Apilar estaño mal fundido y armar una montaña alrededor de un terminal no significa haber realizado una buena soldadura. Saber soldar componentes es el ABC de la electrónica y en este artículo comprobarás si estás haciendo bien las cosas o si solo estás pintando las cosas de plateado. ¿Quieres aprender a soldar? Continúa leyendo.

páginas v La teoría de una buena soldadura La práctica en imágenes

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Todos los que nos dedicamos regularmente a la electrónica podemos identificar una buena soldadura de una incorrecta con el simple hecho de observarla. En la mayoría de los lugares que te enseñan a construir cualquier proyecto electrónico te brindan un asesoramiento detallado y minucioso de todo el paso a paso o el “HOW TO” para realizar desde un control centralizado industrial hasta un simple intermitente de luz. Lo que nadie les explica a aquellas personas que se inician en este arte o hobby es la técnica apropiada para efectuar correctas soldaduras. Por eso, y antes de continuar, puedes ver aquí imágenes encontradas en la web de buenas soldaduras y de malas o mediocres, para poder ver, comparar y aprender.

Imágenes que muestran la diferencia entre malas y buenas soldaduras

Muchas veces hasta suele suceder que nadie nos ha explicado cómo soldar dos cables entre sí, o dos terminales de componentes siquiera. Nos encontramos ante la necesidad de efectuar un trabajo que nadie nos enseñó y que a puro coraje tratamos de resolver. Los porcentajes de resultados exitosos son muy bajos, por eso te explicaremos algunos conceptos importantes para que soldar componentes sea sólo un trámite y no una complicación más del hardware.

Lo primero que debemos elegir apropiadamente es el soldador a utilizar. Al visitar las tiendas de componentes para aprovisionarte de materiales, habrás observado variados formatos que siempre traen indicada la potencia que son capaces de entregar a través de su punta. Cuando vamos a efectuar pequeñas soldaduras de componentes en sencillas placas, no necesitaremos más que un modelo pequeño, tipo lápiz, de unos 30 a 40 Watts, como el que vemos en la imagen. No desesperemos en comprar el más caro; hagamos nuestras primeras experiencias con un artículo de valor medio. Afortunadamente, el mercado está bien surtido de marcas y precios como para seleccionar una opción intermedia, que seguramente será la más efectiva.

Soldador o Cautín tipo lápiz

Cuando compres un modelo de baja potencia, la elección del material de la punta es muy importante. Nos ofrecerán la común (cobre) y también la cerámica. El consejo es que elijas esta última para lograr mayor durabilidad y mejores resultados al momento de efectuar las soldaduras. El precio de la cerámica es muy superior (unas 5 veces), pero bien vale la pena esos euros de más. No te arrepentirás.

La elección del estaño es otro factor importante a tener en cuenta. El tipo o formato más utilizado es el que trae forma de alambre y que viene en carretes desde 250 gramos hasta 1Kg., siendo su material una aleación de Estaño – Plomo en una proporción de 60/40%. Los diámetros más comunes de dicha presentación varían entre 0,5 y 2 milímetros. La particularidad que trae este producto es que visiblemente aparenta ser un alambre blando, siendo en realidad un alambre recorrido internamente por una o varias almas de resina, que favorecen y facilitan el estañado de los materiales a los que se aplica, actuando como fundente al momento de producirse la soldadura.

Carretes de estaño

Si la elección fuesen otros tipos de estaño que no trajesen estas almas de resina, deberían utilizarse pastas decapantes para preparar las superficies a soldar. Algunas personas igualmente aplican un material que se conoce como FLUX en los sectores a unir, para favorecer el suave fluir del estaño. Este tipo de aerosoles también suele utilizarse para cubrir, con una capa protectora, brillante, de bonito acabado y terminación, a las placas recién soldadas. Con el tiempo, el cobre no cubierto por una laca protectora suele tornarse de un color verdoso, y las partes soldadas pueden oscurecerse, por lo que la aplicación del FLUX ayuda a mantener los materiales a buen resguardo de la humedad y el tiempo.

Hoy es muy común pedir “estaño” en la tienda de materiales; el vendedor sólo nos consultará el diámetro de nuestra elección. Un buen comienzo para aprender a soldar puede ser un diámetro de entre 0,5 y 1 milímetro. Para que tengas una idea sobre las potencias de los soldadores debes considerar cuál será su aplicación: Uno de 20 a 30W nos servirá para soldar componentes de montaje superficial, componentes muy pequeños en placas de circuito impreso (también conocidas como PCB), y para soldar pequeños cables de poca sección.Para un trabajo más versátil, que incluya cables eléctricos de hasta 1 milímetro de diámetro, componentes habituales en TV, Audio y electrónica de consumo general, ya debiéramos considerar potencias de entre 40 y 60W, mientras que para trabajos más duros, como soldaduras de piezas metálicas de 1 a 3 milímetros de espesor entre sí, componentes eléctricos de gran tamaño y toda

aplicación que requiera grandes cantidades de calor, debiéramos optar por uno de 100W o más.

Soldador de 100W

Una vez que tengamos elegido el modelo de soldador a utilizar, debemos considerar otros factores importantes. Las partes a soldar deben estar limpias y libres de grasa u óxido. De lo contrario, el estaño no fluirá fácilmente por la superficie que se intentas soldar. La punta del soldador también debe estar limpia, bien estañada y libre de escoria.Cuando se utiliza en forma continua un soldador, suele acumularse en la punta una especie de carbón o escoria que, además de impedir la correcta transferencia de calor al componente a soldar, impide la normal licuación del estaño.

Existen muchas formas de mantener limpia la punta del soldador. Una de ellas es a través de un género grueso, que sea preferentemente de algodón (libre de nylon), frotándolo por la punta una vez que haya adquirido la temperatura de fusión del estaño. Otro método es utilizar lana de acero, de las que se utilizan en la cocina o para limpiar metales.

Soldar en electrónica tiene un secreto que es muy sencillo de aprender y que, una vez que lo tenemos arraigado, lo hacemos automáticamente sin siquiera pensarlo ni razonarlo.Se trata de un manejo de tiempos, que iremos ajustando con la práctica; la secuencia fundamental es la siguiente: CALOR – ESTAÑO – CALOR – QUITARDebemos transformarnos en una máquina con esos cuatro sencillos movimientos, a los que vamos a tener que aprender a manejar hasta llegar a dominar la técnica. Así como manejamos un vehículo y, sin pensar, frenamos, pisamos embrague, cambiamos de marcha, etc., lo mismo ocurrirá con la soldadura.

CALOR: El tiempo de calentamiento inicial dependerá de la potencia del soldador, del tamaño del elemento a soldar y de la temperatura ambiente.ESTAÑO: La cantidad de aporte variará según el tamaño de la soldadura. CALOR: El tiempo del calor final (sin aporte de estaño) dependerá del comportamiento que observemos del estaño en estado líquido.QUITAR: Lo que la palabra está diciendo. Retirar el soldador del lugar de aplicación y dejar solidificar el estaño.

Si vemos que al aplicar el estaño éste fluye rápida y fácilmente, no hará falta tanto tiempo de aplicación de calor, pero si no corre con fluidez, tendremos que aplicar más temperatura a los elementos a soldar. Si ocurre lo segundo, tal vez notemos que se forma una gran gota de estaño en la punta del soldador, que no baja fácilmente a la zona que intentamos estañar. El intento de seguir aportando estaño solo hará que, por gravedad y peso, la gran gota termine rodando hacia el suelo o la mesa de trabajo. Ten mucho cuidado con esta clase de accidentes ya que el estaño fundido puede provocar quemaduras importantes si cae sobre nuestra piel. Se cauteloso, criterioso y, por sobre todo, responsable.

Placa experimental para practicar soldaduras

Una buena opción será comprar una placa de las denominadas “experimentales”, que son como las que se muestran en la imagen y los videos. Con este tipo de placas, podemos hacer nuestras primeras experiencias de manera sencilla y automatizada, hasta dominar los tiempos. La cantidad de estaño no debe ser pobre porque se corre el riesgo de que las soldaduras se quiebren con el tiempo, provocando funcionamientos erráticos de los dispositivos. Tampoco debe ser excesiva; debe ser en cantidad justa, y esto se aprende con la práctica.

En la actualidad, se debate en muchos ámbitos sobre la toxicidad de los gases emanados por la fundición del estaño. Trata de evitar su aspiración directa y, si lo deseas, puedes utilizar pequeños barbijos armados por ti mismo.

Ya sabes lo más importante: CALOR – ESTAÑO – CALOR – QUITAR. Ahora sólo debes ejercitar los tiempos de aplicación de cada uno de estos criterios. Y eso se logra con práctica, mucha práctica. Observa los videos de la siguiente página, toma el ritmo y practica mucho, la electrónica te espera.

Los circuitos electrónicos en general, desde los mas sencillos a los más complejos, se construyen a partir de unos cuantos componentes básicos, una pequeña variedad de piezas en diferentes cantidades, nos sirven para construir los mas diversos proyectos. De estos componente, los resistores o resistencias son loas mas modestos, y a la vez, los mas utilizados.

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Prácticamente no existen esquemas electrónicos en los que no se vean una o más resistencias. Estos componentes tienen como función distribuir adecuadamente las tensiones y corrientes que circulan por el circuito. Su funcionamiento se basa en la dificultad que ofrecen al paso de la corriente eléctrica algunos materiales, generalmente con valores de resistividad altos. Para definir el valor de una resistencia se utiliza como unidad el Ohm, que se representa por la letra griega omega (Ω).Casualmente, una ley física que lleva como nombre Ley de Ohm, es la que explica como se relacionan entre si tres valores fundamentales de la electricidad: la tensión, la corriente y la resistencia. La ley mencionada establece que la intensidad de la corriente eléctrica que circula por un resistor es directamente proporcional a la diferencia de potencial aplicada e inversamente proporcional a la resistencia del mismo, tal como lo expresa la fórmula siguiente:

I = V / R

En la que, si estamos empleando unidades del Sistema internacional, I representa la intensidad de la corriente medida en amperios (A), V la diferencia de potencial expresada en voltios (V), y R es el valor de nuestro resistor en ohmios (Ω).Esta formula es todo lo que necesitamos conocer para saber como se comportara un resistor sometido a una diferencia de potencial, y como será la corriente que lo atraviese.Actualmente, el proceso de fabricación de resistores se ha optimizado tanto, que se pueden comprar de a miles por unos pocos Euros.A continuación, veremos como emplearlos, solos o combinados entre si.

El humilde resistor, siempre presente.

Si bien técnicamente seria posible construir un resistor de cualquier valor que deseemos, por una cuestión practica solo se las construye de una serie de valores perfectamente normalizados, y que combinados como veremos mas adelante, permiten lograr cualquier valor de resistencia que necesitemos para nuestro proyecto. En realidad, existen varias “familias” de valores posibles, llamados E6, E12, E24, etc., donde el numero que acompaña a la “E” representa el numero de valores diferentes que componen la familia mencionada. A los valores base se los multiplica por 10, 100, 1.000, 10.000, 100.000 o 1.000.000 para las resistencias más altas.Los valores base de la familia E6 son 1.0, 1.5, 2.2, 3.3, 4.7, 6.8 (presentan una tolerancia del 20%). La familia E12 esta compuesta por valores 1.0, 1.2, 1.5, 1.8, 2.2, 2.7, 3.3, 3.9, 4.7, 5.6, 6.8, 8.2 y tienen una tolerancia del 10%. Los valores básicos de la familia E24 son 1.0, 1.1, 1.2, 1.3, 1.5, 1.6, 1.8, 2.0, 2.2, 2.4, 2.7, 3.0, 3.3, 3.6, 3.9, 4.3, 4.7, 5.1, 5.6, 6.2, 6.8, 7.5, 8.2, 9.1 (Tolerancia: 5%). Las demás series, como la E48 (2% de tolerancia), y las menos utilizadas E96 y E192 agregan valores intermedios a los mencionados, y tolerancias más pequeñas. Cuando decimos “tolerancia” nos referimos al error máximo que puede presentar en su valor. Por ejemplo, una resistencia de un valor teórico de 1000 ohms con un 10% de tolerancia tendrá un valor real de entre 900 y 1100 ohms.Para no tener necesidad de escribir grandes cantidades de ceros al expresar valores de resistencias elevadas, se utilizan la letra “K” y “M”, que designan factores multiplicativos de 1.000 y 1.000.000. Si a un valor cualquiera de la tabla anterior, por ejemplo a 4,7 le agregamos la “K” obtenemos 4.7K que significan 4700 Ω. Si le añadimos la “M”, nos queda 4.7M que indica 4.700.000 Ω. Muchas veces se utiliza la letra en lugar de la coma, por lo que 4.7K y 4K7 representan el mismo valor.

Símbolos utilizados para representar a los resistores.

Existen básicamente dos tipos de códigos, uno utiliza cinco bandas y el otro cinco. En el código de cuatro bandas, los dos primeros anillos representan los dígitos que forman el valor base de la resistencia, el tercero el numero de ceros que es necesario añadir, y el cuarto el valor de la tolerancia.En la figura al pie de este texto podemos ver un grafico que muestra el color correspondiente a cada valor.Veamos con un ejemplo como se procede a determinar el valor de la resistencia de un resistor mirando sus bandas de colores. Si tomamos un resistor que tiene una banda marrón, una roja, una naranja y una dorada, su valor será 12000 ohms, con el 5% de tolerancia, dado que según la tabla de colores el marrón representa el “1”, el rojo un “2” y el naranja significa que se agregan tres ceros.Los resistores con cinco bandas de colores se leen de la misma manera, pero teniendo en cuenta que las tres primeras son los dígitos que forman el valor base, la cuarta banda la cantidad de ceros a agregar y la quinta la tolerancia.Si bien en un principio esta manera de rotular a los resistores pude parecer un poco confuso, se debe a que como el cuerpo del componente es redondo, si se escribiera su valor con números, podría darse el caso que al soldarlos en el circuito este valor quedara hacia abajo y no se pudiera leer. Al utilizar una banda que rodea todo el cuerpo del resistor, su valor es legible en cualquier posición, incluso en los casos en que parte del código se haya borrado. Con la habilidad que brinda la practica, es posible leer los valores de los resistores sin consultar para nada la tabla de colores.

Los resistores se identifican mediante colores.

La agrupación en serie consiste en unir los resistores una a continuación de la otra, como se ve en el esquema de la figura. De esta manera, la corriente I que circula por ambas es la misma, mientras que, cada resistor presenta una diferencia de potencial distinta entre sus extremos, que dependerá, según la ley de Ohm, de los valores de cada resistor.No es difícil jugar matemáticamente sumando los productos parciales de tensiones y corrientes para demostrar que la resistencia total de la agrupación de resistores en serie es igual a la suma de las resistencias individuales:

R = R1 + R2 + R3 + ……+ Rn

Este método de agrupación permite obtener valores de resistencia mayores que los de los resistores individuales empleados. En caso de necesitar un valor de resistencia más pequeño que el de los resistores disponibles, podemos agruparlas en paralelo. En este caso, la conexión se efectúa como muestra la otra figura, en la que se ve que los terminales se unen en dos puntos comunes llamados nodos. En este caso, por cada rama, compuesta por un resistor, circula una corriente diferente, pero la tensión aplicada a todas es la misma. Nuevamente, trabajando matemáticamente con las corrientes y tensiones se puede demostrar que la resistencia equivalente de una asociación de resistores en paralelo es igual a la inversa de la suma de las inversas de cada una de los resistores.

En paralelo: 1 / R = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 + ….. + 1/Rn

Hay dos casos particulares a tener en cuenta, que pueden facilitar los calculos: - La resistencia equivalente de solo dos resistores en paralelo es R = (R1xR2) / (R1 + R2). - Si todas los resistores son iguales, R = R/n

Por supuesto, nada impide asociar resistores de maneras que sean una combinación de las dos agrupaciones vistas. En esos casos, se dice que los resistores presentan una asociación mixta, y para calcular el valor de la resistencia equivalente habrá que ir resolviendo el circuito por partes, en cada una de las cuales utilizaremos alguna de las formulas que vimos, según sea el caso.En el caso del circuito de la tercer figura, la resistencia total se calcularía sumando en primer lugar las agrupaciones en serie R1 y R2 por un lado, y R3 y R4 por otro, con lo que el circuito quedaría como una agrupación en paralelo de cuatro resistores: R1+R2, R3+R4, R5 y R6. Utilizando la formula vista mas arriba, podemos calcular el valor de la resistencia equivalente del circuito.

o Resistores en serie.

o Resistores en paralelo.

o Agrupación mixta de resistores.

Quizás los más comunes dentro de este grupo sean los llamados “potenciómetros” o “presets”, que consisten en una pista de material resistivo por la que se desliza un cursor capaz de recorrerla de un extremo al otro al ser accionado por un mando externo. La resistencia del dispositivo se toma entre uno de los extremos y el cursor, por lo que su valor varia de acuerdo a la posición de este. En el caso de los potenciómetros, están construidos para que su valor se varíe con frecuencia, y se utilizan por ejemplo para controlar el volumen de un amplificador o la luminosidad de una lámpara. En el caso de los presets, la función es de ajuste, y se supone que solo se modificara su valor muy de vez en cuando, por lo que generalmente no disponen de un mando sino de un tornillo o ranura para ser accionadas con un destornillador. La forma en que varia la resistencia del resistor variable a medida que deslizamos el cursor puede ser lineal o logarítmica. En algunas aplicaciones, como el audio, se utilizan

potenciómetros logarítmicos dado que se ajustan mejor a las características del oído humano.También existen resistores para usos especiales que varían su valor con la temperatura. Se fabrican de dos tipos, dependiendo si su resistencia aumenta o disminuye con la temperatura. Reciben el nombre de NTC y PTC, según tengan un coeficiente negativo (su valor disminuye al aumentar la temperatura) o positivo de temperatura.Las LDR (Light Dependent Resistor, o Resistor Dependiente de la Luz) son, como su nombre lo indica, resistores cuyo valor varia de acuerdo al nivel de luz al que están expuestas. Los valores extremos que adopta una LDR cuando esta en total oscuridad o expuesta a plena luz varían de un modelo a otro, y se sitúan en el rango de los 50Ω a 1000 Ω (1K) cuando están iluminadas con luz solar y valores comprendidos entre 50.000 Ω (50K) y varios megohmios (millones de ohms) cuando está a oscuras.Por ultimo, al momento de seleccionar uno u otro resistor para su uso en nuestros proyectos debemos considerar la potencia máxima para la que fue construida. En efecto, la caída de tensión que se produce cuando la corriente atraviesa la resistencia se transforma en calor, y el componente elegido debe ser capaz de soportarlo sin destruirse. Para potencias pequeñas, de 1/8 de Watt a 1 Watt suelen ser fabricados a partir de una barra de carbón, pero los que son capaces de disipar potencias mayores se construyen arrollando un hilo resistivo sobre un cilindro metálico, todo cubierto por un esmalte vitrificado. Este tipo de resistor puede llegar a disipar hasta 100 Watts, y a menudo es necesario algún tipo de mecanismo para proveer la ventilación adecuada.

o Potenciometro.

o Preset.

En notas sucesivas veremos otros elementos que componen los circuitos, y la forma en que se calcula su comportamiento, con el fin de familiarizarnos con

ellos lo suficiente para poder encarar con éxito algunos proyectos, en los que construiremos interesantes equipos electrónicos para el hogar, el ocio o como herramienta en nuestro taller.

Luego de aprender a soldar y a dominar el código de colores de resistencias, debes saber medir diodos y transistores. Si deseas reparar un equipo electrónico, necesitas dominar estas tres técnicas a la perfección. Las dos primeras ya han sido ampliamente explicadas y te apuntamos los enlaces; ahora vamos por la última para completar la trilogía.

Medir diodos y transistores es una tarea muy sencilla. Pero saber hacerlo es

otra cosa muy distinta que requiere de ciertos cuidados y atenciones especiales que trataremos de transmitirte en esta nota. Para realizar el trabajo debes disponer de un multímetro, que puede ser digital o analógico. Aunque el primer modelo mencionado es más sencillo de utilizar y de leer, te recomendamos que para esta tarea utilices uno analógico, de aguja común, y con posibilidades de medir resistencias X 10.000 Ohms o valores superiores. Pero como seguramente tienes uno digital, comenzaremos la explicación utilizando uno de ellos.

Simbología y partes que componen un Diodo

Repasemos la teoría del diodo Un diodo es el resultado de la unión entre dos semiconductores que, de acuerdo a sus características constructivas, se denominan materiales N y P. Los materiales N se caracterizan por poseer, dentro del silicio que lo forman, impurezas que agregan electrones libres, mientras que los del tipo P tienen impurezas que carecen de electrones respecto al silicio, es decir, abundan los “huecos” o “lagunas” formadas por los faltantes de electrones. Unidos apropiadamente de manera física, forman una unión o juntura N-P, quedando a ambos lados de la construcción dos sectores bien definidos que, en la práctica, se los conoce como Cátodo y Ánodo, respectivamente. Durante la fabricación, y al momento de unirse los materiales entre sí, se produce un fenómeno de invasión electrónica en el material contiguo y carente de este elemento.

Este movimiento sucede hasta un punto en que la juntura adquiere un ancho que se puede considerar eléctricamente “neutro” ya que los electrones ocuparon el espacio vacío de los huecos. Esa franja se transformó en un semiconductor homogéneo y estabilizado. Entonces, para poder atravesar ese sector, un electrón debe movilizarse con fuerza hacia el otro lado para tapar un hueco, ya que un semiconductor no es conductor, es semiconductor. Esa fuerza es la tensión de juntura del diodo, que varía de un modelo a otro (dependiendo de la estructura atómica de los materiales que lo forman).

También podemos agregar que si le hacemos circular corriente en un sentido, el dispositivo lo permitirá, pero si lo intentamos a la inversa, se comportará como un interruptor abierto. Veámoslo en imágenes prácticas.

o Medición de un Diodo polarizado en forma directa (conduce)

o Medición de un Diodo polarizado en forma inversa (no conduce)

De esta forma obtendremos las mediciones de un diodo en correcto estado de funcionamiento. En un sentido, el multímetro nos indica el potencial que posee la juntura N-P del diodo y, en el sentido inverso (observa el color de las pinzas), la conducción se interrumpe indicando que la lectura está fuera de rango. La mejor recomendación que podemos darte al momento de medir cualquier componente, sea semiconductor o no, es desconectar al menos uno de sus terminales del sitio donde se encuentre montado (soldado). Si no desconectas uno de los terminales del diodo, puedes obtener mediciones confusas que tal vez te induzcan a actuar erróneamente. Por ejemplo: si tienes en un circuito un diodo conectado con una resistencia en paralelo (dependiendo del valor de la resistencia mencionada) puedes creer que el diodo esté en mal estado cuando en realidad es la resistencia la que te brinda conducción en ambos sentidos. Recuerda siempre estas dos premisas fundamentales: desconecta uno de los terminales del diodo y mídelo en ambos sentidos, es decir, invirtiendo las puntas del multímetro.

Cuando trabajas con un multímetro a aguja, la situación mejora en el aspecto de la seguridad de la medición, especialmente cuando se mide una juntura N-P en sentido inverso, es decir, en el sentido en que no presenta conducción. La posibilidad que aquí aparece es la de poder aumentar la escala de medición de resistencia. De esta forma, podremos llegar a medir pequeñas fugas imperceptibles al multímetro digital.

Un multímetro analógico clásico

¿Por qué el multímetro digital no permite medir las fugas mencionadas?Muy sencillo. Porque no aplica la suficiente tensión al circuito bajo ensayo. Las tensiones utilizadas para realizar las mediciones por parte de un multímetro digital son inferiores. Una medición efectuada en una escala de X 10K es suficiente y correcta para lograr una buena “medición inversa” en una juntura N-P o viceversa. Un ejemplo sencillo de probar esto es que con un instrumento a aguja, un simple LED alcanza a encender, mientras que con uno digital no luce con igual intensidad.

¿Y con los transistores?Debemos primero definir y conocer la construcción y estructura física de un transistor para saber bien lo que vamos a medir. Como todos saben o han escuchado o leído, los transistores “bipolares” se concentran en dos grandes grupos: los N-P-N y los P-N-P, siendo su simbología también muy conocida y vista en cada lugar que se hable de circuitos electrónicos.

Transistores bipolares básicos

No vamos a explicar en este artículo cómo circula una corriente dentro de cada tipo de transistor ni tampoco su principio de funcionamiento. Sí vamos a darte datos claves para que aprendas a medirlos correctamente. Para comenzar, seleccionamos un tipo de transistor al azar (el NPN). Puedes ver en el dibujo siguiente que lo obtenido es muy similar a la estructura que antes conocíamos del diodo. A la unión N-P preexistente le agregamos un nuevo bloque semiconductor (tipo N), y el conjunto resultante se transforma en un dispositivo de tres terminales de conexión y dos tipos de silicio.

Bloques que componen un transistor NPN

Si hubiésemos elegido para los extremos el material tipo P (carente de electrones, con exceso de huecos) y para el bloque central uno del tipo N (exceso de electrones), nos hubiera quedado un transistor P-N-P.

Aclaración importante: El dibujo mostrado no tiene nada que ver con la realidad física de un transistor. Lo hemos dibujado así para que puedas apreciar las partes que lo componen y que puedas conocer cómo se denominan.

Si observas el dibujo, verás dos líneas rojas que representan a las dos junturas que se han formado a ambos lados del terminal denominado BASE por la unión de los materiales N y P, respectivamente. Si asocias esta particularidad física con los diodos, con sus junturas N y P, lo mostrado equivale a esto:

Equivalencia armada con diodos simples

Entonces, puedes darte cuenta que todo se reduce a medir dos diodos. ¡Cosa que ya sabías hacer! Si aplicas el mismo razonamiento, ahora podrás descubrir que un transistor NPN equivale a dos diodos conectados en oposición con sus ánodos unidos.

Aclaración importante: Las analogías que te indicamos entre la composición física de un transistor y los diodos comunes es a modo de ejemplo para que te resulte sencillo de analizar lo que medirás. No significa que si tomas dos diodos y los conectas enfrentados trabajarán como un transistor. NO. Es para que tengas una idea de que medir un transistor bipolar común tipo PNP o NPN no es ninguna ciencia oculta; es lo mismo que medir dos diodos enfrentados entre sí.

o Medición Base-Colector en polarización directa

o Medición Base-Emisor en polarización directa

o Medición Colector-Emisor

Si observas la galería de imágenes que figura arriba, comprobarás que el terminal llamado BASE es el que se encuentra a la izquierda del encapsulado. Al centro, se encuentra el COLECTOR y, a la derecha, el EMISOR. Como resultado, tenemos al multímetro con su llave selectora colocada en su posición para medir DIODO; en dicho multímetro leemos que: BASE – EMISOR conduce, BASE – COLECTOR conduce, y COLECTOR – EMISOR lógicamente no conduce. ¿Por qué decimos lógicamente? Porque allí no estamos midiendo una juntura en directa sino que al momento de realizar la medición hay que atravesar dos junturas, según el gráfico antes visto. Una de ellas sí quedaría polarizada en “directa”, pero la otra no; esto hace que la medición sea equivalente a un circuito abierto. Entonces, puedes extraer del análisis hecho que entre COLECTOR y EMISOR nunca habrá conducción en ninguno de los sentidos y en ninguno de los tipos de transistores bipolares NPN o PNP que intentemos medir y controlar.

Aclaración importante: No existen sólo dos tipos de transistores bipolares. Nosotros elegimos para la explicación los más elementales que son el NPN y el PNP. Con el tiempo y la práctica descubrirás una cantidad interminable de variantes de combinaciones N y P, que forman transistores de características especiales y que además agregan, dentro del encapsulado, diodos, resistencias y hasta otros transistores creados en el entorno de diseños muy específicos para aplicaciones también muy específicas.

El multímetro analógico entra en escena nuevamente. De la misma forma que te dejamos una galería de imágenes con el multímetro digital, ahora verás particularidades del uso del instrumento analógico.

o Medición Base-Emisor en polarización directa

o Medición Base-Emisor en polarización inversa

o Medición Base-Emisor en polarización inversa por alta resistencia

En las tres imágenes vemos las posibilidades que nos presenta una medición BASE – EMISOR. En la primera, a la izquierda, tenemos una medición en polarización directa la que, como vemos, conduce normalmente cual si fuera un diodo. En la fotografía central, hemos invertido las puntas de medición, y la juntura se ha polarizado en inversa y ha dejado de conducir. Y en la última imagen, a la derecha, te mostramos la situación verdaderamente importante de la nota, que nos permite el instrumento de aguja. Es muy obvio notar que la juntura examinada está excelente ya que tanto en R X 1 como en R X 10K la aguja no se mueve en absoluto. No existen fugas de corriente a través de las junturas.

Aclaración importante: Cuando realices mediciones en alta resistencia, no toques los terminales del instrumento ya que el mismo indicará la resistencia propia de tu cuerpo a través de tus manos, entregándote mediciones erróneas.

Debes acostumbrarte ahora a poder determinar fácilmente la identificación de los terminales de un transistor. Es decir, cuál es la BASE, cuál es el EMISOR y cuál es el COLECTOR. Para facilitarnos la vida a todos, los fabricantes entregan las famosas hojas de datos o datasheets que te brindan la información completa del encapsulado y de las características eléctricas más importantes del transistor.DatasheetCatalog.com es un sitio muy completo y en castellano que te permite fácilmente acceder a las hojas de datos de millones de transistores. Sólo debes descubrir la característica o nomenclatura correcta del BJT (Bipolar Junction Transistor) que desconoces y buscarlo. Una vez que tengas la data en tu mano, resta la medición y nada más. Con el tiempo y los años te acostumbras a reconocer los encapsulados por la función, la nomenclatura, el package

(encapsulado), y cualquier característica física que te indique dónde están los terminales. Por último, cuando debas reemplazar un diodo o un transistor ya que éste ha resultado defectuoso o está dañado, procura hacerlo con otro de la misma nomenclatura para mantener el correcto funcionamiento del equipo que estás reparando.

Consejos de NeoTeo1 - Desconecta uno de los terminales del diodo antes de medirlo.2 - Si es un transistor, se recomienda desconectar dos terminales: BASE y EMISOR.3 - Utiliza la posición DIODO al medir con un multímetro digital.4 - Si utilizas un instrumento de aguja, mide en R X 1.5 - Si tienes dudas al medir una juntura en polarización inversa, utiliza un instrumento analógico en R X 10K.6 - Sólo reemplaza un semiconductor por otro de iguales características.

Lo bueno, lo malo, lo feo, lo hermoso, la cultura, la miseria, el hambre, la vida, la muerte, el videojuego, el odio, el amor. Todo pasa por la televisión, desde que la encendemos hasta que la apagamos al finalizar el día. Todas las opciones de entretenimiento que allí se encierran parecen volverse elementales y básicas para una vida normal. Por eso, cuando “la tele” deja de funcionar, parece como que se acabara el mundo. Te presentamos aquí la primera parte de una serie de artículos dedicados a dar soluciones efectivas a problemas que puedes resolver tú mismo. Paso a paso: la televisión y sus ocurrencias de romperse.

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¿Podemos aprender a reparar el TV y dedicarnos a ganar dinero con sólo leer un artículo en NeoTeo? No, este artículo no intenta convertirte en técnico. Sólo te proponemos que veas las fallas más frecuentes que presentan estos equipos y que puedas resolverlas sin necesidad de costosas intervenciones profesionales.

No enciende ninguna luz indicadora. Como ya lo hemos hecho en otros artículos, aquí también haremos hincapié en los riesgos de trabajar con la tensión de línea domiciliaria. Cuando trabajes en el interior de un TV, desconéctalo de la red y sólo enchúfalo cuando las indicaciones sean claras en ese aspecto. Cualquier accidente puede traer graves consecuencias a tu salud. Se prudente, responsable y cauto.

El primer paso elemental es verificar si en el lugar donde conectamos el equipo hay energía eléctrica. La pregunta de siempre: ¿funciona allí otro equipo? Lo siguiente es controlar la llave de encendido del TV y observar que la misma se encuentre mecánicamente funcional. Si observas bien, al accionar la llave ésta queda en parte retenida dentro del cuerpo que la compone (conexión) y luego, al repetir la pulsación, el vástago central queda más afuera que en la situación anterior (desconexión). Dicho de otra forma, al activarla manualmente debe quedar retenida, dando muestras de un funcionamiento mecánico apropiado.

Llaves interruptoras utilizadas en TV

Ahora verifica con el multímetro si los contactos internos, los que cierran el circuito, poseen plena conducción entre sí al ser accionada la llave. La forma de medir continuidad con este instrumento ha sido mencionada en los trabajos anteriores sobre DVD: en un multímetro analógico selecciona R X 1 y, al cortocircuitar sus puntas, verás que la aguja del mismo deflexiona a fondo de escala. Lo mismo debe ocurrir al comprobar un contacto de la llave al cerrarse.

Es muy importante este paso de control ya que es muy común que la llave deje de funcionar eléctricamente en su interior. Al desconectar la energía o viceversa se producen (en todo circuito eléctrico) arcos voltaicos que, con el tiempo, degradan y deterioran los contactos que intervienen en la llave. Ésta es bipolar en todos los casos y, por lo tanto, podemos determinar mediante las mediciones si sólo uno o ambos polos han dejado de funcionar. Si afortunadamente ha sido sólo una sección la que se deterioró, bastará con “puentearla” hasta cambiar la llave por una nueva.Si ambos contactos no funcionan en absoluto, podemos realizar el puente que

explicamos anteriormente en ambos polos de la llave. Pero en este caso la urgencia de un reemplazo por una unidad nueva será mayor para poder desconectar el TV de la línea al apagarlo.

Ejemplo de una entrada de 220VAC en un TV

Recuerda que si el TV se apaga sólo desde el mando a distancia esto no quiere decir que haya dejado de funcionar. En realidad, sigue en marcha pero sin entregar audio y video. Es decir, cuando creemos que apagamos el TV con el mando, en realidad lo pasamos a un modo de espera (Stand-By), que no es de bajo consumo ni nada que se le parezca. Es una condición de espera: el aparato seguirá funcionando, a la espera de instrucciones. Esto significa lo mismo que no apagarlo, que no desconectarlo de la red. Claro, es muy cómodo manejar el TV desde el mando (todo se puede lograr desde él, menos desconectar el TV de la red). Ten en cuenta esta situación a la hora de plantearte un ahorro energético domiciliario.

El cable marrón y el azul claro de la imagen son los encargados de traer la energía desde la red. Inmediatamente después tenemos el fusible y la llave interruptora. El fusible debe controlarse mediante el mismo método de continuidad que aplicamos con los contactos de la llave.

¿Por qué puede quemarse el fusible?Los motivos son variados pero muy sencillos de analizar. El fusible es un dispositivo que en su interior posee un alambre que “se funde” (se derrite) al alcanzar una temperatura muy elevada. A simple vista parece que se funden de

manera instantánea, pero para los tiempos electrónicos, los fusibles que traen los TV son lentos a la hora de fundirse. Seguro estarás diciendo que existen los fusibles ultra-rápidos, pero debes saber que no se utilizan en esta parte del aparato. Los que nosotros mencionamos son de acción lenta, y también son conocidos como “comunes”.

Más arriba del fusible se puede ver un par de cables rojo y negro y, a continuación, un dispositivo cuadrado de color negro, llamado PTC. Los cables que te mencionamos se conectan a un bobinado que está atado a la pantalla (tubo o TRC) en su parte interna del TV. A esta bobina, que exteriormente está recubierta en plástico, se la denomina “bobina desmagnetizadora”, y su función está asociada al PTC antes nombrado.

El componente de color negro en la imagen es un PTC tradicional de TV

El trabajo de la bobina ocurre al momento de recibir energía de la red. En ese instante, recibe una corriente que atraviesa el PTC y que, al cabo de unos pocos segundos, disminuye a valores muy bajos (casi cero) al elevarse drásticamente el valor resistivo del PTC. Se conoce a este fenómeno como desmagnetizado del TRC, el cual sirve para quitar cualquier mancha de color de la pantalla. Técnicamente aplica un campo magnético alternado en el tiempo a una rejilla interna que posee el TRC, para que cada haz electrónico impacte en el fósforo o “píxel” correspondiente. Esto se realiza para que la circulación electrónica a través dicha rejilla (también conocida como “máscara de sombra”) no se vea

alterada por ninguna fuerza magnética residual.

El pico de corriente inicial que atraviesa al PTC y a la bobina es alto, por lo que allí un fusible de acción rápida se destruiría continuamente. Por ello se recomienda el uso de fusibles convencionales para dar tiempo a que el fenómeno de desmagnetización se lleve a cabo sin fundirlo. El PTC puede romperse con el tiempo, el uso y el calor que disipa, poniéndose en cortocircuito internamente. Ésta es una de las principales fallas por las que un fusible se quema. Otras veces, el PTC sufre alteraciones en su resistencia interna y también provoca la ruptura del fusible, pero sin llegar al cortocircuito.

o Llave Bipolar

o Símbolo eléctrico de un PTC

o Fusible

La forma más simple de probar si es el causante de nuestro problema es quitándolo. Lo peor que puede suceder es que aparezca alguna mancha en la imagen por no haber sido desmagnetizado el TRC. De todas formas, el TV debiera comenzar a funcionar. Otra característica que presenta este componente al deteriorarse es que se destruye internamente, por lo que si te lo acercas al oído y lo agitas, escucharás el ruido de sus partes rotas.

Diodo rectificador

En el centro de la imagen inicial vemos cuatro diodos. Si uno o un par de ellos entran en cortocircuito el fusible se funde. Debes cambiar los cuatro diodos, no sólo los que hayas medido defectuosos.

¿Sabes medir diodos? Con el multímetro a aguja y en R X 1, en un sentido conducen y en el otro (invirtiendo las puntas) no. Es decir, en un sentido la aguja deflexionará, y en el otro no. La imagen y el símbolo en sí mismo son muy gráficos. Suelen entrar en cortocircuito al sufrir “ataques” de picos de tensiones provenientes de la red, fenómeno que técnicamente se conoce como transitorio de línea.

Cuando todo está bien.Puedes haber llegado a este punto de la revisión y notar que todo está funcionando correctamente en las mediciones y comprobaciones realizadas. Todas las fuentes de alimentación de los productos domiciliarios se diseñan a partir de una arquitectura denominada Switching, también conocidas como “conmutadas” en una expresión más gráfica de su accionar. Estos modernos convertidores DC-DC (como también se denomina a las fuentes de este tipo) poseen un sistema de “oscilador controlado” y actúan activando un determinado y específico Switch.

En ciertas oportunidades, este último es un transistor unitario, y en otras, suele estar integrado dentro de un complejo circuito integrado de potencia, pudiendo ser un transistor bipolar o MOS-FET. En cualquiera de los casos, el oscilador debe iniciar su trabajo; esto se logra con un par de resistencias (siempre serán dos o más) de alto valor, de varios miles de Ohms.

Cuando estos componentes le brindan al circuito oscilador el impulso inicial de arranque, comenzará un ciclo de realimentación que mantendrá al conjunto en funcionamiento constante y regulado, de acuerdo a su diseño, hasta que la energía se interrumpa. En el circuito vemos un principio básico de lo explicado.

Diagrama abreviado de una fuente switching

Naturalmente, el dibujo es muy abreviado para que puedas ver lo más importante del funcionamiento y para que no haya confusiones con decenas de componentes en un circuito real. El transistor T1 actúa como llave (Switch) provocando interrupciones y conducciones bruscas de corrientes a través del bobinado donde está conectado. Su función es la de hacer conducir al transistor a alta frecuencia (más de 30 Khz), en el circuito que quedaría conformado desde el positivo de entrada de línea, pasando por el primario del transformador y terminando en el negativo de entrada.

Estas variaciones provocan una inducción en el resto de los bobinados generando en ellos tensiones y corrientes calculadas a través del diseño del transformador. Algunas se utilizan para energizar los circuitos del equipo haciéndolo funcionar, y otras (en este caso una) se utilizan para controlar el funcionamiento del oscilador. Es una realimentación, un feedback, una señal que le indicará al oscilador si todo está trabajando correctamente o si hay sobre-consumos en los secundarios o en el circuito primario (formado por T1). Hay diseños que aquí agregan optoacopladores para informar estados desde el secundario al primario.

Tal como mencionamos anteriormente, las resistencias de alto valor que le brindan el impulso de arranque al oscilador principal de la fuente habitualmente se abren, se vuelven aislantes parcial o completamente, impidiendo que el circuito comience a oscilar y funcionar. Lo que debes hacer es desconectar al menos una y controlar que posean su valor correcto, indicado por la simbología de colores que posee toda resistencia o resistor.

Otro ejemplo de un circuito de entrada de AC a un TV

En las próximas entregas explicaremos el funcionamiento del oscilador de la fuente y sus fallas más comunes. También veremos los problemas externos que pueden forzar a una fuente a entrar en modo de auto-protección y hasta incluso casos externos que llegan a romperla directamente.

¿Te interesa el tema de la televisión? Tus votos y comentarios ayudarán a guiarnos a la hora de satisfacer tus gustos. Hasta el LCD tenemos un interesante camino de aprendizaje por recorrer. ¿Nos acompañas?

Cómo reparar la fuente de tu monitor

Sábado 25/04/2009 por Mario Sacco. Vista 79500 veces

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Las fuentes de alimentación de todos los monitores son las del tipo switching o conmutadas. Su utilización se ha multiplicado y estandarizado debido al alto rendimiento de energía que poseen respecto a las antiguas fuentes de alimentación lineales, no conmutadas, que incluían un pesado e ineficaz transformador. Ahora el diseño se resuelve en un circuito integrado, un pequeño transformador de núcleo de ferrita y unos pocos componentes accesorios. Baja disipación de calor, rendimientos elevados, ahorro de energía y muchas ventajas más que han hecho que se incluyan en Monitores de Ordenadores, Notebooks, DVD, TV, y cientos de aplicaciones más. Ven con nosotros. Descúbrelas y aprende a repararlas.

páginas v Teoría de funcionamiento Circuitos Integrados y LCD

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La multiplicidad de aplicaciones que las fuentes switching (SMPS) poseen en la actualidad y todos los halagos vertidos en el sumario no significan que sean irrompibles o indestructibles. A pesar de poseer una gran cantidad de elementos de protección contra innumerables fallos, no dejan de romperse, y allí estarás tú, con nuestra ayuda, intentando resolver el problema. En el artículo que habla acerca de la entrada de tensión de línea en un TV, habíamos visto que esa es una zona muy propensa a romperse por el hecho de estar conectada directamente a la red y recibir, a través de ella, todo lo malo que pueda traer consigo. Los picos de tensión se encontraban entre los principales enemigos de las fuentes de alimentación, pero hay muchos otros que irás descubriendo, analizando y, por supuesto, resolviendo.

También te habíamos mostrado que la piedra fundamental de una fuente Switching era la conmutación constante que provocaba un transistor sobre un transformador especialmente diseñado para esa función, y que sus resultantes eran aprovechadas para dar energía al TV y para que la fuente pudiera auto-controlarse a sí misma. En un gráfico más completo que el del capítulo anterior, podemos ver las siguientes etapas que comúnmente forman una fuente de alimentación switching clásica, en este caso, la de un monitor a TRC (Tubo de Rayos Catódicos):

Diagrama en bloques de una fuente SMPS tradicional (pulsa en la imagen para ampliarla)

Los monitores LCD, TFT o plasma utilizan el mismo principio de funcionamiento básico, con la única diferencia que no traen el circuito de desmagnetización con el PTC. El resto es la misma fuente de alimentación, donde cambian los aspectos físicos de los materiales fundamentales que intervienen en su construcción, pero el funcionamiento y diseño trabajan bajo los

mismos principios conceptuales.

Se ve interesante ¿verdad? ¡Espera! No cierres la página ni cambies de artículo. Al final de la nota vas a darte cuenta que todo es muy sencillo y por fin entenderás el funcionamiento de las fuentes de alimentación. El único secreto aquí es que el editor de NeoTeo (un servidor), logre hacer amena y clara la explicación para que no caigas en confusiones que te hagan abandonar la lectura rápidamente. Allí vamos.

La conmutación está basada en el cambio periódico de estados lógicos de tensión

¿Cómo es esto de la conmutación?La conmutación se produce gracias al cambio de estado cíclico y constante de una determinada tensión a la salida del oscilador. Es decir, podemos poner el ejemplo de un voltaje que varíe continuamente entre 0 y 5 Volts. Durante un tiempo controlado, la tensión de activación estará en cero, y en otro tiempo equivalente, estará en cinco volts, y así repitiéndose en el tiempo. Esto significa que está oscilando entre los valores ejemplificados: 0-5-0-5-0-5-0-……

Si en el ejemplo que hemos adoptado realizamos la conexión apropiada a T1, haremos que dicho transistor pase de la saturación (conducción) al corte (abierto), coincidiendo con las variaciones a la salida del oscilador. El transistor estará conmutando entre dos estados bien definidos y opuestos: saturación y corte. Es decir, T1 actuará como una llave (switch) que conecta y desconecta el bobinado primario del transformador, al ritmo que le imponga el oscilador. Un equivalente sería así:

Graficación de la conmutación con llave y transistor

Al provocarse la conducción por el primario del transformador, circulará una corriente importante a través de él, que inducirá otra corriente proporcional en su secundario. Luego ésta será rectificada, filtrada y utilizada por el equipo. Debes recordar que en la entrada del transformador existen 311 Volts de corriente continua y pulsante, apenas filtrada por un electrolítico de 100 a 200

microfaradios, por lo que la corriente circulante por el conjunto primario + transistor será muy importante.

¿Qué ocurre con la potencia disipada, con el calor que esto genera?Al cerrar la llave, que sería lo mismo que pasar el transistor a un estado de conducción, la diferencia de potencial o tensión, o caída de tensión en sus extremos conectados (Colector y Emisor) será igual a cero, porque se supone que se provoca un estado de conducción plena, sin resistencia interna. Al no haber resistencia al paso de la corriente, no hay caída de tensión presente (V = 0). Según la fórmula utilizada para calcular potencia obtenemos que: P (potencia) = V (tensión) * I (corriente)

Si V = 0, P también será igual a 0. Lo mismo ocurre en el momento del corte del transistor (o llave). Si está abierto, I (la corriente) será igual a cero, por lo que P también resultará igual a cero. Es decir, si el pulso de conmutación es correctamente cuadrado, con flancos ascendentes y descendentes rectos, no debiera haber nunca disipación de calor en el transistor de conmutación.

Formas de onda sobre el transistor de conmutación

Los problemas de las fuentes conmutadas comienzan cuando el impulso que gobierna al transistor final de potencia, no logra tener la forma correcta. Si el transistor no pasa del corte a la saturación en un tiempo considerado prácticamente cero o nulo, habrá momentos en que en su interior no habrá resistencia cero, no habrá conducción total. Y si esto no ocurre, tendremos disipación de potencia ya que V no será igual a cero; tendremos generación y acumulación gradual de calor. A pesar de venir montados sobre generosos disipadores de aluminio para ayudar a irradiar el calor emitido, a veces éstos no alcanzan y los transistores terminan rompiéndose, o los circuitos integrados que los incluyen dejan de funcionar.

Controlando la fuente.El oscilador principal recibe algunas señales de control muy importantes.

1) La realimentación principal es una referencia de tensión que le brinda un optoacoplador desde la salida en el secundario. Este dispositivo está conectado

de manera que toma de la tensión útil de salida una pequeña “muestra”, que será equivalente a la tensión resultante. A veces en el lado primario, a veces en el secundario, se la compara con una referencia fija, y de la diferencia entre ambas surge lo que se conoce como tensión de error. Es con ella que se informa al control del oscilador si el voltaje entregado en el secundario es el correcto o si debe aumentar o disminuir su régimen de trabajo para ajustarse a los valores que la referencia fija le indica. De este modo se genera un lazo cerrado o Loop que continuamente está sensando – comparando – ajustando. Se utiliza un acoplador óptico para este fin, con el objeto de preservar una aislación galvánica a ambos lados del transformador de conmutación o chopper (como también se le suele llamar), manteniendo dos lados bien definidos, separados y aislados: donde hay conexión a la red domiciliaria (lado HOT) y donde no la hay (lado COLD).

2) La segunda señal importante es extraída desde uno de los bobinados del mismo transformador y se utiliza en el control del oscilador para “mantenerlo informado” de posibles consumos anormales de corriente que pudieran haber tanto de un lado como del otro (primario o secundario) y evitar así que el sistema se destruya por altas corrientes de consumo requeridas.

3) Una tercera información que llega al oscilador principal es desde el circuito encargado de sensar la temperatura que el transistor de salida o el circuito integrado en su conjunto posee al momento de trabajar. Una distorsión brusca de temperatura podría desembocar en una rotura total de componentes; esta porción del circuito ayuda a evitar que eso suceda.Todas estas informaciones llegan al circuito oscilador pero, ¿cómo lo controlan?

Zona de control de una fuente de un monitor

Existen dos formas clásicas de hacerlo: una es variando la frecuencia de trabajo del oscilador, y la otra es variándole el ciclo de trabajo a la frecuencia generada por él. En el caso de variar la frecuencia de oscilación, lo que estará sucediendo es que el transistor oficiante de switch conmutará a mayor velocidad, incrementando la tensión en el secundario del transformador chopper. Por otro lado, variar el ciclo de trabajo significa que el oscilador haga variar los tiempos de saturación y corte del transistor. De esta forma se aplica la técnica que se conoce como PWM (Pulse Width Modulation), o su equivalente en castellano: Modulación por Ancho de Pulso. Es decir, hacen durar más tiempo, o menos tiempo, que el transistor esté al corte o a la saturación. Las dos técnicas son empleadas (a veces en simultáneo) para regular la tensión de salida de una fuente conmutada o switching.

¿Has podido entender? ¡Es muy fácil! ¡La fuente tiene un oscilador libre controlado por realimentaciones de circuitos que están atentos en forma permanente a cualquier malfuncionamiento para corregirlo automáticamente o para detenerlo sin que nada se rompa! Pero igual se rompe, y ahora empezarás a ver por qué.

Aplicando la teoría en la reparación.Para el caso de los Monitores de Ordenadores que utilizan CRT (al igual que en los TV) ya habíamos analizado en el artículo señalado algunas posibilidades iniciales de rotura que, excluyendo a las originadas por el PTC, le caben a cualquier fuente de alimentación. Debes repasarlas para descartar problemas antes de comenzar con esta segunda etapa, más compleja por cierto.

El boom de llenar una casa con electrodomésticos que al momento de diseñarse la instalación eléctrica no estaban previstos ni por asomo, puede traerte serios problemas que no imaginas en absoluto. La sección de los cables que forman la instalación tal vez hayan sido especificados para una determinada corriente y consumo eléctrico, y ahora tu le has agregado microondas, TV más grande (29” ó 34”), cadena de sonido, más iluminación, secador de cabello, lavarropas automático, lavavajillas, aire acondicionado y, por supuesto, tu ordenador. Los cables, al no estar preparados para tanto consumo de corriente, provocan caídas de tensiones tan grandes que se notan en la iluminación cuando un electrodoméstico se enciende, provocando altibajos en la tensión de red “dentro del domicilio”. Hay situaciones extremas que llevan a provocar esto:

Capacitor electrolítico destruído por bruscas variaciones en la tensión de red

Una caída brusca de tensión de línea y su posterior intento de recuperación provocan la virtual y literal explosión del capacitor electrolítico de entrada de línea y de la resistencia fusistora (tal es su nombre en la ámbito de los services) de bajo valor, 3,9 Ohms, como se ve en la parte izquierda de la imagen. Este defecto suele a veces ser lo suficientemente grave como para involucrar a alguno de los diodos rectificadores de entrada. Recuerda que debes cambiar los cuatro y no sólo los que encuentres averiados. En el capítulo anterior te hemos enseñado a medirlos.

Los capacitores electrolíticos.Otro problema grave que poseen las fuentes de alimentación es aquel causado por los capacitores electrolíticos y su exposición al calor. Antes te contamos que en toda fuente de alimentación el diseñador busca obtener los menores valores posibles de radiación de calor, pero la práctica es muy distinta a las frescas hojas de diseño. Los componentes tienen tolerancias que provocan desvíos del funcionamiento ideal, por lo que la temperatura es un actor de importancia y presencia constante dentro del funcionamiento de una fuente, tanto al momento en que se conecta el equipo (y todo está frío) como cuando éste ya lleva un rato

de funcionamiento. El calor va trabajando sin prisa pero sin pausa sobre los capacitores, y termina “secando” el electrolito que impregna el material aislante que se encuentra entre sus placas. El resultado es la pérdida de sus parámetros principales, provocando un malfuncionamiento que generalmente deriva en roturas importantes de la fuente de alimentación.

Capacitores electrolíticos defectuosos

Por lo tanto, el consejo es que cada cierto periodo prudencial de tiempo controles visualmente los capacitores electrolíticos que intervienen en el funcionamiento de la fuente. Notarás, si los observas bien, que se encuentran con su cubierta plástica arrugada y, en ocasiones, rota. También encontrarás derrame de electrolito sobre la placa en cercanías de muchos capacitores electrolíticos pertenecientes a la fuente. ¿Cuánto es un tiempo prudencial? Cada dos a tres años, no antes ni mucho después.Cambia todos los del lado primario sin pensarlo ni dudarlo. Ten cuidado con su orientación (polarización o ubicación) y lograrás prolongar la vida del artículo por varios años más. Hay algunos que se ven impecables, como si fueran nuevos. Cámbialos igual. El 60% de los problemas de rotura en una fuente de alimentación son producto de los capacitores electrolíticos que se envejecen o secan prematuramente por motivos de su exposición al calor reinante en el sector. No lo dudes, cámbialos a todos los del lado primario. Ello te garantizará el funcionamiento más parecido al que el diseñador calculó. Ningún otro componente se suele degradar con la temperatura natural del lugar, sólo los capacitores electrolíticos.

A continuación te hablaremos sobre los circuitos integrados utilizados en las fuentes de alimentación y sobre la tecnología que hoy se aplica en los monitores LCD. ¡Sigue leyendo!

La fuente no funciona, pero todo mide y luce como nuevo. Tal como te explicamos en la parte teórica, la fuente posee realimentaciones que le indican si hay en sus salidas consumos elevados, que pueden ser partes o componentes en cortocircuito directo a GND o tierra. Nunca digas “masa”. En electrónica no existe la masa; existen GND o Tierra, que son términos más apropiados.

Vista de una fuente SMPS clásica

Por ejemplo, si alguno de los rectificadores del secundario se ha cortocircuitado, o si el destino de alguna de las salidas se ha derivado a GND por cualquier motivo, las realimentaciones se encargarán de detectar el faltante de alguna tensión y el consumo elevado provocado por esta situación. Ellas actuarán instantáneamente deteniendo el funcionamiento de la fuente y evitando una rotura en el equipo de mayores consecuencias. Una de las acciones típicas es desconectar todas las salidas de tensión del secundario del equipo (en el destino, es decir, luego de los rectificadores y el filtrado) como medida inicial. Luego se conecta el equipo a la red y se controlan las tensiones de salida de la fuente. Si las mismas se hacen presentes, estarás ante una falla

que se encuentra más allá de la fuente de alimentación, pudiendo ser alguno de los circuitos de carga los originarios de la “detención” del funcionamiento de la fuente.Conclusión: tu problema no está en la fuente; búscalo fuera de sus límites.

Circuitos integrados en fuentes de alimentación.Cuando algún agente externo los hace fallar, el 90% de ellos explotan directamente, rompiendo su encapsulado plástico de forma grosera y con un fogonazo muy visible. Es muy extraño que se deterioren sin evidencias físicas.Las causales siempre son agentes externos: capacitores electrolíticos secos, variaciones bruscas de la tensión de entrada de línea, realimentaciones que no funcionaron o que también se rompieron en el origen de la falla y no pudieron salvar al circuito integrado. Debemos excluir los casos (cada vez más frecuentes) de un componente falsificado o de baja selección (*), que se sobrecalientan hasta su destrucción. (*) Se les llama componentes de baja selección a aquellos que son de tercera o cuarta categoría de calidad.

UC3842AN

Así como el TL494 siempre ha sido el circuito integrado más elegido por los diseñadores para materializar la fuente switching que hace funcionar al ordenador, en los monitores de ordenadores de la última década se ha utilizado generalmente el circuito integrado 3842B o 3842AN. Dado que muchos fabricantes de semiconductores han decidido comercializarlo, este componente ha adoptado la nomenclatura de acuerdo a su constructor. Es decir, podemos encontrar el mismo componente como AMC3842B, CS3842B, KA3842B, KIA3842B, TS3842B y UC3842B, siendo todos los dispositivos

enumerados el mismo circuito integrado. También se los suele encontrar con la letra A al final de su nomenclatura. Este IC es un completo controlador SMPS en un solo chip de tan solo 4 pines por lado.

Ejemplo de aplicación del UC3842

El UC3842 posee un funcionamiento elemental y sencillo como te lo explicamos en la teoría: El bloque fundamental del componente es un oscilador libre ubicado al centro del esquema del IC, cuya frecuencia de trabajo se predefine por el pin 4. Posee además un sensor de sobreconsumo (OCP) que, en este ejemplo, se ubica en el Source de Q1 e informa al IC sobre la corriente de trabajo a través del pin 3. Otro punto importante de observar es la alimentación del IC, que es por pin 7 y que, a su vez, es monitoreada por los pines 2 y 1. Por último, destacamos la presencia de un generador de referencia fija que se hace presente en el pin 8 y es utilizada para predefinir la frecuencia libre del oscilador en el momento de arranque. Estas cuatro señales - Vref, Oscilador, info de consumo y referencia de tensión – convergen en la simbólica compuerta OR para salir a través del pin 6 y activar la “llave” o “switch” Q1.

Del lado derecho del transformador T1 tenemos las salidas que el diseñador eligió para esta fuente de alimentación. Se puede notar en el esquema que no hay optoacoplador que informe la tensión presente en la salida para que el IC ajuste su régimen de trabajo. Tal como mencionamos antes esta tarea la realizan los pines 2 y 1 del IC que toman la referencia desde la alimentación propia del IC que es generada por T1 una vez iniciado el ciclo de funcionamiento de la fuente.Una de las múltiples características interesantes de este IC es que puede alcanzar y manejar frecuencias de oscilación de hasta 500Khz, hecho que mejora sustancialmente el rendimiento de la fuente de alimentación diseñada.

Diagrama en bloques de la aplicación de un 3842 con un MOSFET

En el diagrama superior puedes ver un ejemplo con optoacoplador y el mismo principio de funcionamiento. El opto informa acerca de la tensión de salida, D5 alimenta el IC, a través de R5 se controla el sobreconsumo de corriente, mientras que el oscilador se preestablece por C2 y R3. Y así los esquemas con el 3842B se repiten con pequeñas variantes unos tras otros, pero manteniendo siempre la misma estructura global.

Consejos NeoTeo

Cuando cambies un circuito integrado, cambia también al optoacoplador y controla exhaustivamente sus circuitos asociados.

Nunca dejes de medir apropiadamente “todos” los diodos y transistores involucrados en el sector. Cualquiera puede estar en cortocircuito o en fuga.

Reemplaza los capacitores electrolíticos del lado primario y controla muy bien los utilizados en el secundario de la fuente.

Cerciórate que la falla esté verdaderamente presente en la fuente de alimentación y no en su exterior. Cualquier cortocircuito en una de sus salidas, activará el circuito OCP deteniendo su funcionamiento por seguridad.

Fuentes switching en monitores LCD.Gracias al alto grado de confiabilidad y a la calidad que los fabricantes están brindando a sus semiconductores, las fuentes switching logran obtener rendimientos que rondan el 95%. Es decir, sólo un 5% de la energía extraída de la red se disipa en forma de calor. Esto es muy válido de mencionar ya que las antiguas fuentes lineales no conmutadas (con regulación serie) lograban, en el mejor de los casos, un rendimiento cercano al 40%.

Para su funcionamiento, los actuales monitores LCD también incorporan fuentes switching que funcionan bajo los principios ya enunciados: rectificación de la tensión de línea, filtrado, oscilador, realimentaciones, transformador, rectificación y filtrados finales. Sería muy redundante explicar todo lo mismo para estas fuentes. Quizás los circuitos integrados adoptados en estos nuevos monitores o TV sean otros, pero la estructura de un sistema SMPS es siempre la misma.

Aspecto interno de un monitor LCD con su fuente SMPS al centro de la imagen.

En el centro de la imagen se aprecia una fuente switching triple, utilizada en los modernos Monitores/TV LCD. Una parte se utiliza para energizar el panel frontal de LCD, otra para los balastos electrónicos que se ven en columna a la izquierda, y la última para el resto del Monitor/TV donde se adecuan las entradas a seleccionar.

Los balastos electrónicos son para energizar finos y delicados tubos fluorescentes que retro iluminan la pantalla LCD dándole “la luz” a la imagen que el LCD deja pasar o no con su polarización. Si bien son más parecidos a un regulador de luminosidad para lámparas fluorescentes, también trabajan en modo conmutación. Las lámparas fluorescentes de bajo consumo que han llegado para reemplazar a las incandescentes tradicionales de filamento (era hora Thomas, ¿no?) también utilizan el modo conmutado para generar la tensión necesaria de funcionamiento. Y si seguimos buscando encontraremos más aplicaciones de fuentes conmutadas por todos lados.

Explosión en fuente de un LCD (bajo el IC)

Vista en detalle de balastos y fuente detrás

Conexiones traseras (VGA/Antena/HDMI, etc.)

Como vemos, las fuentes switching se han abierto camino para hacer el trabajo en menor espacio, con mayor eficiencia, siendo más livianas, económicas y silenciosas. Han ganado un lugar y un prestigio que será muy difícil de quitar.

ConclusionesYa no acostumbra verse equipos que deban conectarse a la red domiciliaria, funcionando a través de un transformador de entrada de alimentación. La tensión de red se acondiciona y conecta directamente a circuitos de alta eficiencia SMPS dando lugar a fuentes de alimentación livianas, eficientes, sencillas y económicas. No dejes de informarte acerca de ellas, mantén tus conocimientos al día. Estas fuentes alimentan y alimentarán a la electrónica de consumo hoy, y durante mucho tiempo más.

En general, hay tres cosas que un usuario quiere de un disco duro: Que sea rápido, que guarde todo lo que arroje en su interior, y que no falle nunca. Como dispositivo electromecánico que es, un disco duro no puede garantizar ninguna de las tres cosas al cien por ciento, pero esto podría entenderse de forma mucho más eficiente si se conoce de cerca cómo trabaja un disco duro. Para nuestros oídos puede ser apenas “algo que hace un poco de ruido” dentro del ordenador, aunque en realidad, es una extraordinaria pieza de ingeniería.

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Están quienes creen que YouTube sólo sirve para ver vídeos de música, momentos ridículos de famosos, dispositivos de última generación masacrados por una trituradora, o gatos haciendo cosas tiernas. Sin embargo, el potencial didáctico de YouTube es gigantesco. Además de haber una gigantesca cantidad de tutoriales e instrucciones, también nos permite aprender cómo funcionan algunas cosas de forma mucho más visual y dinámica. Usualmente, un disco duro es un misterio para la mayoría de los usuarios. Todo el mundo depende de ellos, y cuando uno se daña suele provocar una catástrofe, representada por la pérdida masiva de datos. Pero en vez de preguntar a la deidad de turno por qué pasan estas cosas, mejor es conocer de cerca cómo funciona un disco duro.

Un disco duro recurre al conocido almacenamiento magnético. Esto se basa en detectar patrones de magnetización sobre un material ferromagnético, junto con sus cambios, interpretándolos como datos en formato binario. El cabezal de un disco duro, un electroimán en esencia, puede modificar la magnetización en el plato (escritura), o medir su polarización (lectura). El nivel de precisión requerido para el cabezal es impresionante, y para ello recurre al llamado “actuador de bobina de voz”, cuyo nombre proviene de las bobinas de voz utilizadas en los altavoces. La base del brazo se encuentra entre dos imanes muy poderosos (los he usado para reparar y sostener múltiples cosas una vez extraídos de discos duros averiados). El movimiento del brazo en sí surge a partir de la Fuerza de Lorentz. Al pasar una corriente por un cable en un campo electromágnetico, el cable experimenta una fuerza. Si se invierte la corriente, lo mismo sucede con la fuerza. La fuerza del brazo es directamente proporcional a la corriente que pasa por la bobina, logrando así la precisión requerida. Claro que, cuando el actuador falla, ya conocemos muy bien sus consecuencias.

Sin embargo, lo más espectacular es el cabezal. No sólamente se encuentra flotando apenas por encima del plato (que gira a 7.200 revoluciones por minuto en promedio) a una distancia de diez nanómetros, sino que al mismo tiempo, cortesía de la Ley de Faraday, puede detectar las variaciones en la dirección de los polos magnéticos. Cada “pico” detectado simboliza un “1”, mientras que se interpreta un “0” en donde no se registran picos. La reducción en la distancia entre el cabezal y el plato (tan suave que tiene una rugosidad de un nanómetro) permite aumentar la densidad de los sectores, y por ende, la capacidad de los discos. El vídeo explora aún más detalles, pero detenerse por un momento a ver cómo funciona un disco duro, convierte en parcialmente injusto el hecho de que pasen ignorados la mayoría del tiempo.

Memorias EEPROM I2C 24CXX

Sábado 05/09/2009 por Mario Sacco. Vista 31742 veces Tweet

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Las memorias EEPROM que funcionan bajo el protocolo I2C han ganando poco a poco un espacio en el hardware de los equipos electrónicos hasta transformarse en uno de los medios de almacenamiento de información más populares por su practicidad y sencillez de manejo. Tener la posibilidad de almacenar datos de diversa índole en una memoria no volátil, es una característica importante de los equipos que les permite la desconexión prolongada de cualquier suministro energético y conservar durante mucho tiempo información valiosa que de otro modo, se perdería al desconectar un sistema. También conocidas como memorias de protocolo “serie” las 24CXX son infaltables en cualquier equipo electrónico de consumo masivo y aquí te ayudaremos a comprender su funcionamiento.

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Estos diminutos circuitos integrados poseen la capacidad de almacenar datos organizados, los que deben ser grabados de manera apropiada en su interior y además tienen particularidades que los hacen sobresalir y destacar dentro de su género. Algunas de las características dignas de mencionar, pueden ser las que a continuación enumeramos:

o Pueden ser escritas y borradas de forma eléctrica = Electrically Erasable Programable Read Only Memory

o Están garantizadas para 1 millón de ciclos de escritura/lectura.o Pueden llegar a retener la información sin ser alimentadas durante

cientos de años.o Se organizan por páginas para facilitar su direccionamiento y

almacenamiento de la información.o Utilizan para su funcionamiento una tensión única (5Volts o 3,3Volts)o Son compatibles con el protocolo serial I2C (Marca registrada de

Philips)o Bajísimo costo.o Amplia variedad de encapsulados para adaptar el modelo necesario, de

acuerdo al tamaño de la aplicación.

Los electrodomésticos utilizan este tipo de memorias en forma masiva, almacenando datos de programación muy importantes para su funcionamiento

Repasemos el Concepto I2CEl Bus I2C (Inter - Integrated Circuit) es un sistema de comunicación de dos cables, con propiedades de velocidad de transferencia de datos considerada de media a baja (400 Khz. a 100 Khz.) y que fue desarrollado por Philips Semiconductor, a comienzos de la década del 80. Originalmente creado para

reducir los costos de los equipos electrónicos, tuvo sus primeras aplicaciones en controles de contraste, brillo y volumen en aparatos de televisión pero actualmente encontramos conexiones por bus I2C en una gran variedad de computadoras, equipos industriales, entretenimiento, medicina, sistemas militares y un ilimitado abanico de aplicaciones e importantes usos potenciales.

Antes de la aparición del Bus I2C, las transferencias de datos de memorias a microprocesadores, eran realizadas en forma paralela requiriendo de esta forma encapsulados con una importante cantidades de pines (24, 28, o más pines). La asignación de funciones de los pines se repartían entre el direccionamiento de la memoria, la selección, el control y la transferencia de datos. Esta última solamente requería de 8 pines más otros ocho pines para el direccionamiento, por mencionar algunos. En contraste con este despilfarro de pines, el Bus I2C permite la comunicación “chip-to-chip” usando solo dos cables en una conexión serial, permitiendo de esta forma comunicar dispositivos con muy pocas vías.Estos dos cables son llamados Clock (SCL) y Data (SDA) y son los encargados del direccionamiento, selección, control y transferencia de datos, de a un BIT por vez.

Una memoria 24C04 utilizada en un TV

SDA está encargado del intercambio de datos, mientras que SCL se encarga de sincronizar al transmisor y al receptor durante la transferencia de los datos mencionados desde un IC al otro. Dentro del sistema de comunicación I2C, los dispositivos están identificados como Maestro (Master) y Esclavo (Slave), por lo que al dispositivo que inicia el contacto y “abre” el bus se lo denomina Master, mientras que al que recepciona y contesta el llamado se lo denomina Slave. Los dispositivos conectados al bus pueden ser Master solamente, Slave solamente o intercalar las funciones de Master y Slave de acuerdo como el

sistema requiera, tal como es el caso que veremos de las memorias EEPROM I2C.

Este sistema puede interconectar a muchos IC sobre el bus (hasta 255 dispositivos) y todos conectados a los mismos dos cables SDA y SCL. Cada dispositivo esclavo posee una única dirección y cuando el Master transmita el llamado todos los ICs conectados al bus lo escucharán, pero solo le contestará aquel que posea la dirección que el transmisor incluyó en su llamada y será con este único Slave, con quien iniciará la transferencia de datos hasta que decida “cerrarla”.

Comenzando a comunicar La condición de START o Inicio ocurre únicamente en la transición de un estado ALTO a un estado BAJO en la línea SDA mientras la línea SCL se encuentre en un nivel ALTO. En cambio, la transición de un estado BAJO a un estado ALTO en la línea SDA, mientras la línea SCL se encuentre en un nivel ALTO, indicará una condición de STOP o Parada. Las condiciones de START y STOP son siempre generadas por el dispositivo que asuma la condición de Master dentro del bus.

El bus se considerará ocupado después de una situación de START y pasará a estar nuevamente libre cierto tiempo después de la transmisión de la condición de STOP. Este “cierto tiempo” será determinado por el Master y vendrá especificado en la hoja de datos del mismo.

Transición de SDA (H a L y viceversa) para generar las condiciones de START y STOP

En Proton debemos indicarle al programa y/o al microcontrolador cuáles son los pines que cumplirán las funciones de SDA y SCL, porque pueden existir desarrollos en que estemos trabajando con un dispositivo que no posea un módulo SSP nativo (Synchronous Serial Port). En este caso, no tendremos pines dedicados (por hardware) a tal fin en el microcontrolador y debemos indicarle al sistema mediante instrucciones de programa, que pines cumplirán la función de interconexión al Bus I2C. Esto se realiza al comienzo del programa antes de la declaración de variables y se formaliza mediante un comando llamado DECLARE, quedándonos la secuencia de la siguiente forma:

DECLARE SDA_PIN PORTB.0DECLARE SCL_PIN PORTB.1

En el ejemplo propuesto, hemos ordenado que SDA sea el pin 0 del puerto B, mientras que SCL sea el pin 1 del mismo puerto. Esta aplicación es válida para cualquier puerto del microcontrolador mientras esté configurado en modo digital y se debe tener en cuenta que si no se incluyen estas directivas al inicio del programa, por defecto se asignarán los pines PORTA.0 para SDA y PORTA.1 para SCL.

Otra de las cosas que debemos indicarle a nuestro sistema durante el desarrollo es la velocidad a la que intercambiará datos el bus ya que la mayoría de los dispositivos actuales puede realizarlo a 400Khz o a 100Khz. Si bien ya existen circuitos integrados capaces de trabajar a 1Mhz también nos encontramos en la actualidad con el contraste de memorias EEPROM que no pueden intercambiar datos a más de 100Khz. Por lo tanto, si optamos por utilizar la frecuencia mínima, incluiremos el siguiente comando: DECLARE SLOW_BUS=ON

Luego de esto, ya estamos listos para “abrir” el diálogo dentro del bus y lo haremos con el sencillo comando: BSTART

De esta forma, el bus ya habrá sido abierto por nuestro microcontrolador asignándose éste la función de Master y pasando a estar todo listo para la transferencia de datos hacia el Slave que el microcontrolador decida, transmitiendo al bus la dirección pertinente. Para leer datos, en nuestro caso alojados en una memoria, lo haremos de la siguiente forma: BUSIN Control, Dirección, [Variable]

La sintaxis expresada nos indica que el Master (nuestro microcontrolador) recibirá (BUSIN) un dato, el que colocará dentro de una Variable luego de haberlo sacado de uno de los dispositivos “colgados” del Bus I2C. El circuito a quién desea extraer el dato le transmite a través de la palabra de Control que va a extraer datos de él, y que dicho dato se encuentra en la Dirección apuntada. La palabra Control posee dos informaciones importantes a destacar que son el nombre que posee nuestro dispositivo remoto dentro del Bus y la instrucción acerca de que vamos a leer en él. Si por el contrario lo que desea hacer el sistema es escribir un dato en el dispositivo Slave seleccionado, lo hará mediante la siguiente forma: BUSOUT Control, Dirección, [Variable]

Con una sintaxis muy similar al caso anterior, el Master transmitirá (BUSOUT) un dato, el que tomará de una Variable, y lo grabará en uno de los dispositivos conectados al bus y seleccionado con la palabra de Control. En esta palabra se indicará a cuál de todos los dispositivos le hablará, indicándole que grabará en él y que a este proceso lo hará en una Dirección definida dentro del programa principal. Cabe agregar en este punto que Proton y la mayoría de los fabricantes de memorias recomiendan efectuar una rutina de demora o espera luego de haber grabado un dato a través de BUSOUT, para asegurar la grabación del dato, la que se efectiviza mediante la expresión: DELAYMS 10 , indicándonos con esto que efectuará un retardo o demora (Delay) de 10 milisegundos. Luego, sólo nos queda “cerrar” el bus y lo haremos con la instrucción: BUSTOP

Eso es todo. Ya tenemos la forma de abrir el bus, de leer o de grabar en un

dispositivo Slave y de cerrar nuevamente el bus. Es momento de saber cómo manejar la palabra de Control y la Dirección de lectura/escritura.

Organización Interna de las MemoriasNo todas las memorias EEPROM I2C se direccionan y controlan de la misma forma. Por lo tanto, haremos un breve resumen de los datos más relevantes a tener en cuenta al momento de emplear la palabra Control dentro de los comandos BUSIN y BUSOUT.

Palabra o Byte de ControlLa palabra o Byte de Control, nos indicará la dirección que posee la memoria dentro del bus y si vamos a leer o a escribir en ella.

24C00 = 1|0|1|0|X|X|X|R/WR/W significa Read o Write, que en español equivale a Leer o Escribir respectivamente según lo que decidamos hacer con la memoria. Si vamos a leer la memoria (Read) este bit adoptará el valor 1. En cambio, al grabar un dato en la misma (Write), el valor será 0. Por su parte X, significa que el valor que adopte en estas posiciones no tiene relevancia, por lo que podemos adoptar para este lugar, un cero o un uno que el resultado será el mismo. Como dato adicional podemos mencionar que la memoria 24C00 posee una capacidad de 128 bits, organizada en una sola página con 16 Bytes de 8 bits

24C01/24C02/24C04 = 1|0|1|0|A2|A1|A0|R/WPara este grupo de memorias tenemos la misma dirección en los cuatro bits iniciales (1010) que en el caso anterior, lo mismo para el bit final de R/W, pero encontramos un significativo cambio en las posiciones A0, A1 y A2 que coinciden con los pines uno, dos y tres respectivamente, según las hojas de datos de las memorias.

Los pines A2, A1 y A0 se utilizan para seleccionar el chip al que direccionaremos la transferencia de datos

Con estos tres bits, podemos direccionar hasta ocho memorias conectadas al mismo bus, trabajo que puede realizar cómodamente el microcontrolador. La única que se diferencia de este grupo es la 24C04 que debe tener siempre conectado A0 a GND o a VCC, pudiendo por lo tanto, direccionarse sólo cuatro unidades de la misma a través de A1 y A2. A0, en este caso, servirá para direccionar el “puntero” de escritura o lectura, hacia la primer página de 256 Bytes o hacia la segunda.Aquí empezaremos a ver ya, cómo la estructura interna de estas memorias está organizada en “páginas”. Por último, destacamos que en este grupo de memorias encontramos la siguiente característica: sumarse a otras iguales para incrementar la capacidad de almacenamiento.

Por su parte la memoria 24C02 posee una página de 256 Bytes y la 24C04 ya posee dos páginas de 256 Bytes cada una, sumando así 512 Bytes de capacidad. Vemos entonces, que las 24C01 y 24C02 poseen una sola página, por lo que la palabra de control para ellas será igual a 1010000X, siendo X el bit que defina la lectura o escritura en la memoria, mientras que la 24C04 tendrá dos palabras de control, según la página donde decidamos trabajar. Esto es, 1010000X para la primer página y 1010001X para la segunda.

24C08/24C16 = 1|01|0|B2|B1|B0|R/WEn el caso de estos modelos, repetimos los primeros cuatro bits iniciales que identifican a las memorias EEPROM seriales (1010) y el último bit R/W,

mientras que nos encontramos con la terminología B2, B1 y B0 dentro de la palabra de control en estos modelos.

Tabla que nos muestra como seleccionar las páginas en memorias 24C08 y 24C16

En el caso de estas dos memorias, no podremos colocar en el bus múltiple cantidad de ellas sino que sólo tendremos posibilidad de colocar una sola, a diferencia de las anteriores vistas hasta aquí. Esto es debido a que a pesar de poseer la misma disposición de pines que los modelos anteriores, A2, A1 y A0 no poseen conexión interna colocándose generalmente estos a GND.

Por su parte, B2, B1 y B0 sirven para identificar por software la página (o bloque) dentro de la memoria. Es decir, que para la 24C08 que posee una disposición de cuatro páginas de 256 Bytes (4 X 256 X 8 bits = 1 KByte = 8 Kbit); mientras que la 24C16, dispondrá de 8 páginas de 256 Bytes de 8 bits lo que equivale a un total de 2KByte que es lo mismo que 16Kbit. Por lo tanto, razonando lo mencionado y analizando el cuadro superior, vemos que tendremos 4 palabras de control para la 24C08 y 8 Palabras de control para la 24C16: una por cada página de 256 Bytes.

24C08 y 24C16 son tamaños de memoria altamente utilizadas en los equipos de TV y DVD para almacenar información

La palabra DirecciónHabiendo llegado hasta aquí, nos queda resolver solamente la forma en que estará compuesta esta palabra, la que será usada para decidir el casillero que ocuparemos con información dentro de la página que habremos seleccionado con anterioridad. En el caso de la 24C00 teníamos una página de tan sólo 16 Bytes, por lo que tendremos apenas 16 “filas” para ubicar Bytes de información. Protón Lite acepta cualquiera de las tres notaciones para las palabras de Control y de Dirección, es decir: Binaria, Decimal o Hexadecimal, por lo que podemos escribir para facilitar el trabajo, un comando de la siguiente forma: BUSIN 161, 8, [Dato]

En el ejemplo mostrado tenemos la palabra de control 161, lo que equivale a 10100001 en binario y que nos indica que accederemos a la primer página (página cero) de cualquier memoria de las vistas y que la citada memoria será leída.Luego viene el valor 8, que sería 00000100 en binario, lo que nos indica que se leerá la octava de todas las filas de Bytes que tenga esta página. Mientras que por último, el dato extraído será volcado en una variable de tamaño BYTE a la que hemos denominado “Dato”

Escribir en esta misma dirección sería:

BUSOUT 160, 8, [Otro_Dato]

El último bit de la palabra de control a pasado a ser cero (antes teníamos 161 y

ahora tenemos 160), y el valor a grabar será el que exista en ese momento dentro de la variable “Otro_Dato”, también de tamaño BYTE y declarada al inicio del listado del programa.

Programa ejemplo para leer una EEPROM I2C con Proton

Con este sencillo programa de ejemplo podemos leer la primer página de una memoria EEPROM I2C y colocar en un display LCD cada uno de los valores leídos durante medio segundo antes de pasar al próximo valor, hasta leerlos a todos. Para otras páginas, variaremos la palabra de control según nuestras necesidades de uso. El ejemplo muestra la utilización de un PIC16F84A y la declaración de los pines que se utilizarán como SDA y SCL. También cabe destacar que se utilizará una baja velocidad de bus y que el LCD se conecta al puerto por defecto para tal fin, que en este caso es el B.

De esta forma se pueden guardar una multitud de datos en una memoria EEPROM I2C y tenerlos siempre listos para su utilización durante el desarrollo del programa. Además, funciones extras dentro del programa del microcontrolador nos pueden permitir detectar el corte de la tensión de alimentación y, mediante el uso de una batería de respaldo o Back-Up, grabar inmediatamente todas las variables dentro de la memoria para luego proceder a apagar el sistema de forma automática hasta que se reponga la energía. Un ejemplo de esta aplicación son los contadores de fichas de los videojuegos de salón, los flippers y la mayoría de las máquinas recreativas que trabajan con fichas o monedas. Mientras la máquina funciona normalmente, la batería de respaldo se mantiene cargada y al momento de un apagón o de la desconexión para su traslado, la información se guarda de manera automática para su posterior control. ¿Lo sabías?

Las memorias del tipo RAM siempre se han caracterizado por perder su contenido de forma prácticamente instantánea al ser desconectadas de la fuente de alimentación. Sin embargo, estudios recientes demuestran que la RAM de un ordenador puede mantener su contenido durante varios días después de su apagado.

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Se trata de un descubrimiento que podría poner en tela de juicio incluso algunas de las medidas de seguridad más comunes implementadas por los administradores de sistemas. Por lo general, se pide una contraseña al arrancar el ordenador y el software de seguridad que se está ejecutando verifica su validez o no, brindando o denegando el acceso a los datos. Esa contraseña es almacenada en alguna variable que se encuentra perdida dentro de la memoria RAM, y en teoría se pierde al apagar el ordenador. No es habitual que el software que nos brindo acceso al ordenador se encargue expresamente de eliminarla, ya que se supone que al apagar el equipo esta se perderá.

Sin embargo, todo este esquema podría estar equivocado. La memoria RAM de un ordenador (generalmente DRAM o alguna similar) poseen un mecanismo de “refresco” que se encarga de leerlas y volverlas a escribir varias veces (cientos o miles) por segundo. Esto es necesario por que cada bit de datos ocupa una celda de memoria que, desde el punto de vista eléctrico y sin abundar demasiado, se comporta como un pequeño condensador mantiene su carga durante un periodo muy breve de tiempo. O al menos eso se creía hasta ahora.

Investigadores de la Universidad de Princeton encontraron que el contenido de la RAM de un ordenador convencional, lejos de perder los datos almacenados no bien se les retira la alimentación eléctrica, la mantienen durante un lapso de tiempo que va desde un par de segundos hasta un minuto después. Esto permitiría a un hacker armado de las herramientas necesarias acceder a los datos y contraseñas que esta contenía antes de que el ordenador fuese apagado. No cuesta demasiado trabajo imaginar el escenario en que una persona accede a su cuenta bancaria desde un ordenador público (en un cybercafe, por ejemplo), apaga el ordenador y se retira del lugar, que es ocupado rápidamente por un hacker que accede a estos datos confidenciales.

El video que se encuentra a continuación muestra como se va degradando una imagen almacenada en un chip de memoria RAM luego de quitar la alimentación. Puede verse claramente que, incluso cinco minutos después del apagado, la imagen sigue siendo visible.

El patrón de rayas blancas y negras que se hace cada vez mas intenso corresponde a los ceros y unos almacenados en las celdas. Debido a los detalles constructivos de la memoria analizada, en ausencia de la alimentación algunos bancos asumen por defecto el valor “1” y otros el “0”.

Todo esto constituye un problema de seguridad solo en caso de que el atacante tenga acceso al ordenador en cuestión “justo” después de haya sido apagado. Hemos usado las comillas por que el plazo de tiempo en que la memoria puede ser leída puede ser, en realidad, muchísimo mayor. La persistencia de la información en la memoria RAM aumenta drásticamente al descender la temperatura. A una temperatura de -50ºC, fácil de conseguir con un spray de aire comprimido enlatado, el 99% de los bits permanecen inalterados durante mas de 10 minutos. Su pudiésemos meter la RAM dentro de nitrógeno líquido (-196ºC), el 99,83% de los bits serian legibles al cabo de una hora.

Por supuesto, esto no representa ningún problema para el 99% de la gente: difícilmente un hacker necesite acceder a mis datos, ya que su escaso valor no justifican el esfuerzo. Pero el 1% restante de las personas si deberían tener en cuenta este efecto. Ordenadores de entidades bancarias, de militares o de funcionarios de los gobiernos podrían, al menos en teoría, ser rápidamente enfriadas para ser leídas posteriormente.

Ni bien se ha conocido el problema, se han propuesto algunas soluciones. Entre ellas se encuentran las que involucran a las rutinas de arranque del BIOS, que deberían hacer una comprobación de memoria destructiva durante el arranque. Esto puede resultar poco práctico en ordenadores que poseen gran cantidad de RAM, ya que el tiempo necesario para llevar a cabo este borrado puede ser excesivo.

Por lo pronto, si quieres defender tus secretos, cada vez que apagues un ordenador en el que has utilizado alguna contraseña sensible, deberías quedarte a su lado, cuidándolo, durante al menos 3 o 4 minutos. Eso debería bastar para mantener tu privacidad a salvo.

A -195 grados, los datos permancen casi una hora.