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2 ELECTRONICA y servicio

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por cualquier medio, sea mecánico o electrónico.

No.12, Marzo de 1999

Ciencia y novedades tecnológicas................. 5

Perfil tecnológicoElectrónica en el hogar moderno.................. 10Leopoldo Parra Reynada

Leyes, dispositivos y circuitosFamilias lógicas y lineales decircuitos integrados.................................... 21Oscar Montoya Figueroa y Alberto Franco S.

Qué es y cómo funcionaControladores lógicos programables(PLCs). Primera de dos partes....................30Alvaro Vázquez Almazán

Servicio técnicoReparación de tarjetas de hornosde microondas............................................. 36Leopoldo Parra Reynada

Circuito de FI y AFT en los televisoresGeneral Electric y RCA................................45Jorge Pérez Hernández

Mecanismo de tocacintas digitalPanasonic SA-AK15.....................................50Alvaro Vázquez Almazán

Electrónica y computaciónReparación de monitores para PC(primera de dos partes)...............................59Leopoldo Parra Reynada

Proyectos y laboratorioControl automático de temperatura.........70Oscar Montoya Figueroa y Alberto Franco S.

Boletín Técnico-ElectrónicoTeoría para el servicio a fuentesconmutadas. El caso de la videograbadoraPanasonic NV-HD610PM


CIENCIA Y NOVEDADES

TECNOLOGICAS

CIENCIA Y NOVEDADES

TECNOLOGICAS

El multímetro Proam-MUL260,una nueva y revolucionariaherramienta para el servicio

Quienes llevamos algún tiempo trabajando enel área de la electrónica, somos testigos del re-pentino desplazamiento que sufrieron los tradi-cionales multímetros analógicos por instrumen-tos más precisos con tecnología digital.

Para nadie es un secreto el grado de preci-sión que ofrecen los multímetros digitales, ade-más del hecho de que le evitan al usuario tenerque interpretar las escalas (y con ello, “lo sal-van” de posibles errores de paralaje en las lec-turas); todo ello, sin contar que generalmenteposeen características difíciles o imposibles deemular por sus contrapartes analógicas.

A final de cuentas, en la actualidad práctica-mente la primera opción para todo técnico o afi-cionado a la electrónica que desee adquirir unmultímetro nuevo, es un aparato digital.

Pero todas las ventajas del multímetro digitalno han sido suficientes para acabar con las críti-cas en su contra. Se habla de supuestos defec-tos que lo hacen un aparato poco práctico enciertas aplicaciones; por ejemplo, cuando en unpunto de determinado circuito aparecen seña-les pulsantes, por lo general el multímetro digitalno tiene tiempo de “reaccionar” y mostrar una

lectura coherente en su pantalla. En cambio, unmedidor analógico sí presenta un movimientoinstantáneo de la aguja (permitiendo así al usua-rio determinar la existencia del pulso y tener unaidea aproximada de su magnitud). Además, nofalta quien está tan acostumbrado a utilizar un

Figura 1


multímetro analógico, que le cuesta cierto tra-bajo acoplarse a los medidores digitales.

Lo ideal sería combinar lo mejor de ambostipos de instrumentos; esto es, tener las venta-jas de un multímetro digital pero combinadas conun despliegue análogo. Precisamente, es lo quese hace en el innovador y revolucionariomultímetro: el modelo MUL-260 de la marcaPROAM (figura 1).

Como puede ver en la figura 2, el MUL-260 esun dispositivo en cuya pantalla se combinanambos despliegues: el analógico y el digital; estobrinda al usuario la velocidad de respuesta deun medidor de aguja, con la precisión de un des-pliegue numérico. Sin embargo –y quizás estosea lo más importante- se disponen además deuna gran cantidad de escalas que permiten me-dir una enorme cantidad de variables electróni-cas. Expliquemos esto.

En primer lugar, y como todo multímetro debuena calidad, este aparato es capaz de medirlas tradicionales escalas de voltaje de DC (desde200mV hasta 600V), voltaje de AC (desde 2Vhasta 600V), resistencia (de 200 ohms hasta 20megaohms), corriente de DC (desde 2mA hasta200mA) y corriente de AC (de 2mA hasta 200mA).Pero este aparato tiene otras características quenos sirven para medir distintos parámetros (fi-gura 3):

• Posee un medidor de capacitancia, con el quese puede probar el estado de condensadores yfiltros, desde 2nF hasta 20uF. Aunque esta es-cala superior parece pequeña, no lo es en lamedida que la enorme mayoría de loscondensadores utilizados en electrónica caenperfectamente en el rango.

• Posee un probador de transistores bipolares,en el que simplemente deben introducirse lastres terminales del dispositivo. En un conectorespecial en la carátula del multímetro, y auto-máticamente en su pantalla, aparece el valorde amplificación de corriente del transistor.Dado que esta medición funciona de la mismamanera con transistores tipo PNP que con tran-sistores NPN, usted ya no tiene que suponer siun dispositivo está funcionando bien; ahorapuede medir directamente, para comprobar-lo.

• Si bien no es una novedad estrictamente ha-blando, este multímetro posee un probador dediodos que al mismo tiempo sirve como me-didor de continuidad. Esta escala nos permiteverificar audiblemente el estado de las pistasde un impreso, así como verificar el correctoestado de conducción de los diodos rectifica-dores, sin importar si son de silicio o degermanio.

• Un aspecto verdaderamente revolucionario deeste medidor, es la inclusión de una punta deprueba y una escala especial; con estos agre-

Figura 2

Figura 3


gados, ya es posible medir la temperatura deun objeto. Al respecto, conviene mencionarque el factor temperatura tradicionalmente hasido descuidado por los técnicos en electróni-ca, a pesar de saber que cuando un dispositi-vo se sobrecalienta, lo más seguro es que pron-to va a fallar, si no es que ya lo está haciendo.El “método” usual para determinar si un ele-mento está “caliente”, consiste simplementeen tocarlo con los dedos para estimar el gradode calor generado. Ahora, con la ayuda delMUL-260 de PROAM el asunto no quedará sóloen “calcular” o suponer que un elemento estámás caliente de lo normal; ya está a nuestroalcance determinar con exactitud su tempe-ratura, así como verificar si se encuentra encondiciones operativas o ya presenta fallas.

• Finalmente, este aparato cuenta con una esca-la que nos permite medir frecuencias de hasta20 KHz; con esto, ya no tenemos que adquirirun frecuencímetro (con el ahorro que ello re-presenta). Y si acaso piensa que la escala de20 KHz es demasiado pequeña como para serrealmente útil, le recordamos que existen al-gunos trucos con los que es posible “ampliar”el rango de medición de este aparato; esto esalgo que pronto compartiremos con usted.

Por estas características, el multímetro PROAMMUL-260 es una adquisición sumamente reco-

mendable para su taller o centro de servicio elec-trónico. Incluso si tan sólo es aficionado a la elec-trónica, encontrará que este aparato es una adi-ción casi indispensable al instrumental con queya cuenta; y por el precio ni se preocupe; acér-quese a su distribuidor PROAM autorizado, y se-guramente se llevará una grata sorpresa.

De regreso al redil: Intel vuelve alos encapsulados tradicionales

Para todos los que están relacionados con elmundo de la computación, seguramente no re-sulta extraña la tendencia de Intel en cambiarde encapsulado para cada nueva generación demicroprocesadores que lanzaba al mercado. Sinembargo, después de presentar el Pentium II yposteriormente el Celeron, ambos dispositivosempleando el mismo tipo de conector (el Slot-1), muchas personas pensaron que por fin estacompañía había hecho caso a los múltiples re-clamos de los fabricantes de computadoras, yque mantendría vivo el Slot-1 por algún tiempo;esto permitiría a futuro actualizar un sistema,con sólo cambiar el microprocesador y sin ne-cesidad de hacer el reemplazo total de la tarjetamadre.

Pues bien, una mala noticia: a causa de queel costo de fabricación de un microprocesador

Figura 4


se incrementa en el momento en que es monta-do en una placa de circuito impreso para final-mente insertarse en el Slot-1, Intel ha decididoque su nueva generación de microprocesadoresCeleron emplee un nuevo tipo de encapsulado,más parecido al de un Pentium convencional queal de un micro de última generación (figura 4).

Sin embargo, y debido a que en este momen-to el mercado de las tarjetas madre que empleanel tradicional Socket-7 característico de las má-quinas de 5ª generación (Pentium, K-5 de AMD,6X86 de Cyrix, WinChip de IDT y dispositivos si-milares) ya está copado por las compañías riva-les mencionadas, Intel ha decidido diseñar unnuevo tipo de conector: el Socket-370 (recibeeste nombre por el número de terminales quetiene el nuevo modelo de Celeron). Esto implicaque usted no podrá simplemente retirar suprocesador Pentium, AMD o Cyrix de su tarjetamadre y colocar un nuevo Celeron, sino que tam-

bién tendrá que adquirir una nueva motherboard;y lo que es peor: con el antiguo diseño delCeleron, que empleaba el Slot-1, lo único quetenía que hacer el usuario para actualizar su sis-tema, era retirar el microprocesador y comprarun Pentium II más poderoso; pero esta sencillasolución ha sido eliminada por completo, paraponer en su lugar una variante más en el satu-rado mundo de estándares de la computaciónpersonal.

A pesar de lo poco populares que resultan estetipo de movimientos por parte de Intel, su vir-tual monopolio en el mundo de los microproce-sadores para computadoras PC le permite –y talparece que así será por mucho tiempo- haceresta y otras jugadas por el estilo. Esperemos queen un futuro cercano esta compañía piense másen sus consumidores y menos en cómo dañar ala competencia.


ELECTRONICA EN

EL HOGAR

MODERNO

ELECTRONICA EN

EL HOGAR

MODERNO

Leopoldo Parra Reynada

Este sencillo artículo está más bienorientado a llamar la atención del lector,

sobre la gran penetración de laelectrónica en áreas del hogar distintasdel audio y del video. Se hace un breve

recuento de algunos aparatosdomésticos donde podemos encontrar

circuitos de control. Ciertamente, elprocesamiento de señales es mínimo,pues no se requiere el manejo de una

señal tan compleja como la de video, nila recepción de ondas radiales o la

conversión de pulsos digitales en señalesde audio; a pesar de ello, no deja de ser

importante pensar que incluso losaparatos electrodomésticos son fuente

potencial de servicio electrónico.

La electrónica llega a la cocina

Cuando se menciona el término “electrónica parael hogar“, de inmediato viene a nuestra mentela imagen de un televisor, de un equipo de audio,de una videograbadora o, en tiempos más re-cientes, una computadora o un juego de video;y es que durante mucho tiempo los fabricantesde equipo electrónico se concentraron en la elec-trónica “de entretenimiento“, aquella que esta-ba confinada a la sala de estar, y que servía decentro de reunión para la familia entera.

Poco a poco los aparatos electrónicos comen-zaron a invadir otros ambientes del hogar, comolas recámaras, el estudio e incluso el baño (yase producen radios y caseteras a prueba de hu-medad, precisamente para usarse mientras setoma una ducha); pero había un sitio en el ho-


gar en el cual la penetración de la electrónicaera prácticamente nula: este lugar inexpugna-ble era la cocina y, en general, la zona de labo-res domésticas (lavado de ropa, planchado, etc.)

En la actualidad, la cocina y el área de traba-jo doméstico se ha convertido en una fuente po-tencial de enormes ingresos para las compañíasque diseñan aparatos electrónicos, y por tantovemos cómo lentamente comienzan a apareceren esas habitaciones marcas que anteriormentetan sólo relacionábamos con el cuarto de estar.

Vamos a hacer un breve recuento de aque-llos aparatos en los cuales se han ido incorpo-rando circuitos electrónicos, así como aquellosde reciente aparición pero que se han converti-do en prácticamente indispensables en toda co-cina moderna.

El horno de microondas

El primer aparato electrónico que invadió en for-ma masiva los hogares modernos fue el hornode microondas. En realidad, sorprende saber que

este equipo aparentemente tan nuevo fue dise-ñado y patentado a principios del presente si-glo; sin embargo, la tecnología para su fabrica-ción salió de los laboratorios de investigación yllegó al hogar promedio sólo hasta la década delos 80; a partir de entonces los hornos han to-mado por asalto las cocinas de un enorme por-centaje de los hogares del mundo.

El principio de funcionamiento de un hornode microondas es muy sencillo de entender:cuando a un alimento se le aplica un campo eléc-trico de magnitud considerable, las moléculas enel interior de la comida tienden a “alinearse“ enla dirección del propio campo (figuras 1A y 1B);y si el campo eléctrico invierte su polaridad, lasmoléculas tenderán a “voltearse“, para orientarsecon la nueva dirección del campo (figura 1C).

Si este cambio de polaridad se realiza con lasuficiente rapidez, el movimiento constante delas moléculas en la comida provocará fricciónentre ellas, y todos sabemos que un producto dela fricción es el calor (pruebe frotando rápida-mente sus manos una con la otra). Ahora bien,

Figura 1

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desde hace muchos años se sabe que una emi-sión electromagnética en realidad se forma dela combinación de un campo eléctrico y un cam-po magnético; así que la deducción siguiente fueque si se aplica una señal electromagnética alos alimentos de una frecuencia adecuada, la fric-ción de las moléculas del alimento entre sí pro-duciría calor, y por consiguiente la cocción de lacomida. Entonces, la función de un horno demicroondas es única y exclusivamente la crea-ción de un campo electromagnético de la mag-nitud y frecuencia adecuadas para un rápido ca-lentamiento de los alimentos.

Los primeros hornos de microondas en reali-dad tenían muy poco de electrónica: tan sólo elcircuito asociado a la generación de las ondasde radio (el magnetrón), ya que el control deencendido y apagado se realizaba por mecanis-mos de relojería e interruptores mecánicos(relevadores), que con frecuencia ocasionabanproblemas (figura 2); sin embargo, conforme sedesarrollaron los circuitos de control digital y elcosto de implementarlos descendió a nivelesapropiados, los diseñadores de estos aparatoscomenzaron a incorporar teclados numéricos,displays fluorescentes, memorias programables,etc. (ver artículo sobre servicio a tarjetas de hor-nos de microondas en esta edición), todo con elobjeto de hacer más sencillo el manejo de estosaparatos y de hacer más versátil su aplicación.Así, es posible programar el horno de microon-

das para que se encienda a determinada hora yse apague a los “n“ minutos, de tal manera quecuando la persona regrese a casa la comida estecocida y caliente.

La lavadora de ropa

Indudablemente que una de las tareas más pe-sadas en un hogar es el lavado de ropa. De he-cho, esta tarea es tan fastidiosa que se han en-contrado vestigios de que ya en la antigüedadse habían diseñado algunas máquinas lavado-ras muy primitivas, con base en paletas que gol-peaban la ropa al impulso de una manivela; perohasta finales del siglo pasado, con la apariciónde la electricidad, que surgieron las primeras la-vadoras impulsadas por un motor eléctrico, y deahí en adelante este aparato ha tenido una lentapero continua evolución, que lo ha llevado has-ta las modernas lavadoras automáticas que porsí solas remojan, enjabonan, enjuagan y expri-men la ropa, evitándole al ama de casa tan pe-sada labor.

Seguramente todos conocemos las tradicio-nales lavadoras en las que los ciclos de lavadose controlan por medio de una perilla giratoriaasociada a un mecanismo de relojería, la cual alir pasando por sus distintas posiciones, accionael motor para el enjuague, para el bombeo, parael centrifugado, etc. Pues bien, parece ser quelos días de estas máquinas están contados. Des-

En la fotografía se muestra un control mecánico(de perilla), con un par de contactos carbonizados.

Figura 2


de hace varios años diversos fabricantes de equi-po electrónico se enfocaron con entusiasmo aldiseño de nuevos tipos de lavadoras, al grado

que actualmente existen en el mercado máqui-nas con controles totalmente electrónicos, ofre-ciendo –por supuesto- más prestaciones que suscontrapartes puramente mecánicas.

Veamos un caso típico: la línea de lavadorasde la marca Samsung Electronics. Estos apara-tos incluyen un microprocesador de lógica “di-fusa“ (fuzzy logic), el cual es capaz de tomar de-cisiones respecto al tipo de lavado que másconviene en una situación dada, dependiendodel tipo y cantidad de ropa que se le ha introdu-cido. Por supuesto que el microcontrolador tie-ne que recurrir a una serie de métodos para po-der tomar sus decisiones.

En primer lugar, el tipo de ropa tiene que serelegido por el usuario, con opciones que vandesde “ropa fina y poco sucia“ hasta “ropa detrabajo pesado y muy sucia“; sin embargo, elpeso de la ropa sí puede ser medido por la lava-dora, y para hacerlo los diseñadores recurrierona un método realmente ingenioso que tratare-mos de explicar.

Vamos a hacer un pequeño experimento quele permitirá apreciar fácilmente cómo las lava-

Plastilina

La perinola a la que se ha agregado peso extra tarda mástiempo en dejar de girar que la que está totalmente libre

Figura 3

Una tina con poca carga de ropa, girará por menos tiempo y generarápocos pulsos; al aumentar la carga, la tina girará más tiempo y producirámás pulsos

CPU

Figura 4


Fig

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doras electrónicas calculan la cantidad de ropaque tienen que lavar: si tiene un trompo operinola a la mano, póngala a girar y con un cro-nómetro mida el tiempo que tarda en caer; aho-ra con un poco de plastilina, coloque una bandaalrededor del trompo o perinola y repita el expe-rimento (figura 3); notará que en el segundo caso,cuando el objeto giratorio tiene más peso, tardamás en dejar de girar, debido a que la inercia dela masa de plastilina lo impulsa a seguir rotando.Precisamente este principio es el que se utilizapara hacer un cálculo aproximado de la canti-dad de ropa que se va a lavar en un momentodeterminado: cuando el usuario introduce en lalavadora la ropa que se va a lavar, la máquina loprimero que hace es ponerla a girar rápidamen-te, como si estuviera en el ciclo de centrifugadopara secarla.

Después de cierto tiempo, el microcontrola-dor deja de alimentar al motor de la centrífuga,y deja que la tina giratoria se detenga por sí sola.Dependiendo de la cantidad de ropa dentro dela máquina, la tina permanecerá girando más omenos tiempo, y dicho intervalo es medido porel microcontrolador, de modo que cuando la tinadeje de girar, el micro ya tiene un cálculo muyaproximado respecto a la cantidad de ropa quese le ha introducido a la lavadora (figura 4), ycon base en este cálculo programará el ciclo delavado idóneo para la cantidad y tipo de ropaque le indicó el usuario.

Para controlar los motores que impulsan a latina y a la bomba de desagüe, el microcontrola-dor enciende y apaga sendos tiristores bidirec-cionales (triacs), en lugar de los tradicionales in-terruptores mecánicos (vea en la figura 5 elcircuito de control de una lavadora moderna tí-pica: el modelo SW70X1 de Samsung).

Esta ausencia de partes móviles dentro delcircuito de control asegura una larga vida de estasección, y evita los problemas recurrentes de lossistemas mecánicos convencionales, como lasuciedad, el flameado o corrosión de los plati-nos de los interruptores, el desgaste de los en-granes, la ruptura de perillas, etc.

Además, con la introducción de controladoresdigitales, seguramente pronto algún fabricanteincorporará relojes para que la lavadora se en-

cienda a determinada hora, lo que permitirá queincluso se pueda llevar a cabo la labor del lava-do de ropa mientras el ama de casa no está en elhogar.

El refrigerador

Otro recurso doméstico que lleva siglos en loshogares es el sistema de refrigeración. Se sabeque desde las culturas más antiguas se acostum-braba sumergir los alimentos en los torrentes de

Cuando un gas se expande súbitamente(como en el escape de un spray), su temperatura baja de manera considerable.

Figura 6

Cuando un gas se comprime, su temperaturase eleva (como en una bomba de aire)

Figura 7


los ríos helados que bajaban de las montañaspara mantenerlos frescos por más tiempo, y pormuchos siglos las casas poseían un “cuarto fres-co“ el cual se conservaba húmedo todo el añopara conservar en buen estado los alimentos porel mayor tiempo posible.

Obviamente que cuando se desarrolló la elec-tricidad doméstica, uno de los primeros apara-tos en ser diseñado fue precisamente el refrige-rador, y en la actualidad podemos decir queprácticamente no hay hogar moderno que noposea un aparato de estos.

Para todos aquellos que no comprendan cómofunciona un refrigerador, a continuación vamosa dar una breve explicación de su principio deoperación: si alguna vez ha utilizado un spray,habrá notado que cuando el gas o líquido saleexpedido por la boquilla del spray sale inusual-mente frío, al grado que llega a formarse escar-cha alrededor de dicha boquilla; esto se debe auna de las características de los gases, según lacual si un gas se expande súbitamente, pierdetemperatura (figura 6); por el contrario, cuandocomprimimos un gas, su temperatura aumenta.Simplemente toque el tubo de una bomba de airedespués de usarla por un par de minutos, y no-tará de inmediato la diferencia en temperatura(figura 7). Con estos elementos podemos comen-zar nuestra explicación de cómo funciona unrefrigerador.

En realidad, el corazón de un refrigerador esuna compresora, la cual comprime un gas espe-cial (denominado freón) hasta que ocupa un vo-lumen muy reducido; obviamente, durante lacompresión el gas aumenta su temperatura, asíque para reducirla se hace pasar al gas calientepor un serpentín a través del cual libera el calorde su interior y lo envía al medio ambiente; poresta razón la parte trasera de los refrigeradoresse nota siempre considerablemente más calien-te que la temperatura de la habitación (figura 8).Una vez que el gas ha alcanzado casi la tempe-ratura ambiente, se le hace pasar por un tubocapilar, el cual provoca su rápida expansión, conlo cual el gas se enfría considerablemente; y yaen esa temperatura se hace circular a través deconductos especialmente colocados en el inte-rior del refrigerador, con lo cual el gas absorbe

el calor de los alimentos antes de regresar a lacompresora, donde el ciclo vuelve a comenzar.

Para controlar el grado de enfriamiento deestos aparatos, tradicionalmente se utilizaba unacombinación de dos metales con diferente gra-do de expansión al calor, de modo que cuandose alcanzaba cierta temperatura, este dispositi-vo accionaba a la compresora, y cuando la tem-peratura descendía por debajo de un cierto lími-te, la compresora se desactivaba (figura 9); poresta razón, los refrigeradores tradicionales nofuncionan todo el tiempo, sino que tan sólo“arrancan“ por unos minutos y luego “descan-san“ por un periodo considerable de tiempo. Estemétodo resultó tan efectivo que prácticamenteno ha variado en los 100 años que lleva con no-sotros el refrigerador eléctrico, y lo podemosencontrar incluso en los más modernos refrige-radores que pueda adquirir en la tienda más ex-clusiva.

En realidad no es mucho lo que la electrónicapuede hacer para mejorar el funcionamientogeneral de los sistemas de refrigeración; al me-nos en apariencia; sin embargo, los diseñadoresde equipo electrónico han desarrollado circui-tos que vienen a reemplazar al tradicional con-trol de temperatura por diferencia de expansiónde metales por circuitos digitales más precisos yconfiables. Para esto, han introducido diversossensores de temperatura en el interior del refri-gerador, mismos que al detectar que la tempe-ratura ha alcanzado un cierto valor, echan aandar la compresora para conseguir el enfria-

Figura 8


miento de los alimentos (vea en figura 10 el cir-cuito de control de un refrigerador electrónicomoderno).

Y no sólo eso; gracias a los circuitos digitales,es posible controlar de forma independiente latemperatura del congelador y del refrigerador,producir cubo de hielo a petición del usuario,enfriar agua según se vaya consumiendo, etc.Por todas estas razones, parece ser que la ten-dencia actual es que el sistema de control de losrefrigeradores vaya abandonando el tradicionalmétodo mecánico y sea sustituido por circuitosdigitales.

El sistema de aire acondicionado

Obviamente, si ya se tenía un método para con-trolar el grado de enfriamiento de un refrigera-dor por medios electrónicos, este procedimien-to pudo trasladarse con pocas modificaciones a

los acondicionadores de aire, con la salvedad deque el grado de enfriamiento no es tan grandecomo en el caso anterior (normalmente un aireacondicionado mantiene la temperatura de uncuarto alrededor de los 20ºC, en vez de los 4ºC omenos normales en un refrigerador).

Adicionalmente, en lugares con clima extre-moso el aire acondicionado también llega a fun-cionar como calefactor (no sólo como enfriador);así que el circuito de control necesita determi-nar si la temperatura está por arriba o por deba-jo de lo especificado, y así poner a funcionar elequipo en la modalidad que sea conveniente;para ello, estos aparatos también cuentan consensores de temperatura que detectan constan-temente el valor de esta variable en el ambien-te, y dependiendo de los valores elegidos por elusuario, activa o desactiva la compresora o elcalefactor, al tiempo de poner a funcionar el ven-tilador de flujo de aire.

Con la combinación de todo lo anterior, latemperatura de la habitación siempre estará enlos límites seleccionados por el usuario (vea enla figura 11 un acondicionador de aire moderno).

La cafetera eléctrica

Todos estamos familiarizados con la imagen dela cafetera típica, la cual simplemente incluyeun interruptor que enciende la resistencia inter-na que sirve para hervir el agua; pero reciente-mente se están fabricando algunas cafeteras queen lugar de tener únicamente este interruptorposeen un circuito de control, que puede regu-lar la temperatura a la que se desea tomar el café,puede programar el momento del encendido,puede mantener el café ya preparado a una tem-peratura preestablecida sin importar si quedamucho o poco, etc.

Esto, obviamente, se logra con circuitos decontrol y sensores de calor estratégicamentecolocados, y con temporizadores que accionanya sea a relevadores de paso o a triacs de en-cendido. De esta forma, una persona puede de-jar preparada el agua y el café en la cafetera, yprogramar el tiempo de encendido, de modo quecuando despierte por la mañana lo esté espe-rando una jarra de café caliente y recién hecho.

Figura 9


Figura 10


La máquina de coser

Este revolucionario invento presentado a prin-cipios de siglo permitió a las mujeres economi-zar cierta cantidad de dinero al darles la oportu-nidad de elaborar en casa algunas prendas devestir de la familia.

Al principio se trataba de máquinas comple-tamente mecánicas, y que sólo podían hacerpuntadas hacia delante y hacia atrás; sin embar-go, con el tiempo los fabricantes de máquinasde coser fueron añadiendo algunas mejoras,como la posibilidad de coser en zigzag, de hacerojales en una sola pasada, e inclusive de bordarcomplicados patrones en tela.

Inicialmente todo esto se hacía por mediosmecánicos; pero ya desde hace varios años hanaparecido máquinas que realizan sus bordadospor medios electrónicos, accionando solenoidesque modifican la posición de la aguja al momentode hacer una puntada.

Como ha podido comprobar en este artículo,la electrónica está invadiendo campos que pa-recían completamente ajenos a esta rama de latécnica; y podemos asegurarle que conformeavance la miniaturización, el abaratamiento y elpoderío de los circuitos de control electrónicos,pronto los encontraremos inclusive en aparatostan anodinos como la aspiradora de alfombraso la licuadora. Tan sólo nos resta esperar a verqué sucede.

Figura 11


FAMILIAS LOGICAS

Y LINEALES DE

CIRCUITOS

INTEGRADOS

FAMILIAS LOGICAS

Y LINEALES DE

CIRCUITOS

INTEGRADOS

Oscar Montoya y Alberto Franco

Ya no es ninguna novedad enterarseque, en la actualidad, se fabrican

circuitos integrados con miles eincluso millones de transistores

grabados en una diminuta placa desilicio. En el presente artículohablaremos de las principales

tecnologías de fabricación de loscircuitos integrados, dentro de lascuales se encuentran las familias

lógicas TTL y CMOS, las másutilizadas por sus especiales

características. Aprovecharemos laoportunidad para hablar brevementede los circuitos de tecnología lineal.

Introducción

El transistor es el precursor de un gran desarro-llo tecnológico, y sobre todo de la miniaturi-zación. Para darse cuenta de ello, basta con re-flexionar, por ejemplo, sobre la gran cantidad deelementos compactados en un teléfono celularmoderno, cuyas dimensiones son menores a lasde una mano (figura 1).

Los circuitos integrados, cuya célula funcio-nal es el transistor, constituyen la base sobre laque se ha cimentado este progreso. Un circuitointegrado es un circuito electrónico funcionalcompleto, fabricado en una minúscula placa de


silicio, permitiendo de esta manera al ingenieroelectrónico o industrial preocuparse menos delos detalles internos del propio circuito que desu funcionamiento general, definido por variosparámetros de entrada y salida.

Las tecnologías de circuitos integrados sonbásicamente dos: digital y lineal. Precisamente,basándose en estas tecnologías se producen muydiversos tipos de circuitos integrados (figura 2),que se clasifican de acuerdo con su aplicación ysus procesos de fabricación.

Tecnología digital

Se han creado diferentes grupos o familias decircuitos digitales, basados principalmente en laforma de efectuar el proceso lógico y en los ti-pos de acoplamiento de las diferentes etapas. Dehecho, la circuitería digital es la que ha alcanza-do el mayor grado de integración dentro de unmismo encapsulado, donde se pueden contenermillones de transistores. Por ejemplo, en la figu-ra 3 se muestra el microprocesador Pentium®Pro fabricado por Intel, el cual contiene variosmillones de transistores, y mide unos cuantosmilímetros cuadrados.

Con el tiempo se han desarrollado múltiplestecnologías para la implementación de circuitoslogicos, por ejemplo en la lógica de acoplamiento

Figura 1

Figura 2

Figura 3


directo de transistor (DCTL), se emplean tran-sistores para el funcionamiento lógico, y los di-ferentes pasos se acoplan directamente (figura 4).

Con la lógica de resistencia-transistor (RTL),se incluyen en el circuito DCTL unas resisten-cias en serie (figura 5).

La lógica de diodo-transistor (DTL) empleadiodos como elementos lógicos (figura 6), y lalógica de transistor-transistor (TTL) utiliza un tran-sistor multiemisor en vez de diodos (figura 7).

En la lógica de acoplamiento por emisor (ECL,figura 8) los circuitos se acoplan por medio deuna resistencia común de emisor. Por su parte,la lógica de transistor complementario (CTL, fi-gura 9) emplea una combinación de transisto-res p-n-p y n-p-n. En cada familia se efectúanvariaciones en las puertas básicas, para obtenergrupos de circuitos lógicos con niveles lógicosadecuados de entrada y salida. En el diseño deun sistema lógico completo, normalmente esnecesario emplear circuitos lógicos de una solafamilia.

Existen básicamente dos familias muy popu-lares que podemos encontrar sin dificultad en elmercado: la TTL y la MOS.

Lógica de transistor-transistor (TTL)En el circuito lógico de transistor-transistor, losdiodos de entrada y el diodo en serie son susti-

A

B

C

Vcc

ABC

Compuerta NOR del tipo DCTL

Salida

Salida

Figura 4

Circuito básico NOR con tecnología RTL

A

B

C

Vcc

Salida

RL

+

Figura 5

A

B

C

D1

D2

D3

R0

Vcc

D5

Circuito básico NAND contecnología DTL

Salida

Figura 6

Vcc

+

T2T1

Circuito básico TTL

A

B

C

Figura 7


tuidos por un único transistor multiemisor (figu-ra 7). Cada diodo emisor-base se utiliza comouna entrada, y el diodo base-colector funcionacomo el diodo en serie.

Todas las uniones de emisor del transistor Tse hallan inversamente polarizadas, mientrasque la unión de colector tiene una polarizaciónen sentido directo; dado que esto provoca que a

través de ella circule corriente, el transistor T2es conducido a la saturación –así, en la salida seobtiene el 0 lógico.

Si ahora se hace que una de las entradas seaun 0 lógico, con un potencial cercano al de tie-rra, el emisor del transistor T1 conectado a esaentrada estará directamente polarizado; enton-ces por él circulará la corriente, haciendo, a suvez, que el voltaje de base de T2 caiga a un va-lor cercano a 0. El transistor T2 pasa al estadode corte, y su tensión de colector alcanza unvalor de Vcc; de esta manera se obtiene en lasalida el 1 lógico. Las condiciones son análogasa las existentes en el circuito DTL, mismo queobservamos en la figura 6.

El transistor multiemisor fabricado en formamonolítica es de bajo costo (una oblea de semi-conductor). En primer lugar se difunde (se colo-ca) una región de colector aislada, y a continua-ción se forma una única zona para la base en laregión del colector; finalmente, se difunden lasdiferentes regiones de los emisores en la zonade la base.

Circuitos lógicos MOSConsideremos en primer lugar el circuito básicoinversor MOS mostrado en la figura 10. El volta-je de umbral viene definido como el voltaje delgraduador en el que justamente comienza a exis-tir conducción entre el surtidor y el drenador. Suvalor aproximado es de 4 volts.

La característica de transferencia de tensiónde un paso inversor MOS con un elemento MOSde carga, está representada en la figura 10.

Como sabemos, con los transistores MOS decanal p se emplea la lógica negativa. En conse-cuencia, con una tensión de entrada próxima acero (0 lógico), el voltaje de salida será igual alvoltaje de alimentación VDD menos el voltaje deumbral del elemento de carga, que también seráde unos 4 volts. Por lo tanto, con una alimenta-ción de –15 volts, el voltaje de salida será de –11volts; este es precisamente el nivel lógico 1.

Si se aplica a la entrada una tensión negativasuperior al voltaje de umbral, el circuito condu-cirá y entonces hará caer hasta un valor bajo ceroel voltaje de salida (normalmente –0.5 volts), elcual constituye el nivel lógico 0. Por consiguien-

A

B

C

Vcc +

Salida

Circuito básico AND con tecnología CTL

Figura 9

A

B

Vcc

Salida

VBB

Circuito Básico NO-O con tecnología ECL

Figura 8


te, la variación que tendremos en la salida seráde –11 a –0.5 volts.

Si se añade un nuevo paso inversora la altaimpedancia de entrada del segundo paso, noserán afectados los niveles existentes en la sali-da del primero. La variación de –11 a –0.5 volts,producirá en la salida del segundo paso una va-riación de –0.5 a –11 volts. El margen de ruidonormal entre el estado 0 y el voltaje de umbral,es de unos 3.5 voltios.

Pero debe tomarse en cuenta que como la im-pedancia de la puerta es muy elevada, una pe-queña energía espuria inducida puede generaruna considerable tensión de ruido.

Los circuitos MOS tienen una velocidad deconmutación muy limitada, en comparación conlos circuitos de transistores bipolares. Esto sedebe al hecho de que el transistor MOS es unelemento de elevada impedancia, y que por ellolas capacidades entre conexiones del circuito nose pueden cargar con rapidez.

La forma de la señal que se obtiene en un in-versor MOS, cuando se aplica un impulso de unaduración muy corta, está representada por la lí-nea de puntos en el circuito de salida de la figu-ra 10.

Cuando el voltaje de entrada es cero, tene-mos una tensión de salida elevada; la capacidaddel circuito, consistente en la capacidad distri-

buida de las interconexiones y la capacidad deentrada del paso siguiente, se cargará hasta elnivel de –11 voltios.

Cuando se aplica en la entrada un alto poten-cial negativo (1 lógico), el voltaje de salida cae;entonces la capacidad se descarga a través delpaso excitador. La resistencia de conducción deun elemento MOS es mucho mayor que la resis-tencia de un transistor bipolar en estado de sa-turación; así, el tiempo de descarga será relati-vamente largo.

Cuando la entrada vuelve a ser cero, la capa-cidad debe cargarse de nuevo pero ahora a tra-vés del elemento de carga; dado que éste tieneuna resistencia de conducción mayor que la delelemento excitador, se logra un tiempo de cargasuperior al de descarga.

Los tiempos de conmutación normales son,en la actualidad, de fracciones de microsegundo;y parece poco probable que se consiga reducir-los, pese a los adelantos obtenidos en el diseñode los circuitos y en la tecnología de la fabrica-ción.

En los circuitos integrados MOS, el tipo que rea-liza las operaciones lógicas de un modo másconveniente es el NO-O. Y es que esta disposi-ción es la que proporciona el valor más bajo de laresistencia de conducción para el nivel lógico 0.

V entrada

Vt

1

Ø

Entrada

VDD-

V salida

VDDVt

0

1

Circuito inversor MOS Figura 10


Tecnología lineal

Un circuito lineal es aquél en el que se conservaen todo momento una relación proporcionalentre las señales de entrada y las señales de sa-lida.

La función usualmente llevada a cabo por loscircuitos lineales, es la amplificación. En unamplificador lineal, la señal de salida amplifica-da es directamente proporcional a la señal deentrada; es decir, la forma de onda de la señalde salida es una réplica amplificada de la formade onda de la señal de entrada.

Un amplificador lineal de transistores trabajaen la región lineal de la característica de trans-ferencia con tensión directa, según se muestraen la figura 11. El transistor se halla polarizadopara que, en ausencia de señal (estado de repo-so), el punto de funcionamiento P esté aproxi-madamente en el centro de la región lineal de lacurva; esto con el fin de permitir una mayor va-riación en la amplitud de la señal. Esta últimano debe alcanzar las zonas de corte o satura-ción; si lo hace, produciría una distorsión en laseñal de salida y se perdería la linealidad en elfuncionamiento.

Es muy importante que el punto de trabajosea muy estable y no se vea afectado por des-plazamientos debidos a variaciones en la tem-peratura o en el voltaje de alimentación. Este hasido uno de los requerimientos que ha conduci-do al desarrollo de nuevas técnicas para los cir-cuitos integrados lineales.

En comparación con los circuitos de compo-nentes discretos, el diseño de circuitos integra-dos lineales se dificulta por las limitaciones delos elementos pasivos. Las resistencias de difu-sión no se pueden obtener con una toleranciainferior.

Los circuitos integrados lineales pueden di-señarse para trabajar en un amplio margen defrecuencias y para realizar una gran variedad defunciones.

Por lo general, se emplean combinaciones deacoplamiento directo, pasos diferenciales y re-glamentación negativa, para lograr las caracte-rísticas deseadas en cada tipo.

Amplificador de audioLos amplificadores de audio en forma de circui-tos integrados lineales, se diseñan para emplear-se en aparatos auditivos, amplificadoresmicrofónicos, secciones de audio de receptoresde radio y TV, y preamplificadores para tocadis-cos en sistemas de alta fidelidad.Y como el gra-do de integración de los circuitos lineales tam-bién ha aumentado, los sistemas de audio hanpodido ser cada vez más compactos gracias adispositivos más poderosos (figura 12).

De hecho, el reducido tamaño del amplifica-dor de circuito integrado, ha hecho posible crearun sistema completo de ayuda auditiva; se haincluido el amplificador, el micrófono, el auricu-lar y la batería en un conjunto lo suficientemen-te pequeño como para caber dentro del oído.

En el amplificador de circuito integrado seemplean tres o cuatro pasos de acoplamientodirecto. Y en vista de que los aparatos auditivosno se encuentran sometidos a grandes variacio-nes de temperatura, basta con un simple circui-to de una sola terminal de salida, provisto derealimenlación negativa.

Sin embargo, los pasos diferenciales equili-brados (configuraciones de los transistores) que

Características de transferencia en un amplificador lineal

Voltaje de salidaFunción de transferencia

Señal de salida

Región de saturación

Región de corte

Señal de entrada

P

Voltaje o tensiónde entrada

Figura 11


apenas influyen con un ligero aumento en elcosto (y que además proporcionan una mayorestabilidad) son apropiados para dar entrada aun paso de salida push-pull de clase B, que tie-nen poco consumo de energía.

Los circuitos de ayuda auditiva se diseñanpara funcionar con pilas de 1.5 volts y para te-ner una ganancia de voltaje máxima de 4.000(72 dB).

Para los preamplilicadores microfónicos y detocadiscos es suficiente con una ganancia me-nor, prestándose más atención al logro de unaadecuada respuesta de frecuencia por medio decombinaciones de circuitos selectivos de fre-cuencia en la red de realimentación. Para los sis-temas estéreo, se pueden fabricar dos preampli-ficadores idénticos sobre la misma placa delcircuito integrado; esto proporciona un buenequilibrio, cualesquiera que sean las condicio-nes.

Con los amplificadores de potencia de audiode circuito integrado, es necesario tener en cuen-ta dos puntos importantes.

El primero, es que las placas de los circuitosdeben contener dos transistores de potencia parael paso de salida; por eso tienen que ser de untamaño mayor.

El segundo, es que como los transistores depotencia trabajan con una alta temperatura deunión, el circuito debe diseñarse de modo quesea capaz de trabajar con ella; esto obliga a lautilización de disipadores de calor que común-mente son de aluminio, aunque también los hayde materiales sintéticos.

Amplificadores de banda ancha y de videoLos amplificadores de banda ancha y de videose diseñan para dar una amplificación uniformedentro de un amplio margen de frecuencias, des-de cero (c.c.) hasta un valor que puede oscilarentre uno y varias decenas de megaciclos, de-pendiendo de su objetivo.

Los amplificadores de video para TV alcan-zan 10 y 15 MHz. Los amplificadores de impul-sos de banda ancha, utilizados en radar, puedenllegar hasta los 40 MHz.

La respuesta del amplificador a la frecuenciasuperior, depende tanto del tipo de transistorempleado como de las características de frecuen-cia del circuito de carga del transistor.

Los amplificadores de banda ancha de circui-to integrado se pueden diseñar para cualquierfrecuencia tope.

Circuitos integrados lineales de altafrecuenciaPor ser imposible en la forma monolítica formarinductancia de un valor superior a 1 microhenrio,en los circuitos integrados sintonizados de altafrecuencia es necesario añadir elementossintonizadores aislados externos.

Amplificadores comparadores diferencialesOtro tipo de amplificador de circuito integrado,es el amplificador comparador diferencial; en élse emplean únicamente pasos diferenciales. Seutiliza siempre que se desean comparar dos se-ñales.Todos los tipos de amplificadores comparado-res diferenciales poseen dos entradas y constan,

Figura 12

Existen diversos encapsulados para loscircuitos integrados, y en especial dentro deltipo de los lineales; principalmente en los de

audio encontramos los que vienen en una solalínea de pines, a fin de facilitar la colocación de

un disparador de calor.


por lo general, de tres pasos diferenciales. Algu-nos de estos tipos tienen una salida diferencial;otros tienen la salida a través de un paso de po-tencia, con una terminal única.

Una de las principales aplicaciones de esta cla-se de amplificadores, consiste en comparar unaseñal con una tensión de referencia; esto se hacea fin de generar una “señal de error”, la cual pue-de ser utilizada como elemento de control.

El sistema puede funcionar como un simpledetector de señal, dispuesto para indicar cuán-do una tensión excede un nivel de referencia. Laseñal de error puede emplearse como señal derealimentación, con objeto de mantener cons-tante una cierta salida o de controlar cualquierotro circuito.

El amplificador comparador diferencial formaparte integrante de la mayoría de los sistemaselectrónicos de control.

Circuitos lineales MOSEl transistor MOS posee una elevada impedan-cia de entrada y una alta ganancia. Ambas ca-racterísticas son ventajosas para el diseño deamplificadores lineales.

En el transistor MOS de canal p, la tensión degraduador tiene la misma polaridad y puede serdel mismo valor que la tensión de drenador. Estorepresenta un método muy conveniente paraobtener la polarización de c.c. para el funciona-miento lineal; tal hecho es posible, al conectarel graduador al drenador a través de una resis-tencia de valor elevado (figura 13A). Como elgraduador no absorbe corriente, la totalidad delvoltaje de drenador es aplicada a aquél; igual-mente es posible la conexión directa entre di-versos pasos, puesto que el voltaje de drenadorde uno de ellos es el adecuado para polarizar elcontrol del paso siguiente. En la figura 13B semuestra un amplificador lineal MOS de tres pa-sos con acoplamiento directo.

En los circuitos lineales es también posible lautilización de elementos de carga MOS, en vezde resistencias. La falta de linealidad en las ca-racterísticas del excitador y elementos de carga,impide que el margen lineal de funcionamientosea muy amplio.

Los circuitos lineales MOS son muy adecua-dos para la construcción en forma de circuitosintegrados, pues las estructuras MOS de los ele-

VDD-

Salida

Entrada

Circuitos amplificadores lineales MOS

Entrada

VDD-

Salida

Etapas de amplificadores MOS conectados directamente

Circuito MOS auto-polarizado

Figura 13A

Figura 13B


mentos activos y de las resistencias de carga sonpequeñas y simples; se pueden diseñar los cir-cuitos con un acoplamiento directo, evitándoseasí el uso de condensadores.

Circuitos integrados de microondasLos circuitos integrados de microondas son ungrupo muy importante de los circuitos integra-dos lineales.

Debido al gran tamaño de los anteriores com-ponentes de microondas y de los de guía de on-das, las dimensiones de los circuitos demicroondas tendían a ser relativamente grandesen comparación con los circuitos de UHF, en losque se podían utilizar componentes compactos.Pero en la actualidad, la tecnología del semicon-ductor permite fabricar elementos en los que lasdimensiones de las regiones activas son del or-den de 1 micra (0,001 mm). Con esto, dichos ele-mentos (a los que se han incorporado unos con-tactos, junto a las líneas de cinta, la región delas microondas) se abren al empleo de los cir-cuitos integrados, con una considerable reduc-

ción en el tamaño y una mejora en el rendimientosobre los anteriores sistemas coaxiales y de guíaondas.

Conclusión

A la fecha, existe una enorme variedad de cir-cuitos integrados para una infinidad de aplica-ciones. De hecho, todos los equipos electróni-cos han evolucionado hacia la alta integración;de este modo, cuando se retira la cubierta prin-cipal de cualquier aparato electrónico, ya no esraro descubrir que dispone de apenas algunoscomponentes discretos, montados en una tarje-ta con abundantes circuitos integrados.

Incluso en el área de las comunicaciones olas compu-tadoras, se han buscado nuevas tec-nologías que ya no son planares -como las quese acaban de describir- sino que se desarrollanen forma de redes tridimensionales; esto permi-te una mayor escala de integración y un mayordesempeño de los sistemas.


CONTROLADORES

LOGICOS

PROGRAMABLES

(PLCs)

CONTROLADORES

LOGICOS

PROGRAMABLES

(PLCs)

Primera de dos partes

Alvaro Vázquez Almazán

Los controladores lógicosprogramables (PLCs por sus siglas en

inglés) son sistemas que han tenidoun gran éxito y amplia demanda en

la industria, para las tareas deautomatización. Esto se debe a su

reducido espacio, facilidad deconexión y gran versatilidad. En esta

primera parte del artículo se ofreceuna breve introducción al tema delos PLCs; veremos cómo surgieron,cuáles son sus bases de operación,

sus componentes, su estructurabásica y sus principales aplicaciones

en la industria.

Introducción

El principal objetivo de todo sistema automati-zado, es sustituir el trabajo humano por el tra-bajo de un determinado mecanismo. Como ve-mos en esta figura, en la automatizaciónintervienen sistemas y mecanismos de distintanaturaleza: dispositivos eléctricos y electrónicos,neumáticos e hidráulicos.

Para que un sistema pueda considerarse au-tomatizado, debe ser capaz de manejar y proce-sar información que sirve para mantener la co-ordinación y el control del proceso industrial(figura 1).


Técnicas de control

Las técnicas de control (tales como el controleléctrico de procesos mediante relevadores) tie-nen la función de organizar la adecuada opera-ción de los equipos y dispositivos que a su vezse encargan del control de procesos.

Mediante un diagrama a bloques llamado «ca-dena de control», este proceso de organizaciónpuede representarse en forma simplificada -taly como, por ejemplo, se hace en el paro y arran-que de un motor- (figura 2).

Componentes de una cadena de control

Los elementos que integran una cadena de con-trol basan su principio de operación en algunade las técnicas más comunes del control de pro-cesos (electricidad, electrónica, neumática e hi-dráulica), y pueden clasificarse, de acuerdo con

la etapa que ocupan en la misma, en tres tipos(figura 3):

1) Sensores. Se encargan de detectar la realiza-ción de algún evento y la forma en que se estácomportando el proceso de fabricación.

2) Procesadores. Son los elementos que dan tra-tamiento a la señal recibida a través de lossensores; también «toman decisiones» rela-cionadas con los cambios que deben efectuar-se durante dicho proceso. Los procesadorespueden ser tan simples como la interconexiónde una botonera de arranque-paro y un con-tacto para el control de un motor, hasta unsistema de control computarizado (figura 4).

3) Actuadores. Son los dispositivos que mantie-nen o modifican las características del proce-so, de acuerdo con la señal recibida por losprocesadores.

Figura 1

Figura 2

Figura 3

Sensor Procesador Actuador

Arranque

Paro

Líquido

Válvula de llenadofotoeléctrico

Banda conductora de botellas vacías

Banda conductora de botellas llenas

Motor Motor

Cadena de control

Entradade

señales

Tratamientode

señales

Señalesde

salida


La cadena de control es sólo una forma teóricade representar el flujo de información (señales)implícito en el control de todo proceso indus-trial. En la práctica deben aplicarse determina-das técnicas o métodos (entre ellos el controleléctrico de procesos industriales) mediante loscuales se pueda seguir una secuencia lógica deinterconexión de los dispositivos, a fin de cum-plir con las condiciones del proceso.

Un método que tradicionalmente se ha em-pleado en el control de procesos y que se basaen la estructura de una cadena de control, es -como ya dijimos- el control eléctrico; su arqui-tectura se fundamenta sobre todo en la interco-nexión de relevadores (figura 5). No obstante,en los últimos años los sistemas basados en mi-croprocesadores se han ganado un sitio comouna de las soluciones óptimas para el control deprocesos; estamos hablando precisamente de losPLCs (figura 6).

Surgimiento de los PLCs

El avance en la tecnología de fabricación de losrelevadores, constituyó un gran paso hacia laautomatización. Su aplicación hizo posible rea-lizar una lógica de operación en las máquinas,reduciendo la carga de trabajo del operador; enalgunos casos incluso ha permitido eliminar lanecesidad de la operación manual, gracias a unselector manual/automático.

En comparación con los PLCs, los relevadorestienen ciertas desventajas: son pesados y volu-minosos, disponen de un solo periodo de vida yademás su naturaleza es fija. A causa de estaúltima circunstancia, la lógica de conexión deun panel también es fija; es decir, realiza exac-

tamente las mismas funciones y con la mismasecuencia. Pero cuando se rediseña el productoo la secuencia de operaciones de la máquina, lalógica de conexión del panel también tiene queser rediseñada; si el cambio es sustancial, pue-de resultar más económico construir un panelnuevo y deshacerse del que iba a ser transfor-mado.

Figura 4

L1 Botón de paroBotón de arranque Bobina del

contactor del motor

CR

CR

Contacto deenclavamiento

L2

Figura 5

L1

A C 1

A 1

B

B

D

D

2

1 2 3

L2

Bobina de relevador

Contacto abierto

Contacto cerrado


Es justamente por esta desventaja (naturale-za fija de los relevadores) que los fabricantes deautomóviles enfrentaron graves problemas a me-diados de la década de los 60; habiendo alcan-zado ya un alto grado de automatización me-diante relevadores, tenían sin embargo que invertirmucho trabajo, tiempo y dinero (sin contar laspérdidas por suspender momentáneamente susprincipales actividades productivas) cada vez que

se requería un cambio en la producción. Enton-ces se les ocurrió la idea de ejecutar este tipo decontrol a través de computadoras, y dejar dehacerlo mediante sistemas de relevación; masel grado de desarrollo que hasta ese momentopresentaban dichas máquinas, no era suficientepara aplicarlas en la actividad industrial.

La industria electrónica de aquella época en-frentaba un gran reto: diseñar un equipo que, a

Figura 6

Figura 7


semejanza de la computadora, pudiera realizarel control de producción, ser fácilmente repro-gramable y además ser apropiado para el traba-jo industrial. Fue así como a fines de la décadade los 60 se diseñó uno de los primeros PLCs, enlas plantas ensambladoras de automóviles deDetroit, Michigan.

Estructura básica de un PLC

Al igual que una PC, un PLC (figura 7) puede di-vidirse en dos grandes grupos: hardware y soft-ware.

El hardware de algunos PLC consta de partesfuncionales como tarjetas de entrada, tarjetas desalida, unidad central de procesamiento (CPU),memoria de programa, bus de datos y fuente dealimentación. El software es toda la parte de pro-gramación con la que se indica al PLC la secuen-cia lógica de control a ejecutarse; es amplia lavariedad de paquetes que ofrece el mercado. Ysi bien cada empresa trabaja con un paquete deprogramación en particular, todas emplean elmismo principio de operación; a éste sólo le ha-cen las modificaciones indispensables, para ob-tener un mejor rendimiento en el control de pro-ducción del equipo que cada una ofrece almercado.

Todos los paquetes son actualizados conti-nuamente. Uno que destaca es el denominadoAPS (Advanced Programming Software o Softwarede Programación Avanzada), creado por la com-pañía Allen Bradley para sus propios PLCs de lafamilia SLC-500. Con la ayuda de una computa-dora 386, 486 o compatible, este paquete permi-te programar los procesadores tipo SLC-500 ylos PLCs Micrologix 1000 (empleados común-mente en el control electrónico de procesos).Sobre el particular, hablaremos en la segunda yúltima parte de este artículo.


REPARACION DE

TARJETAS DE

HORNOS DE

MICROONDAS

REPARACION DE

TARJETAS DE

HORNOS DE

MICROONDAS


En artículos anteriores hemos habladode las mediciones y pruebas a efectuar

para determinar si alguno de loscomponentes en la etapa de generación

de microondas o de los elementos deprotección está funcionando

incorrectamente; también hemos tratadola manera de corregir la falla y dejar

nuevamente en funcionamiento elaparato. Sin embargo, existe un módulodel que no nos hemos ocupado: la etapa

de control digital, incluida enprácticamente todos los hornos demicroondas modernos. El presente

artículo contiene los procedimientosusuales para detectar y corregir fallas enestos circuitos, así como una descripciónde algunas de las fallas más comunes en

esta sección.

Generalidades

Si en su centro de servicio recibe hornos demicroondas, seguramente en más de una oca-sión se habrá enfrentado a aparatos en los quela falla no se encuentra en los interruptores deinterlock, ni en los protectores térmicos, ni en eldiodo rectificador o en el magnetrón.

Un buen porcentaje de las fallas que se pre-sentan en hornos de microondas se generan enla placa de control, misma que se encuentra jus-to atrás del panel de control (figura 1). Muchostécnicos suelen pensar que una falla en esta sec-ción automáticamente indica que el horno debedesecharse, ya que la disponibilidad de elemen-tos de repuesto para estos circuitos es práctica-mente nula.


Sin embargo, la experiencia nos ha demos-trado que siguiendo el método que aquí presen-tamos podemos localizar cerca del 90-95% delas fallas que se presenten en esta etapa, hacien-do posible con ello “rescatar” un buen porcenta-je de los hornos con este problema.

Primer paso: comprobación de lafuente permanente.

En la operación de un horno de microondas típi-co, se habrá percatado que el display fluorescentesiempre está encendido, ya sea mostrando sim-plemente un par de líneas horizontales o indi-cando la hora. Por consiguiente sabremos que

la sección de control de este aparato debe estarpermanentemente alimentada por voltajes ade-cuados, y esto implica obviamente la presenciade una fuente de voltaje permanente.

Normalmente esta fuente es de tipo conven-cional (regulada simple), la cual, como ustedsabe, cuenta con un transformador de bajo vol-taje, un puente de diodos, un filtro rectificador yun circuito integrado regulador de voltaje (figu-ra 2).

De esta fuente permanente sale un voltaje de5 volts que alimentará a los circuitos digitalesde control, un voltaje de alrededor de –20 voltsque excitará a los segmentos del display fluores-cente y una tensión de aproximadamente 3Vac

Figura 1

Figura 2


para los filamentos del mismo display. Si cual-quiera de los voltajes faltara, la operación delcircuito se vería comprometida; en el caso espe-cífico del voltaje de 5 volts, su ausencia provocaun aparato completamente “muerto”.

Por todo lo anterior, resulta obvio que uno delos primeros puntos que debemos verificar al mo-mento de recibir un aparato que no funcione esprecisamente la fuente permanente de la placade control.

Para ello, primeramente compruebe que efec-tivamente esté llegando el voltaje de 120Vac alprimario del transformador (figura 3), ya que delo contrario será señal de que alguno de los ele-mentos de protección iniciales (por lo generalun fusible) está abierto, y tendrá que corregir di-cho problema antes de poder atacar las fallas enla placa de control.

Aquí hay que mencionar un dato importante:para ahorrar un poco en la fabricación de cier-tos hornos, algunos fabricantes han incluido unfusible de protección inmediatamente en la en-trada del primario del transformador de bajovoltaje, pero lo han colocado en el mismo pa-trón de las líneas de circuito impreso (figura 4A).

Observe que la pista que une la entrada deAC al primario del transformador es muy delga-da, y está calculada para que se abra cuando a

través de ella circule una corriente de entre 0.25y 0.5A, dependiendo de la marca y modelo es-pecíficos.

Entonces, cuando encuentre un transforma-dor al cual no llega el voltaje de AC de la líneade alimentación, y si los fusibles de potencia deentrada están intactos, retire la placa de controly compruebe si el aparato que está reparandoposee este tipo de protección.

En caso de que así sea, y encuentre que lalínea fusible se ha abierto, puede colocar unpuente de alambre entre los puntos marcadoscomo B y C; estos puntos se colocan precisa-mente para que sirvan como fusible auxiliar encaso de apertura del principal (en la figura 4B, elfusible principal está marcado como A). Puedenotar que a la izquierda del punto B existe unapista muy delgada, y en caso de que usted colo-que un puente entre B y C, esta pista será el nue-vo fusible de protección.

20A

V/Ω

COM

A

Al medir el voltaje de AC en la entrada deltransformador de bajo voltaje, debemos obtenerla tensión de la línea de alimentación

Figura 3

Figura 4A

(Primario deltransformadorde bajo voltaje)

DB

A

CEntrada de AC

Figura 4B


Si por cualquier falla en el circuito de controleste fusible también llegara a abrirse, es posiblecolocar un fusible externo entre los puntos C yD, pero aquí tendrá que hacer pruebas con dis-tintos valores de amperaje.

Comience con un valor pequeño (alrededorde 0.25A), y si se abre vaya aumentando hastaencontrar un valor en el cual el fusible no se abra(por supuesto que para este momento ya debiócomprobar que no existe un corto en la placa decontrol). Al instalar el fusible advertirá que elaparato recupera su operación normal.

Si el voltaje de la línea de AC llega sin proble-mas a los primarios, debemos entonces compro-bar que efectivamente exista un voltaje en lasalida del mismo. Mida con el voltímetro la ten-sión de salida (figura 5); en caso de no encon-trarla, es probable que en el transformador sehaya abierto alguno de sus embobinados. Estasituación es bastante común, sobre todo en zo-nas donde con cierta frecuencia se presentan“picos” de voltaje que dañan poco a poco lasespiras del embobinado primario, hasta que sequema algún punto, con lo que obviamente eltransformador deja de funcionar (figura 6).

Este problema parece grave, ya que en nues-tro país resulta prácticamente imposible conse-

guir la refacción original del fabricante para re-emplazar el transformador; sin embargo, la ex-periencia nos dice que es posible mandarlosrebobinar sin que ello afecte el desempeño delaparato.

Una vez verificados los puntos anteriores,proceda a revisar el funcionamiento del puentede diodos, el filtro y el regulador de voltaje. Paraser sinceros, estos elementos en raras ocasio-nes presentan problemas; y cuando los hay, casisiempre están relacionados con un filtro seco ocon un regulador defectuoso (el puente de dio-dos casi nunca falla).

Si el problema se encuentra en el filtro, sim-plemente reemplácelo por uno de iguales o me-jores características; pero si el problema está enel regulador de voltaje, deberá cambiarlo, y si esposible coloque un pequeño disipador de calor.

Generalmente los diseñadores utilizan comocircuito regulador un simple 7805 (figura 7), porlo que conseguir el reemplazo es muy sencillo;sin embargo, pocos fabricantes colocan un disi-pador en este circuito, por lo que fácilmente su-

20A

V/Ω

COM

A

En la salida del transformador de bajo voltajedebemos obtener entre 5 y 10 VAC, dependiendode la marca y modelo del aparato

Figura 5

Figura 6

Figura 7


fre sobrecalentamiento, lo que a la larga lleva asu destrucción. Puede emplear un disipador es-pecial para encapsulado TO-220 (tipo TIP), co-locando también un poco de grasa de silicón paragarantizar una adecuada transferencia de calor(figura 8).

Si hasta aquí todo está correcto, compruebeque efectivamente se generen los voltajes parael display fluorescente (alrededor de –20Vdc y3Vac); y si están presentes, podemos decir quela fuente de poder permanente está en buenascondiciones, y debemos concentrar nuestrosesfuerzos en otras direcciones.

Segundo paso: el microcontrolador

Ha llegado el momento de revisar la operaciónconjunta del circuito de control, y para ello nosconcentraremos en el circuito integrado que lle-

va a cabo prácticamente todas las funciones deesta etapa: el microcontrolador (figura 9).

Como ya hemos mencionado en otros artícu-los de esta publicación, un microcontrolador enrealidad es un microprocesador al que se le hanañadido los elementos necesarios para que porun lado reciba de forma directa las órdenes delusuario, y por otro se encargue de su puntualcumplimiento. Esto se hizo así debido a que paralos fabricantes les resulta mucho más económi-co colocar un solo circuito integrado de controlque estar lidiando con un CI microprocesador,un CI de puertos de entrada y salida, un CI paracontrol de teclado, un CI para control de display,etc.

Sin embargo, y debido a la presencia delmicroprocesador en su interior, un microcontro-lador requiere de las mismas señales mínimas

Disipadores de calor que pueden colocarse a un 7805 con encapsulado TO-220 (tipo TIP)

Figura 8

Figura 9


indispensables para funcionar adecuadamente;estas señales son (figura 10):

• Alimentación y nivel de tierra.• Señal de reset.• Señal de reloj.• Señales de entrada.• Señales de salida.

Analicemos cada uno de estos puntos indepen-dientemente.

Alimentación y nivel de tierraComo resulta obvio, un circuito electrónico nopuede funcionar si no posee una fuente de ali-mentación, y en este caso se trata de los 5Vdcque provienen de la fuente permanente. Comoya en el punto anterior se comprobó que efecti-vamente estuviera saliendo esta tensión, es ló-gico que si no está llegando hasta el circuito sedebe a que en algún punto del trayecto desde lafuente al dispositivo se ha perdido. Esto por logeneral se debe a tarjetas fracturadas, y su re-paración resulta sumamente sencilla, así que nonos detendremos en el particular.

Señal de resetTodo circuito lógico de control requiere un pul-so que, al momento de aplicarle voltaje por pri-

mera vez, lo coloque en su condición de trabajoinicial. Este es precisamente la labor del circuitode reset. Este dispositivo produce un pequeñopulso negativo (nivel BAJO) cada vez que se apli-ca voltaje al microcontrolador, obligando al pro-grama interno del microcontrolador a comen-zar a ejecutarse desde su primera línea. En casode que este pulso no exista, es posible que elcircuito inicie su programa a la mitad, con lo quela operación del aparato será errática (si es queno se bloquea por completo).

Desafortunadamente, la comprobación de queeste circuito efectivamente está funcionandoresulta casi imposible en tiempo real, ya que estepulso dura apenas unas milésimas de segundo,y no se puede apreciar con ayuda de un oscilos-copio común; sin embargo, existe un métodomuy sencillo de verificar si el problema de uncircuito de control está en el reset: simplementelocalice la terminal del microcontrolador a la cualllega dicho pulso; y con ayuda de un alambreconectado a GND, haga un breve corto a tierraen esa terminal (figura 11). Si después de esto elaparato comienza a funcionar bien, será señalinequívoca de que el circuito encargado de ge-nerar el pulso de RESET ha fallado, y tendremosque reemplazarlo.

Señal de relojCualquier circuito de control lógico necesita lapresencia de una señal de reloj que sirva parasincronizar sus procesos internos, así que losmicrocontroladores no son una excepción. Estaseñal de reloj puede generarse a partir de un cris-tal oscilador o de un simple arreglo R-C; en todocaso, para comprobar que efectivamente estápresente, hay que conectar las puntas del osci-loscopio a las terminales marcadas como X’TALo CLK en el microcontrolador y comprobar que

MCU

TerminalRST GND

Figura 11

Microcontrolador

CLK

IN OUT

RST

VCC

Figura 10


aparezca la oscilación (figura 12). Si no está pre-sente, hay que cambiar el cristal, reemplazar elcircuito R-C o, en el peor de los casos, cambiarel circuito completo.

Señales de entradaPara su correcto funcionamiento, un microcon-trolador necesita de algunas señales que provie-nen de sensores o elementos auxiliares dentrodel aparato. En el caso del circuito de control enhornos de microondas, estas señales de entrada

en realidad son muy pocas: hay que comprobarla correcta operación del teclado, revisar que lossensores de temperatura (si existen) estén fun-cionando dentro de sus parámetros normales,comprobar que no esté activada la proteccióncontra humedad (si existe), etc.

Este punto suele ser causa de un cierto por-centaje de las fallas en el control de sistema delos hornos de microondas; específicamente loque se refiere a la comprobación del teclado. De-bido al maltrato a que están sujetos ciertos apa-ratos, no es raro que alguna de las teclas delpanel frontal quede “pegada”, con lo que el mi-crocontrolador se queda recibiendo permanen-temente una instrucción externa; como el dis-positivo no “sabe” qué hacer en estos casos,normalmente pasa a un estado de bloqueo, quenos impide por completo utilizar el aparato.

Para corregir este problema, existen dos mé-todos: el del fabricante y el del técnico práctico:el fabricante obviamente recomienda que se sus-tituya todo el teclado (figura 13); sin embargo,debido a la escasez de repuestos originales ennuestro país, hemos tenido que desarrollar mé-todos alternativos para corregir este tipo de fa-llas.

Para describir el método de reparación de estetipo de teclados, revisemos brevemente cómofunciona una membrana táctil de botones: enrealidad este tipo de teclados funciona de formamuy similar a las membranas que encontramosen las consolas de las modernas computadoras(figura 14); puede apreciar que se trata de dosláminas de plástico en donde se han grabado unaserie de pistas y donde también están claramenteindicadas las posiciones de los botones, separa-

Figura 12

Figura 13

Figura 14


das por una tercera lámina con perforaciones quecoinciden con estas posiciones.

Cuando el usuario presiona la membrana su-perior, empuja a la pista conductora hasta queentra en contacto con la lámina inferior, salvan-do la distancia que los separa; el problema esque si se presiona con demasiada fuerza y pormucho tiempo, la membrana superior puede lle-gar a deformarse, estableciendo un contactopermanente entre ambos puntos, por lo que des-de el punto de vista del microcontrolador, estatecla está siendo presionada de forma ininte-rrumpida.

Para corregir este problema, hay que separarcon mucho cuidado las membranas del teclado,y colocar una calza alrededor del orificio de lalámina intermedia (figura 15). Hemos descubier-to que si utiliza una simple etiqueta adhesivaredonda en la cual haya realizado un orificio deaproximadamente el mismo tamaño que el de lalámina intermedia, suele ser suficiente para quelas membranas de contactos se separen, pero almismo tiempo no cueste demasiado trabajo vol-verlas a unir (lo que se traduciría en un botón alque hay que aplicar fuerza excesiva para accio-nar, lo que puede ocasionar otros problemas pos-teriores). Vuelva a unir las membranas y conec-te a la placa de control; observará que se hasolucionado su problema (nota: algunos fabri-cantes han colocado teclados sellados en sus cir-cuitos de control; en tal caso, este método no sepuede aplicar).

Otra falla relacionada con los teclados fron-tales de los hornos, tiene que ver con líneas deimpreso que se han abierto, por lo que una ovarias teclas dejan de funcionar, no importa quétan fuerte las presione el usuario. Este problemasuele presentarse sobre todo en la aleta (figura16) que lleva las líneas de impreso desde el te-clado hasta el conector en la placa de control;se debe a que al momento de ensamblar el apa-rato, esta aleta quedó atorada en algún punto,provocándose un doblez pronunciado y la frac-tura de la pista conductora. Para corregir esteproblema podemos recurrir a las plumas correc-toras de circuitos impreso, las cuales dejan untrazo de material conductor al momento de apli-carlas; entonces, con una pluma de este tiporedibuje los puntos en los que se haya abierto eltrazado de las líneas; notará que después de estasencilla reparación el horno de microondas tra-baja normalmente.

Señales de salidaSi hasta aquí todo es correcto, hay que compro-bar que el horno responda adecuadamente a lasórdenes del usuario o a la operación normal delmismo. Sin dar ninguna instrucción, verifique

Figura 16

Membrana superior

“Calza“ de papel

Membranaseparadoraperforada

Membranainferior

Figura 15


que el display presente un aspecto normal y quese puede programar sin problemas el reloj detiempo real (no todos los hornos tienen esta pres-tación).

En caso contrario, es casi seguro que nos es-tamos enfrentando a un microcontrolador de-fectuoso; tendrá entonces que tratar de conse-guir un dispositivo idéntico para realizar elreemplazo.

En el caso de los microcontroladores, no bastaque la matrícula principal sea igual, sino que hayque fijarse también en la matrícula secundaria(figura 17), ya que es esta clave lo que indica elmodelo específico de aparato para el que estádiseñado; y si se aplica en otro distinto, lo másseguro es que no trabaje adecuadamente.

Ultimos pasos

Si el despliegue es correcto, ha llegado la horade comprobar la operación del aparato. Intro-duzca un recipiente de vidrio o plástico con aguaen la cavidad del horno, y ponga a funcionar elaparato por alrededor de un minuto; compruebeque la luz interior se encienda, que la charolarotatoria funcione y que el ventilador de enfria-miento esté trabajando. Transcurrido este tiem-po, saque el recipiente y compruebe que su tem-peratura haya aumentado, lo que nos indicaráque el magnetrón está funcionando adecuada-mente; en caso contrario, hay que diagnosticaresta sección como ya se ha descrito en artículosanteriores (ver los números 10 y 11 de esta pu-blicación).

Como en este artículo nos hemos concentra-do en fallas en la placa de control de un horno,sólo mencionaremos una causa común de pro-blemas en estos aparatos: para controlar el en-cendido y apagado del magnetrón, muchos fa-bricantes emplean relevadores para dejar pasarel voltaje de línea hasta este elemento (figura18); sin embargo, estos relevadores suelen“flamearse” o ensuciarse, lo que provoca con-tactos intermitentes y hornos que calientan malo de plano no calientan nada. Para corregir esto,y siempre que sea posible, retire la cubierta deplástico que cubre al relevador y con una lija deagua muy fina (calibre 300 o similar) raspe lasterminales del relevador hasta retirar toda su-ciedad; aún sin taparlo, pruebe la operación delhorno, y si ya funciona adecuadamente, colo-que nuevamente la tapa; y si ni con la limpiezase puede restaurar la operación normal del apa-rato, nos veremos forzados a reemplazarlo porun relevador idéntico.

En caso de que el fabricante del horno al quese enfrente utilice tiristores en lugar derelevadores, lo mejor será reemplazarlos, ya queestos dispositivos no admiten reparación.

Como ha podido comprobar, en realidad en-frentarse a las fallas en el circuito de control deun horno de microondas resulta sorprendente-mente sencillo. Esperamos que la informaciónaquí presentada haya sido de utilidad para sutrabajo.

Figura 18

Figura 17


CIRCUITOS DE FI Y

AFT EN LOS

TELEVISORES

GENERAL ELECTRIC

Y RCA

CIRCUITOS DE FI Y

AFT EN LOS

TELEVISORES

GENERAL ELECTRIC

Y RCA

Jorge Pérez Hernández

Iniciaremos en este número unaserie de artículos descriptivos de loscircuitos que conforman el moderno

televisor General Electric (o RCA),modelo CTC-176 y similares. En esta

ocasión trataremos elfuncionamiento de la sección de FI y

AFT, indicando los ajustes requeridosen los casos en que se haya hecho

alguna reparación en los respectivoscircuitos.

La señal de FI video

Como sabemos, en los televisores actuales lasección de FI viene en una presentación de mó-dulo blindado, compartiendo el espacio con otroscircuitos inmediatos; en el caso de los televiso-res General Electric, dicho módulo se encuentraintegrado en el chip T (U1001), también conoci-do como circuito Jungla. Por lo tanto, una vezque el canal correspondiente es seleccionado porel sintonizador, la señal de FI video de 45.75 MHzcruza por el filtro SAW SF2301, en donde es ve-rificada en su valor y filtrada de cualquier fre-cuencia ajena a la misma, para posteriormenteser inyectada al chip T, específicamente al cir-cuito de FI de video y audio por las terminales10 y 11.


3.7

3.8

Filtrode APC

VCO DE FI

SALIDA DE AUDIOBANDA ANCHA

FI delsintonizador

SF2301

3.6

FiltroSAW

1

2 3 4

5

12V

Alsintonizador

4.5

4.8

4.8

U1001(CHIP T)

AFT

BUS

AMPFI

AGCde RF

ACCde FI

Detectorlimitador/Amp

de FI de sonido

Trampade 4.5

AmpVideo

INV. deruido

VideoAUX

VideoTV

VCC FI

Tierra FI

7.6V

Videoseleccionado

VideoTV

6.6

6.6

2.5

+

5.8

3.73.2

4.5 MhzCF 1201

TanqueL2302

6

3

10

11

12

13

14

64

62

58

57

55

63

51

2

9

Circuito de FI de video/audio contenido en una porción del chip T, con sus tensiones aproximadas de cada terminal.

Figura 1

Aspecto de una señal de video a la salida de U1001(TERMINAL 51 ó 63)


Inmediatamente la señal es incrementada ensu ganancia por un amplificador de FI; es detec-tada; se le eliminan residuos de audio en la tram-pa de 4.5 MHz; aumenta su valor de pico a picoen el amplificador de video; pasa también porun inversor de ruido para, finalmente, salir yacomo señal de video compuesta por las termi-nales 51 y 63 del mismo chip (figura 1).

El circuito VCO que está ajustado a la mismafrecuencia de FI video, es el responsable de quela señal de imagen salga del detector de videolimpia y sin interferencia.

Por otra parte, el circuito AFT también gobier-na la calidad de imagen, corrigiendo cualquierdesviación en la frecuencia del canal sintoniza-do; éste trabaja por medio de un contador de fre-cuencia real de 12 bits, por lo que no requiereelemento de ajuste; de tal forma que a través deun bus de datos serie (pin 52 de U1001), envíapulsos lógicos al microprocesador (pin 14 deU3101) y viceversa.

De hecho, este mismo conducto sirve paragobernar todos los ajustes digitales del chip T;los últimos 8 bits de la porción de lectura con-tienen la información digital del AFT digital, (pro-venientes del circuito de FI) que es examinadaúnicamente durante el cambio de canal (figura2).

La ganancia del sintonizador es monitoreadaa través de una divisora de voltaje formada porlos resistores conectados en el pin 12 del chip T,en donde se desarrolla una corriente de fuente;por lo tanto, al aumentar la tensión se incremen-ta la ganancia del sintonizador y al decrecer di-cha tensión se reduce la ganancia del selector.

Recuerde que el sintonizador de canales enestos equipos ya no es un subchasis, sino queforma parte integral de la placa del circuito im-preso principal.

Ajustes de CAG

Una porción de la señal de video detectada escanalizada a los circuitos de CAG, tanto de RFcomo de FI; en el primer caso, su ajuste corres-pondiente se realiza en fábrica hasta lograr laóptima respuesta, pero cuando el técnico en su

proceso de servicio requiere retocar este pará-metro, debe entrar al modo de servicio.

Ello es necesario cuando usted haya repara-do el sintonizador, sustituido IC3101 (sistema decontrol) ó IC3201 (EEPROM), o bien, cuando eltelevisor presenta problemas en la imagen comointerferencia del canal adyacente de TV por ca-ble, curvatura de la imagen y/o batidos de colordel canal 6 o ruido de la imagen causada por“ruido de difusión” o señal débil. En cualquierade estos casos, deberá entrar al modo de servi-cio con el televisor encendido y realizar los si-guientes pasos:

• Oprima las teclas del panel frontal MENU si-multáneamente con POWER; y sin dejar de opri-mir MENU, cambie la tecla POWER por VOL+,(debiendo aparecer en pantalla los datos mos-trados en la figura 3).

• Continúe ahora con la tecla VOL+ para que losdígitos de la derecha lleguen hasta el númeroclave de seguridad (76).

• Enseguida, con la tecla CH+ avance hasta elcanal 13, para nuevamente con la tecla VOL+llegar al siguiente número clave de seguridad,(77).

• Con la tecla CH+ avance hasta el parámetro19.

• Una vez instalados en este punto, con la teclaVOL+ cambie el valor del parámetro 19 hastaposicionarse en el valor que indica la tabla 1,repitiendo este último proceso en los canales20, 21 y 22 (ajustes del CAG).

Es importante comentar que todos los ajustesdel televisor, incluyendo los anteriores, vienenindicados en el manual de servicio del equipo,cuyos valores de cada uno los parámetros va-rían de un televisor a otro. Para salir del modode servicio basta con pulsar la tecla POWER,quedando el televisor encendido.

Conviene mencionar que este es un métodosencillo y práctico para realizar los ajustes en elCAG; sin embargo, será necesario retocarlos. Sipersiste una señal débil de sintonía y si aún tie-ne problemas, le sugerimos revise el manual deservicio del aparato, donde se da un proceso deajuste más detallado.


Manometro

Al control

Salidaaudio bandaanchaAmp

POTMono

DEMODU1701 Optional

Vcc

4.1V AGC de RF

FiltroSAW

RightLeft

Al TVEntrada estéreoGanancia de audioServ.met/FM

WBA L R L R L R

Salidaaudio

Data CLKTchip

enable VCCStbyB+

HOROUT

VertRamp

12VStby

12VStby

+12VFuncionam

Circuitoreset

A la salidade videoU10001

A SVDU1001

7.6VStdby

Time out

LógicaTV/FM Select

FM Tune

Data

Clock

Pip enable

D/A Input filter

D/A Primary filter

D/A Secondary filterAudio H V IR Teclado R G B

FBSW

ExtC.A

HotCold

Desiman-tacion

U3101SYSCON

H V

SandcastleU1001

5V StbyFPATeclado de 8 botones

preamp remotoEncendidocanal VolMenú

5 14 13 19

3 4 5 7 8 60 50

12

11

10

54 53 52 32 22 24 17

31 23 15 16 14 39 1

13

4

33

16

15

12

38

35

34

29 30 32 23 24 25 5 6 7 8 3 20 19 18 17 22

Comunicación entre el chip T y el microprocesador para los ajustes digitales.

Salida de amplificadorde audio estéreo

Figura 2

Aspecto de la comunicaciónSysconCircuito T


La señal de FI sonido

Con respecto a la portadora de audio de 41.25MHz, ésta, al igual que la señal de FI video, sepresenta por las terminales 10 y 11 del chip T(vea figura 1), recibe un mínimo incremento ensu amplitud por el amplificador de FI e inmedia-tamente se realiza su conversión descendente a4.5 MHz, apareciendo como tal por el pin 55.

Cruza entonces por el filtro pasabanda CF1201ajustado a 4.5 MHz, para volver a regresar al chippor la terminal 58; ya en el interior se le hacepasar por un amplificador/limitador de FI soni-do, saliendo finalmente por la terminal 3, paraque de ahí sea dirigida al pin 5 del codificadorpara obtener una señal estéreo (CI-U1701, veafigura 2), constituyendo las terminales 4 y 5 deU1001 la vía de regreso de la señal de audio, peroya como señal de audio estéreo, misma que salefinalmente por las terminales 50 y 60.

A continuación se indican los TP (puntos deprueba) más importantes en el diagnóstico deesta etapa de FI. Para obtener los oscilogramasde las figuras 1 y 2 se empleó el patrón de prue-bas contenido en las barras de color del caseteVideo-Test TV-01 (videocasete de pruebas quese entrega con el Curso Práctico de Televisión aColor Moderna, editado por Centro Japonés deInformación Electrónica) aplicada en modo RF,utilizando una videograbadora como fuente deseñal (si usted posee un generador de patrones,los resultados deben ser prácticamente idénti-cos); y para apreciar el sonido se utilizó untrazador o rastreador de señales del tipo portátil:

• Pin 51: Señal de video de fase negativa con 3Vpp, que corresponde a la salida de video se-leccionado (aux/FI) al circuito PIP.

• Pin 53: Señal de video de fase negativa con 3Vpp, que corresponde a la salida de video de-tectada.

• Pin 3: Señal de audio claramente audible auncon el volumen del TV al mínimo.

• Pines 4 y 5: señal de audio claramente audibleaún con el volumen del TV al mínimo.

• Pin 58: Señal de audio poco perceptible con eltrazador en modo RF.

Nota: En las terminales 3, 4 y 5 la señal de audiose escucha en la bocina del trazador con el mis-mo nivel de volumen.

Parámetrocontroladopor el selectorde canal

Valor controladopor el controlde volumen +/-

P 00 V 00

Pantalla en modo de servicio.

Figura 3

IFednóiccesalneselbiduaselañesyadnoedsamroF

.ortemáraped.oN)raibmacalanaC(

ortemáraplederbmoNrolavledamaG

)ratsujaanemulov(soiratnemoC

91 6lanacledFRedCGA 13a00 etnemadamixorpa02

02FRedGCAed1adnaB 13a00 0



Tabla 1

Tabla de ajustes del CAG.


MECANISMO DE

TOCACINTAS

DIGITAL

PANASONIC

SA-AK15

MECANISMO DE

TOCACINTAS

DIGITAL

PANASONIC

SA-AK15

Alvaro Vázquez Almazán

Tal vez solucionar una falla mecánicaen un reproductor de audio no sea tan

sencillo como solucionar una fallaelectrónica; en la mayoría de los casos

se debe a que el técnico no seencuentra familiarizado con el

funcionamiento de los engranes,frenos, levas, motores, embragues, etc.

Y si agregamos que actualmente lossistemas mecánicos están ligados más

directamente con los sistemaselectrónicos, la reparación de los

bloques se dificulta aún más. Elpresente artículo pretende ser un

apoyo para que el técnico en servicioelectrónico lleve a cabo este tipo de

reparaciones con éxito.

Introducción

Continuando con el tema de la operación de losmecanismos en reproductores de audio, anali-zaremos en esta ocasión el sistema mecánicoque se utiliza en el deck del sistema de compo-nentes de audio SA-AK15, de Panasonic, en elcual se recurre a características de control queresultan similares a las de otras marcas y mode-los. De esta manera, usted podrá extrapolar es-tas explicaciones a otras situaciones del servi-cio.

El sistema mecánico

El sistema mecánico del reproductor de cintautilizado en el equipo de audio Panasonic SA-AK15 presenta pocas variantes en relación con


Figura 1

Sensor decasete

Sensor detipo de cinta

Sensor degrabación

Carrete de suministro

Rodillos deimpedancia

Cabezamagnética

Carrete dearrastre

A

B

Motor

Solenoide

Carrete desuministro

Carrete de arrastre

Engrane


los sistemas mecánicos utilizados en otros mo-delos de audio. Veamos.

En la figura 1 se muestran las partes princi-pales de este sistema: el motor, la cabeza repro-ductora, el carrete de arrastre y de suministro,el engrane Cam, el rodillo de impedancia, lossensores de casete, tipo cinta y de proteccióncontra grabación; los solenoides, los excitadoresy, por supuesto, el microcontrolador.

El motor

El motor es una de las partes fundamentales enel funcionamiento del sistema mecánico, ya quesi gira a una velocidad mayor o menor a laestándar, el audio reproducido no tendrá la cali-dad adecuada; y también puede ser la causa deque el sistema mecánico se “coma la cinta“. Portal motivo, es importante verificar la impedan-cia del motor, la cual debe ser aproximadamen-te de 100 kilohomios; entonces se tendrán quedesoldar los dos cables que le envían alimenta-ción, para que la lectura sea correcta; de lo con-trario pueden existir lecturas erróneas provoca-das por posibles conexiones en paralelo delmotor (figura 2).

Otros elementos

No está de más hablar de otros elementos queapoyan al sistema mecánico, pero en los que no

vale la pena detenerse por ser muy obvia su fun-ción.

La cabeza reproductoraLa cabeza magnética es otra de las partes fun-damentales, en la medida que si no funciona olo hace en forma errónea, el audio recuperadoen la cinta se escuchará distorsionado o de pla-no no se recuperará.

Carretes de arrastre y suministroSon los encargados de transportar la cinta mag-nética a través de la cabeza de grabación/re-producción.

Engrane CAMEste engrane ejecuta cambios al mecanismo paraque se posicione en las funciones de PLAY, STOP,FF, REW, REC y EJECT.

Rodillo de impedanciaTiene por objeto arrastrar la cinta magnética sinque existan vibraciones, pues de ocurrir éstosel audio reproducido se escuchará distorsionado.

SensoresSon los encargados de indicarle al microcontro-lador el tipo de cinta que contiene el casete; sihay o no casete en el compartimento; y si sepuede o no grabar en él.

Figura 2Desconecte las terminales ycompruebe la impedancia del motor


DesensambladoPara familiarizarnos con el sistema mecánico ysu funcionamiento, es importante empezar porconocer la forma de desensamblarlo.

Lo primero es retirar las tapas laterales pos-terior e inferior, liberándolas de los tornillos quelas sujetan para poder visualizar los mecanis-mos del reproductor. Para facilitar esta labor,retire los cinco tornillos que sujetan la base desoporte de los dos mecanismos. El sistema me-cánico de este equipo en particular es doble, conla característica de que vienen los dos sistemasmecánicos montados en un solo ensamble; para

tener acceso a uno de ellos, se tiene que des-montar el otro.

Si al haber retirado los tornillos no se puederetirar la base de soporte, intente empujandohacia arriba los seguros de las tapas frontalesdel mecanismo; también será necesario retirarel cable de alimentación proveniente de la tarje-ta frontal (figura 3).

Una vez separado del gabinete el mecanismoque sólo reproduce, remueva los dos seguros quesujetan el conector de la cabeza reproductorade audio, con el fin de no dañar el cable plano,ya que es muy frágil. (Para proceder a desarmar

Figura 3Tarjeta de sensores

Seguros

Figura 4A

Tornillossujetadores


o armar uno u otro, el procedimiento es el mis-mo; sólo que en la tarjeta donde se encuentranubicados los sensores hay uno adicional; estesensor es el de grabación.)

Ahora, para poder desensamblar este meca-nismo retire los tres tornillos que se encuentranen la parte posterior y que se sujetan a la basedel motor (figura 4A). Posteriormente, hay queretirar la banda principal que se encuentra entrela polea de relevación, la ensambladura del en-grane volante y la polea del motor (figura 4B).

Ya retirados los componentes arriba descri-tos, retire la banda secundaria que se encuentraentre la ensambladura del engrane volante y el

engrane de transmisión. Para retirar el engranede transmisión, basta con empujar ligeramenteel eje de la palanca por la parte fronta; pero ten-ga la precaución de sostener la palanca, ya queel resorte que tiene en la parte interna puede sal-tar y extraviarse (figura 5A). Ahora sólo retire lapalanca y el engrane de transmisión.

Con esto ya podemos retirar el engrane detiempos o Cam, así como los ensambles del ro-dillo de impedancia (pinch roller) y el ensamblede la cabeza magnética, la cual se retira empu-jando ligeramente hacia arriba la pieza metálicaque la contiene (figura 5B).

Figura 4B

Polea derelevación

Engrane volante

Banda principal

Figura 5APresione aquí para liberarla palanca

Figura 5B

Rodillos deimpedancia

Cabeza magnética


Ensamblado

Una vez que el sistema mecánico fue desensam-blado, primeramente hay que lubricar todas laspartes movibles con aceite delgado, como el quese usa en las máquinas de coser; pero en los en-granes utilice grasa (figura 6b). Procure, en am-bos casos, no poner demasiado lubricante, yaque en vez de ayudar a la correcta operación delequipo puede provocar que, con el tiempo, seatasque al mezclarse la grasa con polvo.

Para iniciar el ensamblado, coloque la cabe-za magnética; debe hacerlo de tal forma que pri-mero entren los seguros, para garantizar la ins-

talación de la cabeza en su posición correcta.También instale los ensambles de los rodillos deimpedancia (figura 6).

Ahora proceda a colocar el engrane Cam, cui-dando que la parte que no tiene dientes quedehacia afuera y coincida con en el espacio queexiste en el soporte del mecanismo (figura 7).

Para ensamblar el engrane de armadura, ins-talaremos primero el resorte; y empujaremos li-geramente al propio engrane, (hasta lograr queembone en su lugar), para que quede sujetadopor su seguro (figura 8). Aquí es importante co-

Figura 6

Figura 7Inclinación

Verifique que el engraneCAM coincida con estamarca

Figura 8

Colocar rodillo de impedancia Colocar rodillo de impedancia


locar la banda secundaria para posteriormenteacoplarla con el ensamble de volante.

Para colocar la polea de relevación y el en-samble del volante, instale primero la banda se-cundaria entre el ensamble del engrane volantey el engrane de armadura. Si se le dificulta colo-car la banda, pruebe colocarla primero en el en-grane volante y posteriormente en el engranede armadura (figura 9).

Enseguida tendrá que colocar la banda prin-cipal junto con el soporte del motor. Es impor-tante colocar primero la banda en el eje del mo-tor en el ensamble del engrane volante. Una vezrealizado este paso, bastará con colocar los trestornillos que anteriormente había retirado parafijar el mecanismo.

Verificación del funcionamiento

Antes de proceder a la verificación del funcio-namiento del sistema mecánico, compruebe elestado de los sensores, los cuales deberán estarlimpios y libres de polvo. Para ello, es necesarioretirar el tornillo, desoldar las terminales del so-lenoide y liberar los cuatro seguros plásticos quese muestran en la figura 10.

Compruebe la impedancia del solenoide, lacual debe ser de 40 ohmios aproximadamente.También verifique que el émbolo del solenoide

se mueva con facilidad; en caso de no tener suimpedancia correcta o no moverse fácilmente,tendrá que sustituirse por otro nuevo.

Una vez verificado lo anterior, podrá conec-tar el cable de alimentación y de control que pro-viene de la placa principal, soldar los cables dealimentación al motor y atornillar el ensamblede los sistemas mecánicos al gabinete para com-probar su funcionamiento.

No olvide verificar que la tensión de las ban-das sea correcta, ya que de lo contrario puedeprovocarse un audio distorsionado, un mecanis-mo que no rebobine o no adelante a velocidadrápida, etc.

También verifique que el trayecto de cinta estéperfectamente limpio de residuos de materialferromagnético, especialmente en los rodillos deimpedancia.

Sistema de autodiagnóstico

El reproductor de cinta del equipo Panasonic SA-AK15 cuenta con un sistema de autodiagnósticoque nos indica, mediante un código en elexhibidor (display), alguna falla que se haya pro-vocado durante el funcionamiento normal delequipo.

Como es de suponer, para poder accesar estemodo, se requiere oprimir una serie de teclas conuna secuencia específica; generalmente la secuen-cia es proporcionada por el propio fabricante.

Figura 9

Figura 10


Algunas veces se puede accesar únicamentecon el control remoto y otras con el teclado delmismo aparato. En el caso específico de esteequipo, basta con oprimir las teclas de su panelfrontal como se indica a continuación:

1. Conecte la alimentación del aparato.2. Presione el botón POWER.3. Presione la tecla de función TAPE.4. Presione y mantenga oprimida la tecla TUNING

MODE por más de 2 segundos.5. Mientras presiona la tecla TUNING MODE, pre-

sione también la tecla MEMORY/SET por unlapso mayor a 2 segundos hasta que en elexhibidor aparezca la letra T; esto nos indica-rá que se ha accesado al modo deautodiagnóstico.

6. Presione la tecla TAPE, DECK 1/2 para selec-cionar al reproductor 2.

7. Inserte un casete con la protección contra gra-bación en el lado izquierdo.

8. Presione la tecla MEMORY/SET. Así la cintaavanzará unos 2 segundos y se detendrá.

9. Inserte un casete con la protección contra gra-bación en el lado derecho.

10. Presione la tecla FM MODE/BP; la cinta serebobinara durante 2 segundos y se detendrá.

11. Inserte un casete con la protección contragrabación en ambos lados.

12. Presione la tecla TUNE/TIME ADJ ^ (antesde la función TPS); la cinta se detendrá auto-máticamente.

13. Presione la tecla REC/STOP; la cinta no semoverá.

14. Presione la tecla TUNING MODE para cam-biar el código de error. Si existen varios erro-res en la operación del sistema, el código deerror cambiará conforme se vaya oprimiendola tecla TUNING MODE. En caso de no existirerrores en su operación, la letra T seguiráviéndose en el exhibidor.

15. Presione la tecla TAPE, DECK 1/2 para se-leccionar el reproductor 1.

16. Repita desde el paso 7 hasta el paso 14.17. Para borrar los códigos de error, presione la

tecla TUNING MODE durante 5 segundos has-ta que el exhibidor indique clear durante 1segundo; cambie nuevamente a T.

18. Para salir del modo de autodiagnóstico sim-plemente oprima la tecla del POWER.

Sabemos que de nada sirve conocer la forma deentrar al modo de autodiagnóstico si no se co-nocen los códigos de error; por tal motivo, en latabla 1 se indican todos los códigos existentespara el reproductor de cinta. Por últimoconvieneseñalar que dichos códigos de error varían entremodelos y marcas de reproductores de audio.

Tabla 1

RORREEDSOGIDOCEDNOICPIRCSED

etesacledomsinacemledeuqolblenesodatcetedserorrE

.oN rorrElenerorrE

yalpsidamelborP

1 iccetedodomWS ó rorreedn 10HicarepoalneallaF ó etesacledomsinacemledn

odomedrotpurretnileneotiucricotrocosotcatnocsolneallaF)179S,159S(

2iccetedCERHNIWS ó edn

rorre20H

icabargaL ó .elbisopseonnHNIWSrotpurretnileneotiucricotrocosotcatnocsolneallaF

.)579S,479S(CER

3 iccetedflaHWS ó rorreedn 30HiccudorperaL ó .azilaeresonn

,259S(flaHrotpurretnileneotiucricotrocosotcatnocsolneallaF)279S

4 eslupleeR 10F.eneitedesorepetnemaregilaznavaatnicaL

)179CI,159CI(CIleneadatcetedse;eterracledoslupleneallaF

5 lamronaSPT 20FcnufalrazilaeraavonetesacledkcedlE ió .SPTn

iccudorperrodacifilpmaCIleneallaF ó icabarg/QEn ó .)106CI(n


REPARACION DE

MONITORES

PARA PC

REPARACION DE

MONITORES

PARA PC

Primera de dos partes


La reparación de una computadorapersonal suele ser muy sencilla, debido

a su arquitectura modular; si, porejemplo, una unidad de disquete

comienza a manifestar problemas,resulta más fácil y económico

cambiarla por una nueva que tratar derepararla; sin embargo, existe un

elemento en la PC cuya importancia ycosto es tan alto que en caso de quefalle sí resulta conveniente tratar de

rescatarlo: el monitor. En este artículotrataremos los conceptos básicos

necesarios para el servicio a estosperiféricos de salida, suponiendo que

el lector tiene ya los conceptosinformáticos requeridos y que conoce

el papel de la tarjeta de video.

Estructura interna de un monitor acolor VGA típico

Quienes están acostumbrados a dar servicio ymantenimiento a aparatos electrónicos (televi-sores, videograbadoras, reproductores de CD)seguramente encuentran que la estructura inter-na de un monitor de computadora es sorpren-dentemente sencilla. Pero esta sencillez aparenteguarda en su interior circuitos de alta tecnolo-gía, capaces de enfrentarse a situaciones extre-mas, como veremos a continuación.

Todos sabemos que un televisor y un monitorde computadora son aparatos similares (figura1). Esta semejanza no es gratuita, ya que el ele-mento principal de despliegue de imágenes esel mismo en ambos aparatos: un cinescopio en


color de alta resolución. Mas si abrimos un mo-nitor, encontraremos un panorama interno bas-tante despejado, distinto a la complejidad quecaracteriza a los televisores comunes.

La razón principal de esto es que un monitorya recibe de su tarjeta de video una serie de seña-les “pre-digeridas” (figura 2); esto es, que dentrodel monitor prácticamente no hay que efectuarninguna operación compleja de demodulación,conversión, cálculo, etc.; el aparato simplemen-te recibe sus señales R-G-B, y las amplifica; tam-

bién controla el brillo y el contraste, y las envíaal cinescopio. Por otro lado, de la tarjeta de vi-deo también se reciben ya los pulsos de sincro-nía horizontal y vertical; así que estas señalessólo deben enviarse a su etapa respectiva, hastafinalmente producir los barridos necesarios parala exploración total de la pantalla.

Con esta descripción, seguramente ya tieneuna idea muy aproximada de la sencillez de laestructura interna de un monitor. En la figura 3se muestra el diagrama a bloques típico de loscircuitos que podemos encontrar dentro de unaparato de estos.

En el extremo izquierdo del diagrama encon-tramos el cable que llega desde la tarjeta de vi-deo, y del cual se obtienen directamente las se-ñales análogas que corresponden a los nivelesde rojo, verde y azul (señal RGB). Estas tres lí-neas pasan por un proceso de manejo de color,en donde se les da la forma y amplitud adecua-das para su despliegue; aquí pueden modificarseaspectos como el brillo, el contraste y la tonali-dad de la pantalla (en aquellos monitores queasí lo permitan). Una vez que han pasado poreste bloque, las tres señales se dirigen hacia losamplificadores de color, en donde se les da laamplitud adecuada para aplicarse directamentea los cátodos del cinescopio. Con esto terminael trayecto de las señales de video dentro delmonitor; y como ha podido apreciar, el caminoque se sigue es muy directo y con pocas escalas.

Justamente hablando del cinescopio, cabepuntualizar que es, por mucho, la parte más im-portante en la estructura de un monitor; se trata

Figura 1

Figura 1

RojoVerdeAzulH-syncV-sync


del elemento que finalmente convierte losvoltajes de las señales RGB en información lu-minosa en la pantalla. Podemos decir, de hecho,que la estructura interna de un tubo de imagenempleado en monitores de PC es casi idéntica ala de los televisores comunes, por lo que noahondaremos en el tema.

Por otra parte, las señales de sincronía pasanpor un proceso similar al que se tendría en untelevisor a color moderno: los pulsos de sincro-nía vertical se envían a un oscilador local, endonde se genera la señal de diente de sierra ne-cesaria para producir los campos magnéticos quedesviarán verticalmente a los haces electróni-cos. Una vez generada dicha señal, pasa a uncircuito amplificador de potencia, y de ahí se ali-menta una corriente pulsante a los yugos dedeflexión; así habrá concluido el proceso de laseñal V-Sync.

De manera simultánea, la señal H-Sync esrecibida por el bloque correspondiente, en cuyointerior se generan también las rampas necesa-rias para la exploración horizontal de la panta-lla. Esta señal se aplica a un circuito excitador,que amplifica su valor a una amplitud adecuadapara conseguir el correcto encendido y apagadodel transistor de salida horizontal; éste se en-carga de hacer circular por los yugos horizonta-les una corriente elevada, a fin de garantizar ladesviación lateral de los haces electrónicos. Almismo tiempo, a este transistor de salida hori-zontal se encuentra conectado un transforma-dor de alto voltaje o fly-back, prácticamente idén-tico a los empleados en televisión; como

imaginará, su labor es la misma: producir el vol-taje superior a 20,000V necesario para la correctaoperación del cinescopio; además, de él se ex-traen algunas líneas de alimentación secunda-rias, y la señal de referencia que se requiere parala operación del circuito ABL.

Todos los circuitos que acabamos de especi-ficar son alimentados por una fuente de poder,que toma la energía de la línea de alimentacióny la transforma en los voltajes adecuados parala operación total del aparato; a su vez, sus pro-cesos internos son regulados por un bloque decontrol de sistema general.

Y puesto que con lo anterior hemos termina-do de describir el diagrama a bloques general deun monitor típico, comenzaremos ahora la ex-plicación de un método muy efectivo para el ais-lamiento y la corrección de fallas.

Herramientas e instrumental necesariospara el servicio a monitores de PC

Antes de iniciar la descripción del método dedetección de fallas, veamos cuáles son los ins-trumentos y herramientas adecuados para darservicio a estos modernos aparatos (figura 4):

1) Computadora PC armada y funcionando. Nopodemos comprobar adecuadamente el fun-cionamiento de un monitor de computadora,si no contamos con una PC armada y funcio-nando de forma adecuada como fuente deseñal de despliegue. Aunque no es impres-cindible contar con una máquina de última

R

G

B

V-Syn

H-Sync

Manejode

color

Amplificadores de color

TCR

OsciladorV

OsciladorH

HDrive

SalidaV

Yugo V

Yugo H

SalidaH

FBT

HV

Fuente de poder Syscon

Figura 3


tecnología, sería conveniente que el sistemade pruebas fuera capaz de ejecutar Windows98; así aseguraríamos una prueba correcta de,por ejemplo, la respuesta del aparato a lasdistintas resoluciones y profundidades de co-lor empleadas por el ambiente de trabajoWindows.Un aspecto en el que especialmente debe po-nerse más atención, es en el tipo de tarjetade video que se utilice; ésta debe poseer me-moria suficiente para el manejo de altas re-soluciones con gran profundidad de color (sibien una tarjeta capaz de soportar 1024 x 768a 16.7 millones de colores suele ser suficien-te, conviene disponer de una que pueda des-plegar un mayor número de puntos). La má-quina debe estar complementada por diversospatrones de video: señal de barras, cuadrícu-la, puntos, campos de color rojo, verde, azuly blanco, etc. Y si acaso no pudiera conseguiralguno de los distintos programas que gene-ran estas señales, siempre puede crear suspropios patrones con la ayuda de un progra-ma de dibujo como Paint Shop Pro.

2) Indispensable para el servicio a monitores, esel multímetro digital. Como sabemos, esteaparato sirve para medir las condiciones

operativas de los distintos componentes deun circuito: voltaje, corriente y resistencia.

3) Otro instrumento necesario para el servicio amonitores es el osciloscopio, con el cual po-demos rastrear el trayecto de las distintas se-ñales a través de sus circuitos. En su panta-lla, este aparato nos permite ver formas deonda; por eso resulta ideal para observar lastransformaciones y posibles defectos en unaseñal dada, con el propósito de detectar cual-quier bloque defectuoso.

4) Sin ser un aparato estrictamente indispensa-ble, se recomienda tener un medidor de fre-cuencias; recuerde que existen ciertas osci-laciones y señales que deben trabajar dentrode un rango muy estrecho de frecuencia; cual-quier corrimiento fuera de su valor nominal,se traduce en problemas en el monitor.

5) Por supuesto, todo taller de servicio electrónicodebe disponer de herramientas comunes comodestornilladores, pinzas, cautín y equipo de sol-dadura, bobina demagnetizadora, etc. En rea-lidad, como ya se dijo anteriormente, el ser-vicio a monitores no dista mucho de lo quees la reparación de televisores comunes; porlo tanto, el servicio a unos u otros puede ha-cerse utilizando las mismas herramientas.

Figura 4


6) No menos importantes, son los manuales deservicio de las marcas y modelos de monitoresmás comunes. Esta información sirve comoguía para reparar casi cualquier monitor, yaque los circuitos integrados básicos para elmanejo de las distintas señales en estos dis-positivos se repiten constantemente entre losdistintos fabricantes.

Si cuenta con todo esto, el servicio a monitoresde PC le resultará relativamente sencillo; y mástodavía, si sigue el método de detección de fa-llas que a continuación describimos.

Método de detección de fallas

Los monitores de plataforma PC han evolucio-nado tanto en los últimos años, que incorporanprestaciones antes inexistentes. Esto puede crearconfusión entre algunos usuarios, sobre todo sidespués de algún periodo de inactividad en sucomputadora súbitamente el monitor se apaga(por ejemplo, puede darse el caso de que al es-tar “bajando” un archivo muy grande de Internet,de repente desaparezca la imagen); también esposible que un monitor presente un desplieguedefectuoso, a pesar de que todos sus circuitosinternos estén perfectamente; etc.

Por todas estas razones, el diagnóstico de fa-llas en monitores de PC se complica ligeramen-te; de cualquier forma resulta más sencillo queel método que tiene que seguirse para aislar pro-blemas en un televisor común.

Veamos cuáles son los pasos lógicos a seguiren el diagnóstico a un monitor de computadora.

Fuente de poderPara toda persona relacionada con la electróni-ca, resulta obvio que el primer elemento quedebemos revisar es la fuente de poder (figura 5);no olvidemos que es en este bloque donde seproducen los voltajes necesarios para la correc-ta operación de los circuitos de un monitor.

En monitores de PC, las fuentes de poder sonde tipo conmutado; o sea, que su estructura esligeramente más compleja que la de las fuentesreguladas simples, a las que estamos acostum-brados.

En la figura 6 se muestra el diagrama a blo-ques de una fuente conmutada típica. Observeque, conectado directamente a la línea de ali-mentación (por lo general después de un fusiblede protección y un transformador de filtrado),se encuentra un puente de diodos que rectificadirectamente el voltaje de línea de AC. Esta ten-sión se filtra por medio de un condensador dealta capacidad y voltaje, ya que en su salida ten-dremos un voltaje de alrededor de 175V (para elcaso de una línea de alimentación de 115Vac);esta misma tensión se aplica al primario de untransformador de switcheo (figura 7), a travésde un dispositivo conmutador que se enciende y

Oscilador

AC

Filamentos

5V

12V

45V

B+(≈80V)

Figura 5

Figura 6


se apaga rápidamente, excitado por un circuitooscilador (figura 8).

En el extremo secundario los voltajes induci-dos en los embobinados se rectifican y filtran, afin de obtener finalmente los voltajes de DC ne-cesarios para la operación del monitor. De for-ma típica, estas tensiones son: una línea B+ dealrededor de 80-90Vdc, una línea de 45Vdc parala excitación de la salida vertical, un voltaje paraalimentar circuitos de manejo de señal análogade 12Vdc, una línea de 5Vdc para la alimenta-ción de los circuitos digitales, y el voltaje que serequiere para encender los filamentos de loscátodos del cinescopio. Adicionalmente, y paraque efectúe la labor de auto-regulación caracte-rística de este tipo de fuentes, se toma una refe-rencia de alguno de los voltajes de salida y seenvía de vuelta al extremo primario a través deun optoacoplador conectado al circuito osciladorque enciende y apaga al dispositivo conmuta-dor principal (figura 9); con esto, cuando eloscilador se “percata” de que el valor de voltaje

en su salida está fuera de especificaciones, mo-difica sus condiciones operativas para corregirel desperfecto.

En monitores más modernos, se ha añadidoun bloque adicional de control. Además de estaren comunicación estrecha con el circuito princi-pal de sistema de control, este bloque se encar-ga de colocar al monitor en sus distintos modosde operación según las normas EPA (agencia deprotección al ambiente en Estados Unidos); yademás tiene la responsabilidad de apagar elmonitor luego de un determinado lapso en queel usuario no dé órdenes (lo cual redunda enahorro de energía).

Entonces, cuando llegue a su taller un moni-tor con problemas, lo primero que debe com-probar es la operación de la fuente de poder; pri-meramente verifique la existencia de la tensióninicial de alrededor de 170Vdc; compruebe laoscilación del circuito excitador y el encendidoy apagado del conmutador; revise los voltajesde salida, y en caso de que estén fuera de espe-cificaciones revise la realimentación desde lossecundarios; finalmente, compruebe la correctaoperación del circuito de control. Si todo estofunciona con normalidad, podemos estar razo-nablemente seguros de que el problema se en-cuentra en algún otro punto del aparato.

Control de sistema (syscon)El siguiente bloque que hay que revisar durantela tarea de diagnóstico, es el control de sistemao syscon; este circuito supervisa de manera es-

Figura 7

Figura 8

Figura 9


trecha el funcionamiento de casi todos los blo-ques dentro del monitor.

Cabe señalar que en monitores antiguos estebloque prácticamente no existía, porque se tra-taba de aparatos totalmente análogos, con peri-llas para controlar prácticamente todos los as-pectos operativos del mismo. Pero a la fecha,cuando quedan muy pocos monitores que no sonde tipo digital (es decir, que no cuentan con unabotonera frontal para controlar el brillo, contras-te, apertura, posición, etc.), el syscon es un ele-mento completamente indispensable.

El corazón del syscon es un microcontrola-dor (figura 10), el cual posee en su interior unmicroprocesador de baja potencia, rodeado porelementos auxiliares (puertos de entrada y sali-da, circuitos temporizadores, memorias RAM yROM, etc.); y como todo este conjunto vieneencapsulado en un circuito integrado sencillo yde bajo costo, los fabricantes han podido incor-porarlo a sus diseños sin que repercuta dema-siado en el precio al público.

Para comprobar el correcto funcionamientode este bloque, primero hay que asegurarse deque esté recibiendo su voltaje de alimentación ysu referencia de tierra (figura 11); si carece deéstos, el circuito quedará completamente ino-perante. A continuación, verifique la existenciade señal de reloj, indispensable para la opera-ción de cualquier circuito de control digital; en-seguida compruebe la operación del circuitoreset (para lo cual simplemente debe aplicar unpequeño pulso en BAJO a la terminal correspon-

diente del micro). Si hasta aquí todo va bien, esel momento de comprobar sus entradas y sali-das, así como su comunicación con el resto delos circuitos.

Presione las teclas del panel frontal, y com-pruebe que las órdenes efectivamente lleguenal CPU; en caso afirmativo, verifique que a susalida aparezca una serie de instrucciones quese encargarán de llevar a cabo la acción quesolicitamos en el panel; revise cuidadosamenteque exista un intercambio de datos entre el CPUy su memoria EEPROM (debido a que losmonitores modernos ya emplean circuitosdigitales de control, es necesaria la presencia deuna memoria de este tipo para que “guarde” laspreferencias del usuario en cada uno de susmodos de operación). Este punto es de funda-mental importancia, ya que una memoriaEEPROM en mal estado puede provocar que elmonitor presente imagen defectuosa o que sim-plemente “se niegue” a trabajar (igual que comoocurre con los televisores modernos).

Si hasta aquí no ha habido problema, casi po-demos estar seguros de que el microprocesadorno es la fuente de la falla; en consecuencia, po-demos concentrarnos en los bloques siguientes.

Etapa de sincronía horizontalPodría pensarse que una vez descartados la fuen-te y el microcontrolador, lo primero que tendría-

Figura 10

Micro

contr

olado

r

CLK

RESET

VCC

RST

EEPROM

Manejo color, fuente,etapa V, etapa H, etc.

Figura 11


mos que hacer es comenzar a rastrear las seña-les de color dentro del monitor; pero es mejorcomenzar por la etapa de sincronía horizontal(figura 12), debido a que en su salida encontra-mos al transformador de alto voltaje (mismo queen aparatos modernos se utiliza como una es-pecie de fuente auxiliar, donde se generan algu-nos voltajes necesarios para la operación delaparato).

Como ya se mencionó, los pulsos de sincro-nía horizontal llegan directamente desde la tar-jeta de video; es decir, sólo hay que hacerlos lle-gar al oscilador horizontal, generar las rampas,enviarlas al excitador H y finalmente alcanzar lasalida H (figura 13), en donde están conectadostanto el yugo de deflexión como el fly-back (fi-gura 14).

Con el fin de comprobar el correcto funcio-namiento de esta etapa, es conveniente utilizarun osciloscopio para rastrear la evolución de laseñal H (aunque la medición directa de la señalen el colector de la salida H está prohibido, amenos que cuente con una punta especial de altovoltaje). Ponga especial atención a las posiblesdeformaciones de la señal H en cualquiera desus puntos, ya que cualquier variación en ellapuede traducirse, por ejemplo, en flicker (un par-padeo muy molesto para el usuario) o en panta-llas que no se abren del todo. Compruebe igual-mente que todos los voltajes que salen delfly-back están correctos, y ponga mucho cuida-do en el circuito ABL; cualquier falla en esta sec-ción, puede bloquear por completo la operaciónde la etapa H (y por consiguiente a todo el moni-tor).

Algo que conviene mencionar en la etapa ho-rizontal de un monitor moderno, es que, a dife-rencia de los circuitos equivalentes en un televi-sor, que siempre trabajan a la misma frecuencia,la velocidad de operación de la etapa H en un

H-Sync

Oscila-dor H

HDrive

HOUT

B+

Yugo H

HV

B+

ABL

Etapa H

Figura 12

Figura 13

Figura 14


monitor varía considerablemente; esto, depen-diendo del modo de despliegue de informacióny la resolución gráfica empleada (es normal en-contrar etapas H cuya frecuencia oscila entre 35KHz y 75 KHz). Es muy recomendable que con-sulte en el manual de servicio del aparato lasfrecuencias de operación normales para cadamodo de despliegue, para que pueda comprobarel buen funcionamiento del circuito.

Etapa de sincronía verticalSi ya comprobó adecuadamente la operación dela etapa H del monitor, revise ahora el funciona-miento de la etapa V (figura 15). En compara-ción con el bloque H, el manejo de los barridosverticales es sorprendentemente sencillo; así queno le costará mayor trabajo rastrear las distin-tas señales dentro de esta sección, y detectarcualquier anomalía desde la entrada de los pul-sos V hasta la generación de los barridos V quese envían hacia los yugos.

Manejo de colorHemos dejado al final la etapa de manejo de co-lor (figura 16), debido a que un error en ella nobloquea la operación general del sistema (pro-blema que sí pueden generar todos los demásbloques); en el peor de los casos, nos enfrenta-remos a un monitor que enciende, que tiene ras-tro en pantalla, pero que carece de informaciónde video.

Para diagnosticar esta etapa, basta con utili-zar un osciloscopio con el fin de hacer un ras-

Figura 15

Figura 16

treo desde la entrada de la tarjeta de video hastala salida de los amplificadores de color; el obje-tivo es comprobar que la señal no sufra defectoso se pierda en un momento determinado (figura17). En caso de que las tres señales se perdieran,es muy probable que la falla no se encuentre enla etapa de manejo de color, sino en el syscon;puede ocurrir que esté aplicando un video-MUTEpermanente, o que en él se haya desprogramadola EEPROM (con lo que todos los valores opera-tivos de la sección se habrán perdido).

En el remoto caso de que efectivamente estéfallando el integrado de manejo de color, no hayrazón para preocuparse demasiado; por lo gene-ral se trata de un circuito estándar que fácilmentese consigue en el mercado; si no lo encuentra,acuda a los llamados “deshuesos”, (ya que estoscircuitos presentan un bajo índice de fallas).

CinescopioHemos dejado al final el aspecto del cinescopio(figura 18), en el entendido de que se considerafalla en este dispositivo, por ejemplo, una más-cara de sombras magnetizada, errores en pure-za y convergencia, fallas en el enfoque, etc. Y envista de que estos problemas pueden eliminarsea través de métodos ya conocidos por todo téc-nico en servicio electrónico, no abundaremos enel particular.

Si llega a encontrar un cinescopio defectuo-so, lo más recomendable es sugerir al cliente queadquiera un nuevo monitor; el motivo es quecomo estos dispositivos son de alta precisión,


generalmente no quedan bien cuando son “re-parados” (además, el costo de un cinescopionuevo es casi igual al de un nuevo monitor). Sólosi el cliente está dispuesto a hacer el gasto, tratede conseguir un cinescopio de las mismas ca-racterísticas del original; en caso contrario, lacalidad del despliegue sufrirá un menoscabo muyapreciable.

Como ha podido apreciar, los pasos para de-tectar fallas en monitores están perfectamenteestructurados, y van desde aquellos bloques que

Figura 17Señal barras R Señal barras G Señal barras B

Base

Cañoneselectrónicos

Haz rojoHaz verde

Haz azul

Ampolla al vacío

Puntos de fósforode colores (en lasuperficie internade la pantalla)

Máscara desombras

Pantalla

Banda de tensión

Banda de protección

Sellado

Aquadag

Puntos defósforo

Orificio de lamáscara desombras

Haceselectrónicos

Máscara de sombras

En esta imagen se muestra la convergencia de lostres haces en cada punto de la tríada RGB, pasandopor el orificio de la máscara de sombras.

Fotografía ampliada de un grupo de tríadas o deltasde fósforo de un cinescopio RCA convencional

Verde Rojo

Azul Figura 18

afectan directamente la operación general delsistema hasta otros que pueden presentar fallasapenas perceptibles.

Le recomendamos que practique en variasmarcas y modelos de monitores, y verá que entodos ellos los pasos a seguir son los mismos.

En el próximo número de esta revista, hare-mos una descripción más detallada del rastreode señales dentro de un monitor; también vere-mos una serie de fallas típicas resueltas y co-mentadas.


CONTROL

AUTOMATICO DE

TEMPERATURA

CONTROL

AUTOMATICO DE

TEMPERATURA

Oscar Montoya y Alberto Franco

En este artículo presentamos uncircuito de control automático de

temperatura, el cual, como es obvio,permite controlar la temperaturadentro de un rango más o menos

constante para sistemas que así lorequieran. Aprovecharemos la

oportunidad para revisar algunosaspectos de la operación de los

comparadores (utilizandoamplificadores operacionales) y de los

termistores, que permiten convertir loscambios de temperatura en cambios devoltaje. En este proyecto utilizamos un

circuito multivibrador monoestablepara activar un relevador, que es el

que finalmente activa o desactiva a losdispositivos externos (ventilador,

calefactor etc.)

Introducción

El circuito se puede utilizar en una gran varie-dad de aplicaciones; entre ellas podemos men-cionar el control de un ventilador común, endonde controla sus tiempos de encendido y apa-gado dependiendo de la temperatura ambiente.Este mecanismo se puede ajustar, incluso, entodo un sistema de aire acondicionado.

Usted podrá encontrar muchas más aplicacio-nes de este circuito de las que aquí podemosmencionar; lo importante es entender su opera-ción completa, y es por ello que empezaremosexplicando los bloques funcionales de maneraindependiente, para finalmente observar la ope-ración general de dicho circuito.


Análisis de los bloques funcionales

La figura 1 muestra el diagrama a bloques delcircuito de un control automático de temperatu-ra; las partes que lo forman son:

• Detector de temperatura (nivel alto y nivelbajo).

• Comparadores.• Referencia de temperatura (para ajuste de en-

cendido y apagado del circuito).• Generador de impulso para activar el control

de encendido.• Amplificador de salida (para el correcto mane-

jo del dispositivo de control de salida).• Dispositivo de control de salida, el cual se en-

carga de activar o desactivar el elemento o sis-tema a controlar (el ventilador por ejemplo).

Termistores

Antes de continuar con la descripción de nues-tro circuito, es importante hacer un paréntesispara describir un dispositivo en el cual es la basepara hacer automático el control de temperatu-ra: el termistor.

El termistor es un tipo de semiconductor dedos terminales que funciona como un transduc-tor de tipo temperatura-resistencia (el transduc-tor es un dispositivo que convierte fenómenos

físicos, como presión, temperatura, luz etc., enseñales eléctricas). Es realmente muy sencillo yfácil de aplicar; y aunque no es tan popular comootros dispositivos semiconductores, es igual deeficiente si se le sabe utilizar.

Este componente tiene una amplia gama deaplicaciones que abarca desde el control y la me-dición de temperatura, hasta la regulación decircuitos electrónicos, como en el caso que tra-tamos. Para comprender mejor cómo se logra elcontrol por medio de este dispositivo, haremoslas siguientes consideraciones:

1) La corriente que circula por cualquier conduc-tor está afectada, de uno u otro modo, por latemperatura.

2) Así, en un voltaje determinado, la corrienteque circula por algún conductor a una tem-peratura de por ejemplo 100 grados centígra-dos, será apenas tres cuartas partes de la co-rriente que fluiría por el mismo conductor a25 grados centígrados.

3) Con esto podemos afirmar que un aumentode 75 grados centígrados, origina un incremen-to de 1:3 veces la resistencia del conductor.

4) Debido a esto, todo material conductor tieneuna constante llamada “coeficiente de tem-peratura de resistencia”, que indica qué tantocambia la resistencia del material con la va-riación de la temperatura.

Nivel alto

Detector de temperatura(transductor)

ComparadorGenerador de

pulsos de disparo

Ajuste de temperatura

Amplificadorde salida

Dispositivo decontrol externo

Detector de temperatura(transductor)

Nivel Bajo

Diagrama a bloques del sistema de control automático de temperatura

Figura 1


Una de las formas en que se puede utilizar untermistor es como divisor de voltaje, ya quela variación de voltaje es inmediata con la va-riación de la resistencia del termistor; y es pre-cisamente este principio el que se utiliza eneste proyecto.

Como ya comentamos, este dispositivo es rela-tivamente sencillo. La resistencia varía en unvalor conocido (dato proporcionado por el fa-bricante). La mayoría de los termistores tienenun “coeficiente negativo de temperatura” (NTC:negative temperature coefficient), pero tambiénhay los que tienen “coeficiente positivo de tem-peratura” (PTC).

Aun cuando el termistor se considera comouna resistencia, lo que lo distingue de estos dis-positivos es el material del cual está hecho.

Las resistencias normalmente contienen car-bón, mientras que los termistores están hechosa partir de elementos como el cobalto, níquel,etc.

Para utilizar este tipo de componentes y po-der incorporarlos en nuestro circuito, debemosconocer las características del termistor quemarca el fabricante. Esto no siempre es posible,debido a que en los sitios donde se venden es-tos componentes, o no tienen estas hojas, o losvendedores no se toman la molestia de buscarentre sus catálogos la información; así que esmejor tomar un camino alternativo.

En la figura 2 se muestra el símbolo del termis-tor en sus dos posibilidades, las de caldeo indi-recto y de caldeo directo; estos últimos son losque encontramos normalmente en el mercado.

Características del termistor

• Resistencia en frío. Indica la resistencia medi-da a una temperatura ambiente normal (25 gra-dos centígrados por ejemplo). Pero si se va atrabajar a una temperatura distinta, entoncesdeberá medirse la resistencia que presenta estedispositivo a esa temperatura.

• Resistencia en caliente. Podemos determinaresta resistencia al generar una variación detemperatura mediante algún elemento calefac-tor. Para un dispositivo NTC, la resistencia en

caliente es menor que la resistencia en frío,mientras que para un elemento PTC, la resis-tencia en caliente es mayor que la resistenciaen frío.

• Resistencia en función de la temperatura. Es lacaracterística que presenta normalmente el fa-bricante, en forma de una gráfica como la mos-trada en la figura 3.

Símbolo de un termistor

a) De caldeo directo

b) De caldeo indirecto

Termistor

Elemento calefactor

Se le llama “de caldeo directo“, porque la temperatura queincide sobre el termistor es la del medio ambiente.Se le llama “de caldeo indirecto“, porque el caldeo (aplicación de calor) es producido principalmente por un elemento calefactor eléctrico incorporadodentro del termistor.

Figura 2

10M

1M

100K

10K

1K

100

10

1

-100 0 100 200 300

Gráfica característica típica de resistencia-temperaturaen un termistor NTC.

Re

sist

en

cia

(Ω

)

Temperatura (ºC)

Figura 3


84

6 2 7

1

47K

R9 D

1

0.01µ

Fd

R11

R10

+ 1

2V

A la

car

ga(R

L)

+ -

R19

R20

D5

Q2

BC

547

Rel

evad

or2

P2T

12

V

Dia

gra

ma

esq

uem

átic

o g

ener

al

355

5

+ -

VC

C

TR

2(N

TC

)

+12

V+ -

TR

1(N

TC

)

+12

V

1.5K

4.7K

Q1

330Ω

R7

R1

R2

47

KΩ

47

KΩ

47

KΩ

VR

11

0KΩ

47

KΩ

47

KΩ

1.5

KΩ

47

KΩ

R3

R43 2

4

1

11

A

5.1V

C1

1N40

01

100µ

Fd

25V

1.5K

4.7K

R12

1.5K

R13

4.7K

D3

5.1V

1N40

01

Q4

SL1

00

Q3

BC

547

D4 5.1v

A,B

: LM

324

R14

R15

R16

R18

R17

VR

210

K

47KΩ

47KΩ

5 6B

7

1.5K

4.7K5.

1V

Fig

ura

4


Operación del circuito

Con las ideas básicas sobre la operación de loselementos ya descritos podemos analizar demanera completa el circuito.

En la figura 4 se muestra el circuito propues-to para el control automático de temperatura,donde podemos identificar con facilidad los di-ferentes bloques que se proponen en el diagra-ma que se presentó antes. Este circuito requierede una alimentación de 12 volts regulados (estose puede lograr mediante un regulador 7812).

La primera etapa del circuito, constituida porlos divisores de voltaje formados por las resis-tencias de R1 a R4; por el potenciómetro VR1 yel termistor, componen el detector de tempera-tura. En la figura 5A se muestra esta etapa aisla-da junto con el comparador para una mejor com-prensión.

Como podemos apreciar, las resistencias R1a R4 son del mismo valor, dejando la posiblevariación en el valor de salida (hacia los compa-radores) al potenciómetro y al termistor.

El potenciómetro VR1 sirve, como se podrá darcuenta, para ajustar el valor de referencia paraque el termistor funcione con su temperatura enfrío. Este valor del potenciómetro es susceptiblede cambio, ya que el termistor puede tener un

valor en frío tal, que el potenciómetro no alcan-ce a compensar este valor de resistencia.

Con algunos cálculos sencillos podemos de-terminar, por ejemplo, si aumenta la resistenciadel potenciómetro, el voltaje de referencia au-menta; por el contrario, si la resistencia dismi-nuye, también lo hace el voltaje de referencia(figura 5B).

El termistor tiene un coeficiente negativo deresistencia, lo cual indica que a mayor tempera-tura, menor resistencia. Con esto podemos con-cluir que si aumenta la temperatura, disminuyela resistencia y el voltaje de referencia y si, porel contrario, disminuye la temperatura, la resis-tencia aumentará provocando también un incre-mento en el voltaje de referencia (terminal ne-gativa del comparador).

Inicialmente este circuito se encuentra a tem-peratura normal (ambiente de operación normal,por ejemplo, 20 grados centígrados); la salida delos comparadores es cero, esto es, tiene un ni-vel de salida BAJO. Al momento en que seincrementa la temperatura, los valores en la en-trada de los comparadores varían, sobre todo enlas entradas de referencia negativas que son lasque están conectadas a los termistores. Esta va-riación de temperatura provoca una conmuta-ción en la salida del comparador (el intervalo

+12V

R2R1

R3 R4

VR1 TermistorNTC

+12V

+

-

+12V

47KΩ

47KΩ

VR1

RREF

VREF

Salida

Si VR1=10KΩ

i = 12V47K+47K+10K

= 12V104KΩ

VRE F= iRREF= ( ) ( 57KΩ)12V104KΩ

VREF ≈ 6.58V

Si VR1 = ØΩ

VREF = 6V

A B

RREF= Resistencia equivalente dereferencia

RREF= 47KΩ +VR1

Figura 5


para que se dé la conmutación se ajusta con elpotenciómetro VR1).

La siguiente etapa utiliza la salida del com-parador para trasladar esta conmutación haciael monoestable (figura 6).

Cuando la salida del comparador es BAJA, eldiodo zener no se polariza, por lo que el transis-tor Q1 está apagado manteniendo la salida de laetapa en estado ALTO (1 lógico).

Por el contrario, si la salida del comparadores ALTA, el diodo zener se polariza, con lo queprovoca que el transistor llegue a su estado desaturación y por lo tanto de conducción.

Esta configuración del transistor es un inver-sor; debido a esto, la salida es virtualmente co-nectada a tierra, así que ésta tiene un estadoBAJO (0 lógico).

El diodo zener se utiliza para garantizar queel transistor se mantenga en los estados de sa-turación y corte, es decir, para estar en funciónde encendido y apagado.

Esta salida, como ya analizamos, es la salidainversa del comparador; es la que activa al cir-cuito monoestable hecho con un temporizador555 (figura 7). La forma en que está conectadoeste circuito hace que no sólo dependa de laconstante de tiempo normal en este tipo de cir-cuitos (T = 1.1 x R9 x C1), sino que también de-penda del estado en que se encuentra el compa-rador B (terminal 7 de LM324). Inicialmente,

cuando el circuito está encendido con la tempe-ratura normal, las salidas de los comparadoresA y B, así como la salida del monoestable, sonBAJAS. Con esto, el transistor T3 está apagado yprovoca que T4 esté encendido; por lo tanto, lacarga está conectada a la fuente de alimenta-ción.

Al incrementarse la temperatura se genera undisparo en el monoestable que proviene desdeel comparador vía Q1. La salida del monoestable(terminal 3 del 555), tiene entonces un nivelALTO, lo que resulta en una conducción del tran-sistor Q3 y provoca que Q4 esté en corte. En estemomento los interruptores se abren, por lo queel relevador desconecta la carga de la fuente dealimentación. El circuito monoestable mantieneese estado y tiene salida sólo cuando la tempe-ratura cae por debajo del nivel bajo de tempera-tura determinado por el comparador B, el cualdebe cambiar a BAJO y nuevamente encender lacarga (conectar a la fuente de alimentación).

Es importante insistir que el primer compa-rador se ajusta (mediante VR1) para la tempera-tura en la que el dispositivo a controlar (un ven-tilador, por ejemplo) está conectado. Alincrementar este nivel de temperatura, el dispo-sitivo se desconecta.

La carga se vuelve a conectar hasta que latemperatura cae a un nivel de temperatura dereinicio determinada (ajustada) por el compara-dor B.

En la figura 8 se presenta el diseño de la ta-blilla de circuito impreso, tanto del lado de loscomponentes como del lado de la soldadura.Aquí es importante mencionar que puede variareste diseño en lo que se refiere al relevador, yaque en ocasiones se encuentran relevadores condiferentes asignaciones de terminales; pero cree-mos que no será difícil resolver esta situaciónpor nuestro lector. Todos los demás elementosse colocan en la posición indicada, y sólo se debetener cuidado con la polaridad de diodos ycapacitores, así como con la disposición de lostransistores. Los termistores no tienen polaridad,ya que se comportan como una resistencia.

Finalmente, debe tener cuidado con la colo-cación de los chips. La forma en que se marcanen la figura es la “posición frontal”, es decir la

Vref 1

Vref 2

Vcc

+

-

LM 324

R51K

5.1K

R6

5.1V

D2

R7

+12V

330Ω

Salida

Q1

BC547

Etapa de disparo del monoestable

Figura 6


terminal 1 del chip se encuentra en la parte infe-rior izquierda del rectángulo marcado para elrespectivo circuito. Físicamente se observa unpunto a la altura de la terminal 1, viendo el chipdesde arriba.

Aplicaciones

El circuito que acaba de analizarse podemosconectarlo, por ejemplo, en algún sistema de ca-lefacción que debe mantener la temperatura am-

8 4

6

2

7

1 5

8

47K R9

Disparo

D1

C1 0.01µFdR11

R10

+ Vcc

A la carga

Vcc

+

-B

R19

R20

D5

Q2

Interruptores delrelevador DPDT

Etapa del circuito monoestable y Etapa de salida

9 Resistencias 47KΩ5 Resistencias 1.5KΩ4 Resistencias 4.7KΩ2 Preset 10KΩ2 Termistores NTC4 Diodos Zener 5.1V3 Transistores BC5471 Transistor SL1002 Diodos IN40011 Capacitor 100µfd 25v1 Capacitor 0.01µFd

R12

D3

R13

D4

Q3

D6

Q4

Figura 7

biente dentro de un intervalo bien definido detemperatura.

Además, si se requiere, en lugar de controlaralgún dispositivo calefactor, se puede conectaralgún tipo de alarma, incluso con el mismorelevador. Así construimos una alarma contra in-cendios.

En realidad, es cuestión de adaptar este cir-cuito a las necesidades específicas, ya que esmuy estable gracias a los componentes y confi-guraciones utilizadas.


R2

TR1Termistor 1TR2 Termistor 2VR1 Presets 100kVR2

Impreso (lado componentes)

Impreso (lado soldadura)

VR1

TR1

VR2(+) (-)

Relay

555

C-+

LM324

Figura 8

También, para despertar su curiosidad, hemosde decirle que mediante termistores se puedenconstruir tanto termómetros como medidores deflujo de algún líquido (incluso gases). ¿Y por quéno un trabajo un poco más detallado pero nomenos eficiente?: se pueden usar comocompensadores para la polarización de transis-tores, sobre todo de potencia, los cuales modifi-can sus características con la variación de tem-peratura, de ahí la importancia de compensar enla polarización.

En realidad, estos circuitos los encontramoscon mucha frecuencia, pero la mayoría de lasveces pasan desapercibidos. Basados en estediseño podemos hallar un número ilimitado deaplicaciones con ciertas variaciones que no cam-biarán su configuración principal. El análisisbasado en bloques funcionales o etapas permitetanto la comprensión más clara, como la posibi-lidad de sustituir alguna de estas etapas de acuer-do con a las necesidades específicas de algunaotra aplicación.


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