconozca con lo que se llama “respuesta en cuadro” (IFR). Si esta IFR no es recibida por el vehículo, tratará de re-enviar los datos muchas veces, esperando eventualmente recibir un IFR. Si Ud. pide una sola respuesta, pero el
Escáner OBD II con LM327 vehículo está tratando de enviar 5, Ud. puede ocasionar problemas. Claramente se necesita que haya una forma de registrar cuántas respuestas se esperan y luego hacer los pedidos adecuados en base a esta información. Aquí debemos presentar otra advertencia para ser cautos acerca de cómo usar este método de interrogar al vehículo. Un beneficio directo de volver más rápidamente después de hacer un pedido por parte del ELM327 es que el próximo pedido puede comenzar más rápidamente. Tenga en cuenta que las versiones anteriores de la norma SAE J1979 prohibían enviar respuestas más frecuentes que cada 100ms; sin embargo, sólo con la actualización APR 2002 fue que con herramientas de exploración se permitió enviar el próximo pedido sin demora.
Además, un pedido sólo se puede enviar sin demora si se determina que se han recibido todas las respuestas. Si Ud. está conectado a un vehículo más viejo, Ud. debe usar el viejo método de hacer pedidos. Esperamos que esto haya mostrado cómo se hacen los pedidos típicos con el ELM 327. No ha intentado ser una guía definitiva sobre los modos y los PIDs. Esta información se puede obtener del fabricante de su vehículo, la SAE (www.sae.org/), de ISO (www.iso.org/) y de varias otras fuentes en la red.
Interpretación de los Códigos de Fallas Probablemente el uso más común que tendrá el ELM 327 es la obtención de códigos de diagnóstico
de fallas (DTCs). Mínimamente, esto requiere que se haga un pedido de modo 03, pero primero uno debe determinar cuántos códigos de fallas están actualmente almacenados. Esto se hace con el pedido PID de modo 01:
> 01 01 al cual una respuesta típica podría ser:
41
01 81 07 65 04
El 41 01 significa una respuesta al pedido, y el próximo byte de datos (81) es el número de códigos de fallas. Claramente no habría 81 (hex) o 129 (decimal) códigos de fallas presentes si el vehículo está funcionando. En realidad, este byte tiene una doble función: el bit más
Tabla 1 - Guía para interpretar los bits del primer dígito del mensaje
Si el 1º dígito hexadecimal es éste
Reemplazarlo con estos dos caracteres
0
P0
1
P1
“
“
“ “
“
definidos por el fabricante
2
P2
“
“
“ “
“
definidos por SAE
3
P3
“
“
“
“
definidos conjuntamente
4
C0
5
C1
“
“
“
definidos por el fabricante
6
C2
“
“
“
definidos por el fabricante
7
C3
“
“
“
reservados para el futuro
8
B0
9
B1
“
“
“
definidos por el fabricante
A
B2
“
“
“
definidos por el fabricante
B
B3
“
“
“
reservados para el futuro
C
U0
D
U1
“
“
“
definidos por el fabricante
E
U2
“
“
“
definidos por el fabricante
F
U3
“
“
“
reservados para el futuro
Códigos del tren de Potencia
“
Códigos de Chassis
Códigos del Cuerpo
Códigos de red
definidos por SAE
definidos por SAE
definidos por SAE
definidos por SAE
Saber Electrónica
Auto Eléctrico significativo se usa para indicar que la lámpara indicadora de mal funcionamiento (MIL, o Lámpara Verificadora del Motor) ha sido encendida por uno de los códigos del módulo (si hay más de uno), mientras que los otros 7 bits de este byte dan el número real de códigos de fallas almacenados. Para calcular el número de códigos almacenados cuando MIL está encendida, simplemente reste 128 (a 80 en hex) del número. La respuesta anterior entonces indica que hay un código almacenado y era el que encendió la Lámpara Verificadora del Motor. Los restantes bytes de la respuesta proveen información sobre los tipos de pruebas soportadas por ese módulo particular. En este ejemplo, había una sola línea para la respuesta, pero si había códigos almacenados en otros módulos, cada uno podría haber provisto una línea de respuesta. Para determinar qué módulo está informando sobre el código de falla, uno tendría que activar los encabe-
zamientos (AT H1 ) y luego mirar al 3ª byte del encabezamiento de 3 bytes de la dirección del módulo que envió la información. Habiendo determinado el número de códigos almacenados, el próximo paso es pedir los códigos reales de fallas con un pedido de modo 03 (no se necesita ningún PID):
pedía el número de códigos almacenados, los bits más significativos de cada código de fallas también contienen información adicional. Lo más fácil es usar la tabla 1 para interpretar los bits extra del 1º dígito: Tomando como ejemplo el código de fallas (0133), el 1º dígito (0) entonces se reemplazaría por P0, y el 0133 sería P0133 (que es el códi> 03 go de una “respuesta lenta del cirUna respuesta a esto podría ser: cuito sensor de oxígeno). Note que el protocolo ISO 15765 - 4 (CAN) es 43 01 33 00 00 00 00 muy similar, pero agrega un byte El 43 de la respuesta anterior extra de datos (en la 2º posición), simplemente indica que esta es una mostrando cuántos ítems de datos respuesta a un pedido en modo 03. (DTCs) han de seguir. Para dar unos Los otros 6 bytes de la respuesta tie- pocos ejemplos adicionales, si el nen que leerse de a pares para mos- código recibido era D016, reemplatrar los códigos de fallas (lo anterior zaría el D por U1, y el código resulse interpretaría como 0133, 000 y tante de fallas sería U1016. Similarmente, 1131 recibido sería 0000). Note que la respuesta ha sido P1131. rellenada con 00´s como lo requiere la norma SAE para ese modo; los Reinicialización de los 0000`s no representan códigos rea - Códigos de Falla les de fallas. Como era el caso cuando se
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Escaner OBD II con LM327 El ELM 327 es bastante capaz de reinicializar los códigos de diagnóstico de fallas, dado que esto sólo requiere emitir un comando de modo 04. Siempre se deben considerar las consecuencias antes de enviarlo dado que reinicializará más que la MIL. Al emitir un modo 04 ocurrirá lo siguiente:
a cabo un pedido de modo, se ha borrado la información y se ha apagado la MIL. Algunos vehículos pueden requerir que ocurra una condición especial (por ejemplo, la ignición está encendida pero el motor no funciona) antes de que respondan a un comando 04. Esto es todo lo que hay que saber sobre puesta a cero de los Reinicialización del número de códigos de fallas. Nuevamente, ¡no envíe accidentalmente el código 04! códigos de fallas. Borrado de cualquier código de diagnóstico de fallas. Borrado de cualquier dato de Guía Rápida para Leer Códigos de Error cuadro congelado almacenado. Borrado del DTC que inició el cuadro congelado. Si no utiliza su ELM327 durante Borrado de todos los datos de algún tiempo, esta hoja de datos prueba de sensores de oxígeno. completa puede parecer pobre Borrado de la información de los cuando, por ejemplo, la "luz del chemodos 06 y 07. queo de motor" se enciende, y usted sólo quiere saber por qué. La puesta a cero de todos estos Ofrecemos esta sección como una datos no es peculiar del ELM327, guía rápida de los conceptos básiocurre cada vez que se usa cual- cos que usted necesita. Para empequier herramienta de exploración zar, conecta el circuito ELM327 a su para reinicializar los códigos. El PC o PDA y comuníquese con él mayor problema con la pérdida de mediante un programa de terminal, estos datos es que su vehículo como HyperTerminal, ZTerm, ptelpuede funcionar pobremente duran- net, o un programa similar. te un corto tiempo mientras realiza Normalmente se configura con el una recalibración. valor 9600 o 38400 baudios, con 8 Para evitar el borrado de la infor- bits de datos, y sin bit paridad. El mación almacenada inadvertida- gráfico de la figura 1 muestra este mente, la SAE especifica que las procedimiento. herramientas de exploración deben verificar que se intenta un modo 04 Inicio del Bus (¿está seguro?) antes de enviarla al vehículo, dado que toda la información del código de fallas se pierde Las normas ISO 9141-2 e ISO inmediatamente cuando se envía el 14230-4 (KWP 2000) requieren que modo. Recuerde que el ELM327 no el bus OBD del vehículo se inicialice monitorea el contenido de los men- o “inicie” antes de que pueda ocurrir sajes, de modo que no sabrá pedir cualquier comunicación. La norma confirmación del pedido de modo. ISO 9141 sólo permite un proceso Esto tendría que ser el trabajo de de iniciación (2 a 3 segundos), mienuna interfaz de software. Como se tras que la ISO 14230 permite un dijo, para borrar realmente los códi- método lento y una alternativa más gos de diagnóstico de falla, sólo se rápida. El ELM327 realizará esta ininecesita emitir un comando de modo cialización del bus pero no hasta 04. Una respuesta de 44 por parte que su pedido necesite ser enviado. del vehículo indica que se ha llevado Si ocurre la incialización del bus
durante una búsqueda automática, Ud. no verá ningún informe de estado, pero si tiene desactivada la opción Auto (y están activados los protocolos 3, 4 o 5), entonces verá un mensaje similar a este: BUS INIT: . . . Los 3 puntos aparecen sólo cuando se lleva a cabo un proceso de inicio lenta. Una inicialización rápida no muestra los puntos. A continuación sigue la expresión “OK” para decir que fue exitoso, o de lo contrario, un mensaje de error para indicar que había un problema. (El error más común que se encuentra es olvidar de encender la llave del vehículo antes de hablar al vehículo). Una vez que se ha iniciado el bus, las comunicaciones deben ocurrir regularmente (típicamente al
Figura 1 Saber Electrónica
Auto Eléctrico menos una vez cada 5 segundos), pues de lo contrario el bus pasará al modo “dormir” de bajo consumo de potencia. Si no envía pedidos de datos frecuentemente, el ELM generará pedidos para asegurar que el bus permanezca “despierto”. Nunca verá las respuestas a estos pedidos, pero puede ver al LED de transmisión destellar periódicamente cuando éstas se envían. Por defecto, el CI asegura que se envíen mensajes “despertar” cada 3 segundos, pero esto es ajustable con el comando AT SW. El contenido del mensaje despertar también es programable por el usuario con el comando AT WM, si desea cambiarlo. Los usuarios generalmente no tienen que cambiarlo, ya que las posiciones por defecto funcionan bien con casi todos los sistemas.
los mensajes, puede realizar un Buffer Dump (Vaciado del Buffer) para ver los bytes. Note que el ELM 327 nunca obtiene o imprime una respuesta a cualquiera de los mensajes despertar. Las normas dicen que si no hay ninguna actividad al menos cada 5 segundos, la conexión de datos puede cerrarse. Para segurar que esto no suceda, y para dar algún margen, el CI enviará un mensaje despertar después de 3 segundod de inactividad. Este intervalo de tiempo es plenamente programable si prefiere una posición diferente (ver el comando AT SW). El ELM 327 permite a los usuarios cambiar el mensaje real de despertar que se envía. Para hacerlo, simplemente envíe al CI un comando de Mensaje Despertar, diciéndole que desea que OBD y La Contaminación Ambiental
Mensajes “Despertar” Después que se ha establecido una conexión ISO 9141 o ISO 14230, tiene que haber transferencias periódicas de datos a fin de mantener esa conexión y evitar que se “vaya a dormir”. Si se envían pedidos y respuestas normales, eso es suficiente usualmente, pero el ELM327 ocasionalmente tiene que crear sus propios mensajes para evitar la exclusión de la conexión. A esos mensajes periódicos les llamamos “Mensajes Despertar” dado que mantienen viva a la conexión y evitan que el circuito vuelva al modo dormir. El CI automáticamente crea y los envía si parece que no hay ninguna otra actividad; no hay nada que Ud. necesite hacer para que eso ocurra. Para verlos, una vez que se hace una conexión, simplemente monitoree el LED OBD de transmisión y verá los destellos periódicos creados cuando el CI envía uno. Si es curioso acerca del contenido real de
El sistema OBD II genera una secuencia de rutina para revisar cada uno de los componentes del automóvil, si los resultados de la secuencia arrojan una falla suceden 2 cosas:
Se enciende el foco "Check Engine" o "Service Engine Soon" en el tablero de con trol para advertirle al conductor que hubo una falla. Se genera un código de falla que se guarda en la memoria de la computadora de a bordo, así la próxima vez que lleve su auto móvil a revisión, el mecánico podrá darle un diagnóstico más preciso al conectar un sca ner a la computadora y extraer los códigos de falla almacenados. La precisión del diag nóstico ayuda al mecánico a arreglar correc tamente el automóvil. El foco "Check Engine", también llamado MIL por sus siglas en inglés (Malfunction Indicator Lamp) se encenderá cada vez que las emisiones contaminantes del vehículo excedan 1.5 veces el nivel máximo permitido para un vehículo en particular, esto incluye:
Cualquier momento en el que la eficiencia de
Saber Electrónica
el mensaje sea cambiado. Por ejemplo, si Ud. quiere enviar los bytes de datos 44 55 con los bytes de encabezamiento fijados en 11 22 33, simplemente envíe el comando:
> AT WM 11 22 33 44 55 Y de ahí en más se mostrará cada mensaje Despertar que el CI envíe. No debe proveer un byte de verificación de suma dado que se agregará automáticamente. Puede cambiarlos tantas veces como quiera con la única restricción que cada vez que lo haga, debe suministrar el mensaje completo, es decir, los bytes de encabezamiento y los bytes de datos (la versión corriente del ELM 327 sólo permite mensajes de 1 a 6 bytes de longitud). !
operación del convertidor catalítico baje del rango permitido. Cualquier falla que cause un aumento en el nivel de contaminantes. Cualquier momento en que el sistema detec te una fuga de aire en el sellado de vapores en el sistema de combustible. Cualquier falla en el sistema de recircula ción de gases del escape (EGR) que cause un aumento en las emisiones de Óxidos de Nitrógeno (NOx). Cualquier momento en el que falle un sensor específico o cualquier otro sistema para con trol de emisiones. Dadas estas condiciones podemos observar que el MIL encenderá aún y cuando el vehículo parezca estar trabajando normalmente y no tengamos ningún problema de manejo visible. De todo esto podemos observar y deducir que la función primordial del MIL, en un escaner de contaminación ambiental, es indicarnos cuando nuestro coche está contaminando para que podamos tomar medidas correctivas a tiempo y sin necesidad de esperar a que se presenten problemas de manejo, ruidos raros o que empiece a salir humo del cofre del automóvil.
MONTAJE
SONAR Medidor de Distancias
Mediante un sencillo circuito veremos cómo podemos medir distancias por medio de la reflexión de señales, específicamente soni - dos. Demostramos en la práctica el principio de funcionamiento del sonar.
Por: Walter Luis Núñez
L
a demostración del principio de funcionamiento del sonar y de la medición de distancia por medio de sonidos se puede hacer de manera sencilla en un laboratorio de electrónica que posea un osciloscopio. El circuito que describo no es nuevo y permite demostrar cómo funciona el sonar (medición de profundidad por eco), la medición de distancias por pulsos usada en electrónica industrial, y hasta se puede extender al radar, que tiene como diferencia solamente el hecho de usar ondas de radio y no ondas acústicas. Construí el circuito en base a otro del profesor Newton Braga, al que le realicé algunas modificaciones sencillas que me permitieron obtener mejores resultados en mis experiencias caseras. Como en nuestro proyecto experimental usamos ondas sonoras de pequeña potencia, el montaje no es crítico, no ofrece peligros de manipulación, y además usa componentes de bajo costo. Las características son:
* Alcance: 1 cm a 5 m. * Frecuencia de operación: entre 20 y 10.000Hz.
* Potencia de emisión: inferior a micrófono conectado a un amplificador, y el dispositivo capaz de medir 1W. * Tensión de alimentación: 6 a los tiempos es un osciloscopio. 12V. Sin embargo, para poder alcanzar nuestros objetivos, debemos hacer El sonido se propaga por el aire, algunas consideraciones técnicas. en condiciones normales de tempeSi trabajamos con una señal ratura y presión, a una velocidad que senoidal, la ondulación que ella puede ser aproximada a 340m/s. representa puede confundirse fácilEsto significa que si el sonido mente con el eco y no tendremos puede ser reflejado en un obstáculo, definición en su retorno. tendremos un retorno que demorará Para tener una definición en el en llegar a la fuente emisora un ti em- retorno, precisamos trabajar con pulpo proporcional a la distancia. Por sos de corta duración. ejemplo, si el obstáculo estuviera a De esta forma, en nuestro pro17 m de distancia, el sonido tendrá yecto tenemos un oscilador que proque recorrer 34 m para ir y volver y duce, a una cierta frecuencia, pulsos tardará en el trayecto 1/10 de segun- de duración muy corta y que son aplido. cados al parlante. Si quisiéramos usar ondas sonoDe esta forma, estos pulsos son ras para medir distancias, lo que pre- inicialmente aplicados al osciloscopio cisamos entonces es un dispositivo para dar la referencia a la cuenta de emisor, un dispositivo que reciba el distancia, o sea, para hacer la mareco, y algo capaz de medir el tiempo cación del cero de distancia. que transcurre entre la emisión y la El pulso se propaga entonces en recepción. la forma de sonido, y al ser captado El emisor para el caso de ondas de vuelta por el micrófono es llevado sonoras es un simple oscilador de al osciloscopio después de amplificaaudio conectado a un amplificador y do, resultando en un pulso de retora un parlante. El receptor es un no. Saber Electrónica
Montaje Figura 1
La separación entre el pulso producido y el retorno, nos da la distancia entre el objeto reflector y la fuente de señal. Si el pulso fuera de corta duración, podemos fácilmente distinguir el pulso reflejado de la señal emitida, lo que no ocurre si el pulso tuviera una duración más larga, cuando puede haber una mezcla del retorno de la señal que todavía está yendo, dificultando mediciones de distancias cortas. La tasa de repetición de los pulsos es importante, pues determina la banda de distancias que podemos medir. Esto debe tenerse en cuenta, pues el pulso de retorno debe estar presente en el micrófono antes de que el pulso siguiente de envío sea producido. De esta forma, si los pulsos se produjeran en una frecuencia de 100Hz, eso significa que el sonido recorrerá 3,4 metros en el intervalo de tiempo existente entre dos pulsos. Esta será la distancia alcanzada con esta frecuencia.
Es fácil comprender que si fuera necesario medir distancia menores, precisaremos frecuencias cada vez más bajas. Para demostraciones en un aula, usamos un objeto pequeño como reflector, y podemos emplear sin problemas frecuencias entre 50 y 200 Hertz. En la figura 1 tenemos el diagrama completo del equipo experimental que usamos para demostrar estos principios. El conjunto puede ser montado en una matriz de contactos o bien en una placa de circuito impreso, con la disposición mostrada en la figura 2. El potenciómetro VR1 ajusta la frecuencia de los pulsos, mientras que el resistor R2, que puede ser reducido hasta 2,2k !, determina la duración de los pulsos. El CI 4093 funciona como un oscilador donde la frecuencia depende también del capacitor C2. En este circuito el capacitor se carga a través del diodo rápidamente, pues ese tiempo es dado por el
Saber Electrónica
Lista de Materiales
CI-1 - 4093 - integrado CMOS CI-2 - LM386 - circuito integrado Q1 - TIP31 - NPN de potencia D1 - 1N4148 - diodo de silicio MIC - micrófono de electret PTE. - 8 x 10 cm - parlante o twee - ter. VR1 - 1M - potenciómetro VR2 - 10k - potenciómetro VR3 - 1k - trimpot C1 y C3 - 100µF x 12V - electrolíticos C2 - 100nF a 470nF - poliéster o cerá - mico C4 - 470nF - cerámico o de poliéster C5 - 220µF x 12V - electrolítico C6 - 100nF - cerámico o poliéster R1, R2, R6 y R7 - 10k x 1/8W R3 - 2,2k x 1/8W R4 - 100k x 1/8W R5 - 4,7k x 1/8W Varios:
Placa de circuito impreso, fuente de alimentación, zócalos DIL para los cir - cuitos integrados, jack de salida, cables, perillas para los potencióme - tros, estaño, etc.
SONAR Medidor de Distancias resistor R2 y se descarga Figura 1 lentamente por el resistor R1 y por el potenciómetro VR1. El pulso es aplicado al buffer y después al transistor amplificador. Una posibilidad de obtener pulsos con polaridad invertida para monitorización, se muestra por la conexión con líneas punteadas. Para mayores potencias, nada impide que en lugar del circuito usado tengamos la aplicación de los pulsos a un amplificador de audio más potente. El receptor es un micrófono de electret que aplica las señales a un integrado LM386. En el potenciómetro VR2 tenemos la sensibilidad y en VR3 el nivel de saturación para la entrada del osciloscopio. En operación, una vez hecho el ajuste de VR3, trabajaremos solamente con VR1 y VR2. Ya que tenemos frecuencias bajas, el emisor es un tweeter, pero con pulsos de cortísima duración que corresponden a una velodados para que no se superpongan a cidad de respuesta rápida. El receptor es un electret común la señal ronquidos de la red, defor(hemos probado con un parlante y el mándola. D1 es un diodo de silicio de uso resultado no fue muy bueno). Los circuitos integrados pueden ser monta- general y el transistor Q1 debe ser dos en zócalos y los resistores son dotado de un pequeño disipador de calor. de 1/8W. Para la prueba conecte la salida El capacitor C2 será elegido de acuerdo con la banda de frecuencias del circuito a la entrada vertical del osciloscopio y seleccione en el oscique se pretende generar. Los capacitores electrolíticos son loscopio un barrido lento (1ms por para 12V o más y los demás capaci- ejemplo). Ajuste el osciloscopio y también tores pueden ser de poliéster o ceráVR1 para obtener un pulso o dos en micos. Para conexión al osciloscopio la pantalla. Apunte entonces el parlante hacia recomendamos el uso de cables blin-
un objeto próximo, a una distancia de 10 a 30 cm, un libro por ejemplo. El micrófono del receptor debe estar colocado junto al emisor. Debe producirse un pulso de eco que aparecerá en la imagen después de actuar sobre VR2 y VR3 para que tenga la mayor intensidad. Por la separación del pulso de eco del pulso emitido, tenemos la distancia entre el objeto y el aparato emisor. En una demostración, el operador debe mover el libro u objeto que sirva de reflector hacia adelante y hacia atrás y mostrar a los presentes cómo la posición del eco se modifica en la pantalla. Vea que a medida que el objeto se aleja la intensidad del eco disminuye. En un ambiente grande en que deseemos obtener ecos de cosas a una buena distancia, el sistema debe dotarse de recursos direccionales para que no ocurran reflexiones múltiples. En un curso técnico, el profesor puede proponer a los alumnos problemas como:
- Dada la frecuencia de barrido y la separación de los pulsos, determi - nar la distancia a que se encuentra el objeto detectado. - Determinar la mayor frecuencia que se puede usar para detectar un objeto hasta cierta distancia. - Suponiendo que en lugar de sonido se usen ondas de radio, a qué distancia estaría el objeto en cierto experimento (dada la separación de los pulso s) . ! Saber Electrónica
MONTAJE
Osciloscopio por USB de 40MHz Séptima Parte:
Estructura del Software
Conclusión
En esta sección estamos brindando la expli - cación paso a paso del funcionamiento e implementación de un osciloscopio de 40MHz para utilizarlo en una computadora, a través de su puerto USB, estamos en condi - ciones de comenzar a describir el software empleado. Aclaramos que estamos realizan - do la descripción completa de este equipo desde hace varias ediciones y que ya publi - camos los temas referentes al hardware y firmeware del equipo. A continuación expli - caremos “cómo funciona el software”.
Por: Pablo Hoffman y Martín Szmulewicz http://www.pablohoffman.com Introducción Una programa gráfico en wxPython consta de una Aplicación y varios Frames , que pertenecen a ella. Estos frames son justamente las diferentes ventanas de la aplicación. Como en nuestro caso el software tiene una sola ventana, el mismo tiene un solo Frame . Al disparar la aplicación (oscusb.py), ésta abre el frame por defecto (oscframe.py) que es la ventana que se ve cuando se ejecuta el programa. El comunicación con el osciloscopio se realiza a través del driver que se encuentra implementado en el archivo oscctrl.py como una clase de python y es utilizado desde oscframe.py para enviar comando y recibir datos.
(botones, etiquetas, cuadro para ingresar texto, etc) en coordenadas específicas. Las coordenadas pueden darse en pixels o en proporciones, lo cual permite que la ventana puede mantener su aspecto al ser maximizada o cambiada de tamaño. A los diferentes controles (por ejemplo, botones) se les define un comportamiento a través de eventos que son disparados cuando se realiza una acción sobre ellos (por ejemplo, pulsar un botón). Al ser disparados, dichos eventos llaman a una función especificada predefinida al crear el Frame. Asimismo, otros controles son de salida (por ejemplo, el display del osciloscopio) los cuales pueden ser modificados arbitrariamente desde el código aplicación a través de métodos que éstos proveen (por ejemplo, dibujar una línea, cambiar el color de fondo, etc).
Control de la Interfaz Gráfica Conexión con el osciloscopio La creación de la ventana se realiza (al igual que en cualquier aplicación gráfica) creando un cuadro (o Frame ) el cual controla el funcionamiento de la ventana de la aplicación gráfica. A dicho cuadro se le asignan controles
Saber Electrónica
La comunicación con el osciloscopio se realiza a través de la clase provista por el driver (oscctrl.py) al dispararse ciertos eventos.
Estructura del Software de un Osciloscopio de 40MHz Actualmente la aplicación sigue el siguiente mecanismo para conectarse con el osciloscopio:
Intenta conectarse al primer puerto serie disponible en el PC (COM1 en caso de Windows, /dev/ttyACM0 en caso de linux). Si logra conectarse envía un comando VERS (ya lo veremos en detalle cuando desarrollemos el tema: “pro - tocolos de comunicación”), de lo contrario prueba con el siguiente puerto disponible que encuentra. Si obtiene respuesta al comando VERS, entonces considera que la comunicación con osciloscopio se ha realizado exitosamente y despliega la versión de firmwa - re del mismo (la cual fue obtenida en la respuesta del comando VERS). Este mecanismo de barrido fue por un razón de comodidad ya que, debido a que osciloscopio genera dinámicamente un puerto serie virtual cada vez que se conecta, éste no siempre era el mismo, aún cuando se conectase el osciloscopio en el mismo puerto USB. Por lo tanto, el barrido nos ahorró el tiempo de estar buscando y configurando el puerto virtual del osciloscopio. Sin embargo, a pesar de contar con dichas ventajas, reconocemos que el mecanismo de barrido debe ser sustituido en el producto final puesto que, al enviar información a todos los puertos, puede interferir con el funcionamiento de algún dispositivo conectado al PC por puerto serie. Para este problema existen dos soluciones, una trivial y una prolija:
La solución es trivial y consiste simplemente en colo - car (en la aplicación) un selector del puerto serie a utili - zar para el osciloscopio. La solución prolija consiste en desarrollar un driver USB personalizado para el osciloscopio que no involucre puertos serie virtuales de por medio. El único otro momento donde el programa se comunica con el osciloscopio es al pulsar el botón Capturar en el cual envía un comando de captura, precedido por los comandos de configuración de los parámetros de captura (HDIV, DUAL, etc).
Desplegado de Muestras en Pantalla La graficación de las muestras recibidas del osciloscopio es realizada a través del objeto wxDC de la librería wxWidgets, el cual (a diferencia de usar el API de win32, por ejemplo) lo hace independiente de la plataforma. A continuación se muestra un esbozo reducido de la rutina de graficación:
size = dc.GetSize() dc.SetPen(wx.GREEN_PEN) top = min(len(data), size.x) lastx, lasty = 0, 0 vdiv = vdivs[self.vdivch.GetSelection()] for i in range(0, top): val = (data[i] - 128) / 255 / vdiv x=i y = int(size.y/2*val) if x > 0: dc.DrawLine(lastx, lasty, x, y) lastx = x lasty = y dc.SetPen(wx.NullPen) Se puede observar que se utilizan las funciones SetPen y DrawLine del objeto wxWC que permiten seleccionan el color del trazo y dibujar una línea entre dos puntos, respectivamente.
Comunicación con el Osciloscopio En particular, resulta de especial importancia comentar sobre el uso de hilos para la comunicación con el osciloscopio, ya que de lo contrario la aplicación funcionaría muy lenta y poco responsiva. Esto es porque, al activar la captura el programa está continuamente enviando comandos de captura al osciloscopio y recibiendo sus datos. Entonces, si esto se hace en primer plano (que es la forma trivial de hacerla) el programa queda colgado esperando los datos del osciloscopio hasta que éstos llegan, para finalmente los graficarlos. El problema es que, como el tiempo de transferir los datos del osciloscopio a la PC es mucho mayor comparado con el resto de los tiempos, el programa está continuamente esperando datos del osciloscopio y mientras esto sucede la ventana no responde, lo cual resulta un efecto extremadamente molesto para el usuario y deja la aplicación inusable. Para solucionar este problema se utilizó la tecnología de hilos en el cual, al presionar el botón de captura la aplicación dispara una especie de sub-programa (llamado hilo) que corre paralelamente a la aplicación y se encarga de comunicarse con el osciloscopio para adquirir los datos y, una vez que los obtiene, notifica del suceso al programa principal a través de un evento, con el cual también le transfiere los datos. La aplicación principal, al recibir el evento con los datos, lo único que tiene que hacer es extraer los datos y graficarlos, lo cual es un proceso muy rápido y por lo tanto la ventana no queda congelada. Como ya se mencionó anteriormente, python es un lenguaje fuertemente orientado a objetos. Saber Electrónica
Montaje Figura 1
Por lo cual, en el escenario de captura antes descripto, cada rol es cumplido por una clase. Ellas son:
Esto ocurre cuando el usuario activa el botón Capturar de la interfaz y continúa corriendo ininterrumpidamente hasta que el botón es desactivado. Por lo tanto, mientras El funcionamiento del programa principal está a cargo el botón Capturar esté activado, los pasos del 1 al 8 se de la clase Frame1. ejecutan cíclicamente. El sub-programa que se corre en un hilo corre es la Como puede verse también en el diagrama, la clase clase AcquireThread . Frame1 (que es la controla el funcionamiento de la interEl evento que genera el hilo ( AquireThread ) y lo envía faz) sigue interactuando con el usuario independienteal programa principal ( Frame1 ) es la clase AcquireEvent mente del resto de las clases. Sólo interrumpe breveFinalmente, la clase encargada de comunicarse con el mente el control de la interfaz cuando llega el evento osciloscopio es Osc . AquireThread, del cual extrae los datos y los grafica en la pantalla. En el diagrama de la figura 1 se muestra la interacción Si el botón Capturar sigue activado, inmediatamente que ocurre entras las diferentes clases del software, para dispara un nuevo hilo de captura (AquireThread) y regrellevar a cabo la adquisición de datos del osciloscopio. sa a su tarea de controlar la interfaz. Como el proceso de Los números rojos indican (de forma ordenada) todos atender el evento y desplegar los datos ocurre muy rápilos pasos ejecutados por cada una de las clases, para do, el usuario no se percata de la demora y obtiene la obtener una secuencia de muestras del osciloscopio y impresión de que la interfaz nunca se cuelga, que es jusdesplegarlas en pantalla. tamente el objetivo de usar los hilos. Saber Electrónica
Estructura del Software de un Osciloscopio de 40MHz Hilo de Captura
AcquireEvent(data)) else:
Todo el funcionamiento mencionado en la sección anterior se realiza utilizando la clase Thread de python y extendiéndola. Esto es lo que hace la clase AcquireThread, que hereda de la clase Thread. El código de la clase AcquireThread es muy simple y se muestra continuación: class AcquireThread(Thread): def __init__(self, notify_window): Thread.__init__(self) self._notify_window = notify_window def run(self): win = self._notify_window osc = win.osc hd = win.hdivch.GetSelection() size = 512 if win.osc.acquire(count=size): chardata = win.osc.getData() data = [] for c in chardata: data.append(ord(c)) wx.PostEvent(sel f._notify_window,
wx.PostE vent(sel f._noti fy_wind ow, AcquireEvent(None)) De particular interés son las líneas wx.PostEvent donde se dispara el evento una vez terminada la captura de datos. En caso de haber algún error (segunda línea de wx.PostEvent) el hilo envía None en lugar de los datos lo cual notifica al programa principal que hubo un error al capturar los datos. Para la notificación y comunicación de datos entre el hilo de captura y la aplicación se utiliza la clase wx.pyEvent de wxPython, extendiéndola para que permita enviar los datos dentro de si misma. El código de dicha clase se presenta a continuación: class AcquireEvent(wx.PyEvent): def __init__(self, data): wx.PyEvent.__init__(self) self.SetEventType(EVT_RESULT_ID) self.data = data Note que aquí la única extensión que se le hizo a la clase base (wx.PyEvent) fue la de agregarle un campo de datos (data) el cual es usado para transportar los datos del osciloscopio. !
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