saber electrónica n° 281 edición argentina

8/10/2019 Saber Electrónica N° 281 Edición Argentina

http://slidepdf.com/reader/full/saber-electronica-n-281-edicion-argentina 1/84



SECCIONES FIJAS

Sección del Lector 80

ARTICULO DE TAPA

El servicio técnico a las cámaras digitales. Una cámara fotográfica digital por dentro 3

TECNOLOGIA DE PUNTA

Componentes de una cámara reflex digital 17

DESCARGA DE CD GRATUITA

CD: Domótica y automatismos para casas inteligentes 16

MONTAJES

Computadora de a bordo para autoóvil. Etapa de salida para sistema de control 27Prescaler divisor x10,100,1000 para 40MHz 31Baliza de potencia con lámpara CFL 49Generador de onda rectangular de precisión 52Alarma de caídas de piscina 55

MANUALES TECNICOS

Telefonía celular. Tecnologías 3G, 4G y WiMax 33

MICROCONTROLADORES

Curso programado de microcontroladores PICs. Manejo del ICprog 58

AYUDA AL PRINCIPIANTE

Las células Peltier 62

TECNICO REPARADOR

Pantallas planas para TV y monitores. Mediciones de tensión y corriente en tubo CCFL 67

AUDIO

Fuentes resonantes para equipos de audio. Conmutación con transistores MOSFET 74

Año 24 - Nº 281

DICIEMBRE 2010

Ya está en Internet el primer portal de electrónica interactivo.Visítenos en la web, y obtenga información gratis e innumerables beneficios.

www.webelectronica.com.ar

Ya está en Internet el primer portal de electrónica interactivo.Visítenos en la web, y obtenga información gratis e innumerables beneficios.

www.webelectronica.com.ar

I m p res ió n : I mpre s iones BARRAC AS S . A . ,Os v a ld o Cr uz 30 91 , B s . A i res , A r g e n t i n aPublicación adherida a la Asociación

Argentina de Editores de Revistas

Distribución en Capital

Carlos Cancellaro e Hijos SHGutenberg 3258 - Cap. 4301-4942

Uruguay

RODESOL SACiudadela 1416 - Montevideo

901-1184

Distribución en Interior

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



DEL DIRECTOR AL LECTOR

UN AÑO MASJUNTO A UD.

Bien, amigos de Saber Electrónica, nos encon -tramos nuevamente en las páginas de nuestra re -vista predilecta para compartir las novedades delmundo de la electrónica.

Llegamos al final de este 2010, año de muchasnovedades en el que hemos tenido que agudizar el

ingenio para que Saber Electrónica siga llegando alas manos de todos los lectores de América y esta -mos terminando con todas las ganas para seguir

presentándoles opciones para que se capacite en las diferentes ramas de esta dis -ciplina.

El balance es positivo… conseguimos que en cada región se pueda tenernuestra revista con contenidos locales, también conseguimos afianzar lazos conanunciantes que permiten que nuestros productos (CDs, videos, paqueteseducativos, libros, kits, etc.) puedan ser ofrecidos a precios muy convenientes.También firmamos convenios con Instituciones que avalan los eventos que dic -tamos en diferentes países de América y logramos producir más de 50 libros detextos y Manuales Técnicos.

Pero seguimos en deuda con la edición Argentina y por eso seguimos ha -ciendo ensayos para que mejore la calidad gráfica de nuestros artículos sin te-ner que incrementar el costo de producción. En este número, por ejemplo, en -contrará varios artículos que solamente poseen 2 colores (negro y celeste). Laidea no es quitarle “color” a las páginas sino evitar los corrimientos de tintasque muchas veces hacen ilegibles a los circuitos eléctricos; las pruebas pre l i -minares que hicimos en otras ediciones son buenas y por ello decidimos realizaresta innovación, vamos a ver el resultado y, sobre todo, cuál es su opinión (queen definitiva es la que vale). Si el resultado es el que esperamos, en el futuro loscircuitos serán impresos de esta manera y la diagramación de cada nota seguirá los lineamientos que mejor resulte para todos ustedes, nuestros lectores.

En cuanto al contenido, como siempre les digo, es mucho menos del que hu -biésemos querido entregarles dado que es imposible colocar en 80 páginas todolos que nuestros autores producen, sin embargo, vale la aclaración que podrá d e s c a rgar todo ese cont enido desde nuest ra página web( w w w. w e b e l e c t ronica.com.ar) y que si Ud. es socio seguirá recibiendo casi adiario mails para que descargue bibliografía adicional y promociones (ademásdel Newsletter mensual que tiene más de 500 páginas de electrónica). Si aún noes socio, puede hacerse gratuitamente desde nuestra web y disfrutar de todos losbeneficios. Para terminar, quiero agradecerle a Ud., lector, que nos haya acom -

pañado un año más (ya van casi 25…) y desearle en nombre de todos mis com - pañeros y el mío propio que estas fiestas que se acercan los encuentre en familia,en paz y que el año que comienza les depare lo mejor de lo mejor.

¡Felicidades y hasta el mes próximo!Ing. Horacio D. Vallejo

SABER ELECTRONICA

Director

Ing. Horacio D. Vallejo

Producción

José María NievesColumnistas:

Federico PradoLuis Horacio Rodríguez

Peter Parker Juan Pablo Matute

En este número:

Ing. Alberto PicernoIng. Ismael Cervantes de Anda

EDITORIAL QUARK S.R.L.Propietaria de los derechos

en castellano de la publicación men-sual SABER ELECTRONICA

Argentina: Herrera 761 (1295), Ca- pital Federal, Tel (11) 4301-8804 México (SISA): Cda. Moctezuma 2,Col. Sta. Agueda, Ecatepec de More-

los, Edo. México, Tel: (55) 5839-5077

ARGENTINAAdministración y Negocios

Teresa C. JaraStaff

Olga Vargas, Hilda Jara, Liliana Teresa Vallejo, MarielaVallejo, Diego Vallejo, Ramón Miño, Ing. Mario Lisofsky,

Fabian Nieves

Sistemas: Paula Mariana VidalRed y Computadoras: Raúl Romero

Video y Animaciones: Fernando FernándezLegales: Fernando Flores

Contaduría: Fernando DucachTécnica y Desarrollo de Prototipos:

Alfredo Armando Flores

MéxicoAdministración y Negocios

Patricia Rivero Rivero, Margarita Rivero RiveroStaff

Ing. Ismael Cervantes de Anda, Ing. Luis Alberto CastroRegalado, Victor Ramón Rivero Rivero, Georgina Rivero

Rivero, José Luis Paredes Flores

Atención al Cliente

Alejandro [email protected]

Director del Club SE:Luis Leguizamón

Editorial Quark SRLHerrera 761 (1295) - Capital Federal

www.webelectronica.com.arwww.webelectronica.com.mxwww.webelectronica.com.ve

La Editorial no se responsabiliza por el contenido de las notasfirmadas. Todos los productos o marcas que se mencionan son alos efectos de prestar un servicio al lector, y no entrañan respon-sabilidad de nuestra parte. Está prohibida la reproducción totalo parcial del material contenido en esta revista, así como la in-dustrialización y/o comercialización de los aparatos o ideas queaparecen en los mencionados textos, bajo pena de sanciones le-gales, salvo mediante autorización por escrito de la Editorial.



Saber Electrónica

3

A RTÍCULO DE T APA

Como todos sabemos, una cámara digital es un dispositivo electrónico utilizado con el mismo fin que una

cámara fotográfica o filmadora pero con tratamiento y almacenamiento digital de la imagen que captura.Miden la resolución de imagen en megapixeles, una de las medidas uti - lizada para valorar una cámara digi - tal. Las cámaras digitales suelen uti - lizar tarjetas de memoria para alma - cenar las imágenes, videos y sonidos que captura. Los formatos de tarjetas

de memoria más usados en cámaras digitales son los SmartMedia, los CompactFlash y los Memory Stick.Algunas cámaras, especialmente las de video, utilizan discos rígidos y/o discos ópticos para el almacenamiento. En esta edición, en diferentes secciones, expli - camos qué es una cámara digital, cómo se compone la parte física de dicha cámara,por qué el técnico debe tener conocimientos básicos de fotografía para poder darle servicio técnico a una cámara digital, qué es y cómo se compone un sensor electróni - co de imagen y cuáles son los términos usuales como diafragma, obturador, enfoque,

profundidad de campo, etc. En este artículo nos introducimos en el “mundo digital”, y damos comienzo a una serie de notas que explicarán cómo se realiza el sevicio técni - co a una cámara digital (desarme, inspección, reparación, ajuste por software y mon - taje). Por razones de espacio no podemos entregar todo el material que quisiéramos ya que la simple traducción del manual de servicio de una cámara precisa un mínimo de 200 páginas pero daremos los links para que Ud. pueda descargar de nuestra web guías de desarme y reparación, tips de búsqueda de fallas y ajustes, videos de repa - ración, manuales de servicio, etc.

Ing. Horacio Daniel Vallejo

e-mail: [email protected]



Introducción al Servicio Técnico

Esto no es el extracto de una disertación o conferencia,por lo cual debo hacer una aclaración antes de comenzar,ya que mi intención es redactar varios artículos sobre eltema. No tengo experiencia en reparación de cámarasfotográficas y por ello no me siento capacitado para res-ponder preguntas concretas sobre fallas específicas, peroa lo largo de estos últimos dos años he recabado bastanteinformación que me permite conocer cómo es una cámaradigital por dentro y qué pasos deben seguirse para sumantenimiento, reparación y ajuste. Mucha de la informa-ción que presentaremos en esta sección consiste simple-mente en la traducción literal de los manuales de serviciode determinados modelos de cámaras y los tips y consejosson sugeridos por técnicos amigos (Juan A r r e c h e a ,Rodolfo Servera Jonte, Augusto Padula, etc.) quienes gen-

tilmente comparten su experiencia conmigo para que le déforma editorial y así poder transmitírsela a todos ustedes.En concreto, creo que mi función en estos informes es

la de un periodista, ya que he investigado y recojo la infor-mación de expertos con el objeto de generar contenidosque ayuden a capacitar a los que así lo deseen.

Hecha esta aclaración “manos a la obra”.Si Ud. quiere darle servicio técnico a una cámara digi-

tal necesita tres cosas fundamentales:

1) Herramientas y equipo apropiado (computadora,desarmadores, pinzas, estación de soldado o soldador

pequeño, accesorios, etc.). En general, las herramientas son las mismas que describimos periódicamente para rea - lizar el servicio técnico a los teléfonos celulares, precisan - do destornilladores (desarmadores) tanto de pala como de cruz de las que emplean los relojeros (deben ser de exce - lente calidad), también desarmadores tipo thor, pinzas y Bruselas pequeñas, etc. También precisará una computa - dora con puerto RS232 o un adaptador RS232 a USB si es que Ud, posee una notebook de las modernas. Si va a intentar reparar los circuitos electrónicos de la cámara en lugar de cambiar solamente las placas, va a precisar una estación de soldado por aire caliente y/o infrarrojos ya que

los componentes suelen ser del tipo smd.2) El software de servicio para realizar el ajuste. En

general, las empresas suelen brindar estos programas para sus servicios oficiales, pero también los colocan en sus sitios de Internet para que lo descargue cualquier per - sona registrada. En otros casos, estos programas están disponibles en diferentes sitios, algunos con licencia y otros de procedencia y licencia dudosa. En diferentes artí - culos trabajaremos con software genérico que permite rea - lizar ajustes parciales y en ocasiones buscar fallas comu - nes.

3) El manual de servicio de la cámara. Si no posee el manual de servicio de la cámara, la tarea de desarme y

localización de partes puede ser toda una aventura y los resultados en general son pésimos (por más que Ud. tenga conocimientos de reparación). Quienes me conocen,saben que desde hace años me dedico a la investigación técnica de los teléfonos celulares y que por ello constante - mente debo desmontar diferentes modelos… en compara - ción con el desarme de una cámara fotográfica digital, abrir un teléfono celular es un juego de niños. El manual de ser - vicio de una cámara posee toda la información que el téc - nico precisa, desde el funcionamiento básico de la misma,pasando por el desmonte paso a paso, la inclusión de dia - gramas en bloque, tips de reparación, circuitos eléctricos y electrónicos, manejo del software, etc.

Artículo de Tapa

Saber Electrónica

4



El Mundo Digital

El término cámara digital suele hacer referencia a lascámaras fotográficas digitales, en cambio las que concen-tran sus funcionalidades en filmar videos suelen referirsecomo videograbadoras digitales. Hoy nos referiremos a lascámaras fotográficas pero mucho de lo que hablemos tam-bién es aplicable a las filmadoras.

Las cámaras digitales pueden ser del tipo profesional(generalmente reflex) que no suelen grabar videos o deltipo doméstica que en los tipos más avanzados filman conbuena calidad. Es por ello que quiero comenzar hablandoun poco sobre formatos de grabación de video.

El formato de grabación DV es bastante mejor que elutilizado por las cámaras S-VHS o Hi-8. La resolución hori-zontal es casi el doble que la del formato VHS y un 25%mejor que la Hi-8 o S-VHS. Ofrece 550 líneas frente a las

400 del Hi-8/S-VHS.Muchos equiparan su calidad al estándar profesionalBetacam SP. Sin duda es el mejor sistema de videodoméstico que existe. Pero no se puede comparar unacámara doméstica mini DV que puede costar unos 500dólares con una cámara DV profesional de quince mil dóla-res. Las domésticas es difícil que lleguen a las famosas550 líneas que aparece en la publicidad de los fabricantes.Esto es importante tenerlo en cuenta. Incluso una buenacámara Hi8 profesional puede dar mejor rendimiento queuna pequeña DV doméstica (salvo a la hora de editar ). Lascámaras digitales proporcionan una representación de

color muy superior a las analógicas. Las analógicas"domesticas" tipo Hi8, modulan juntas la señal de luma ycroma, dando ciertos problemas. Betacam SP, sistemaanalógico profesional, tiene un sistema de modulaciónsuperior). Sin distorsión ni contornos borrosos. Sobre todose nota en imágenes fijas y al reproducir en grandes pan-tallas. En ellas se aprecia la brillantez y precisión de loscontornos de color. Las miniDV, además, proporcionan unarelación señal/ruido bastante buena, sobre los 60 dB, com-parable al Betacam SP. Esto implica una buena calidad ensituaciones de poca luz y posibilidad de múltiples copiasanalógicas sin mucha degradación.

En cuanto al audio, el formato mini DV incluye dos pis-tas de audio digital calidad DAT o CD (16bits/48kHz) o bien4 pistas con 12 bits/32kHz. Este último formato es usadopara doblaje o para introducir bandas sonoras. Tener encuenta que la grabación en modo LP se hace a expensasde las pista de audio. En este caso sólo se pueden grabar2 pistas a 16bits/48kHz.

En la cámara DV las imágenes son almacenadas en lacinta en formato digital. Esto posibilita su transferencia aun ordenador y , sin merma de calidad, realizar todo tipo detrabajos de edición. Es posible realizar copias perfectas, talcomo se copia un disquete. Claro, para ello se necesitauna videocámara con salida digital Firewire. Todas las

actuales lo llevan (no así, entrada digital). Además, pue-den sustituir a las cámara de foto digitales. De hecho ofre-cen una calidad de imagen similar a la de las cámara defoto digital de precio medio. El único problema es que nosuelen incorporar flash. En condiciones de poca luz , lascámaras de fotos digitales son mejores.

El Funcionamiento de la Cámara

La parte óptica de la cámara se encarga de recoger laluz con la mayor precisión y calidad posible. Suelen serlentes zoom de unos 10x. En algunas Sony, son Carl Zeiss,mítico fabricante alemán de óptica.

Posee un iris para ajustar la exposición. También jue-gan con la ganancia electrónica del CCD para controlar laexposición. Normalmente es posible trabajar en modo

manual, pero pocos modelos ofrecen un control total deliris (suele haber un ajuste para subir o bajar la sensibilidadpero no un ajuste absoluto de la apertura del iris indepen-diente de la ganancia electrónica). Es interesante que ten-gan, al menos, bloqueo de la exposición, para evitar cam-bios bruscos al hacer un barrido de paisajes con diferenteluminosidad. Algunos modelos de la gama alta disponende un filtro de densidad neutra, sumamente útil para evitarla saturación del CCD en tomas con exceso de luz (playa,nieve) o para resaltar efectos estéticos (disminuir la pro-fundidad de campo usando aperturas muy grandes). Sólolas mejores cámaras incorporan el "zebra pattern": indica-

ción en el visor de las zonas sobreexpuestas.Otro detalle a tener en cuenta es el control de balancede blanco. Debido a las distintas fuentes de luz, con dis-tinta composición cromática, es necesario ajustar dichacomposición. Las cámaras suelen tener un ajuste automá-tico, pero nunca está de más un control manual. Con él,basta poner una cartulina blanca delante del objetivo y acti-var el ajuste. La cámara almacenará este nuevo valor cro-mático. Es también útil para realizar efectos y cambiar eltono de las tomas artificialmente. La velocidad de obtura-ción se controla electrónicamente en el propio CCD, esdecir, no existe unas "cortinillas" realmente. Variando las

frecuencias de control del CCD se consigue variar la velo-cidad de exposición.

Antes del CCD, se antepone un filtro óptico para elimi-nar la parte del espectro no visible (se elimina el infrarrojoy el ultravioleta). Las cámaras con "Night Shot" (visión noc-turna por infrarrojos) deben quitar este filtro.

Las imágenes capturadas por las lentes son transfor-madas en señales eléctricas por el CCD (Charge CoupledDevice). Éste está compuesto por miles de puntos sensi-bles a la luz (más de 500.000). Actualmente todas lascámaras usan CCD de formato 4:3, y muchas ya incorpo-ran el 16:9.

En las cámaras del segmento medio-bajo se usa un

Artículo de Tapa

Saber Electrónica

6



solo CCD que captura los tres colores primarios. Por tanto,hay que dividir entre tres para obtener la resolución real. ElCCD en sí mismo, siempre es monocromo. Se anteponenunos filtros con los colores primarios para obtener la infor-mación de color. En los modelos de alta gama y profesio-nales se usan tres CCD, uno para cada color. Previamentese divide la luz usando un prisma dicroico. En la figura 1podemos ver un sistema de 3 CCD´s.

Para las cámaras de 1 CCD se anteponen al CCD unospatrones de color como los que se Canon usa filtros decolores primarios pero, en general, los demás fabricantesusan el de complementarios, figura 2. Este último propor-ciona un poco más de luminosidad ya que usa colores másclaros. Por ejemplo, el verde está presente de manera muynotable en ambos patrones: el ojo humano es muy sensi-ble a este color. La disposición está planeada para minimi-zar el efecto moiré. Se suele anteponer un filtro suavizador

para evitar el aliasing de las imágenes (detalles de alta fre-cuencia que son erróneamente considerados como debaja frecuencia y forman patrones geométricos)

Para el primero, las ecuaciones de colorimetría sonbastante sencillas y se pueden hacer en con matrices ana-lógicas o por procesado digital.

Y = 0.299 R + 0.587 G + 0.114 B R-Y = 0.701 R - 0.587 G - 0.114 B B-Y = -0.299 R - 0.587 G + 0.886 B

Existe un tipo de CCD, llamado de exploración progre-

siva, que proporciona mejor resolución sobre todo en elmodo fotografía "sobre cinta". De hecho, todos y cada unode los "fotogramas" será una imagen completa, de totalresolución. Normalmente, la captura se realiza entrelaza-da, es decir, una imagen se compone de dos campos,cada uno de ellos con la mitad de información (en uncampo se capturan las líneas pares y en otro las impares).El CCD de exploración progresiva captura cada campo deforma completa. Pero hay pocos modelos que ofrezcanexploración progresiva a 25 fotogramas por segundo(f.p.s). Este modo de grabación es muy apreciado entre losque quieren dar a sus grabacio-

nes un "film look" (aspecto decine). En el sistema PAL se deberealizar un entrelazado pero laimagen capturada ofrece máscalidad. Los sistemas de T Vmuestran la imagen por medio de"barridos entrelazados", es decir,para cada escena la imagen estádividida en dos campos, uno conlíneas horizontales pares y otrocon las impares, tal como semuestra en la figura 3.

Hay cámaras que realizan un

barrido progresivo (véalo también en la figura 3) que pre-sentan la ventaja de que todos los fotogramas son "com-pletos” con lo cual podemos elegir cualquiera de elloscomo "foto". Otra ventaja es que la reproducción en panta-llas progresivas (no entrelazadas) será mucho mejor.

Las pantallas de las computadoras son progresivas y

en el futuro los TV de alta resolución también lo serán.Obviamente el CCD es el punto clave a la hora de obte-ner una buena calidad de imagen. Hay un tema muy rela-cionado que es el de la estabilización digital, el cual setrata más tarde. Hay que fijarse en un parámetro, que losuelen llamar "pixels efectivos", no todos los fabricantes lodan. En cuanto al tamaño, los CCD´s suelen ser de 1/3 "o 1/4". Podemos decir que cuanto más pixels y más gran-de de tamaño, mejor. Un CCD de 1/3" es un 50% más lumi-noso que uno de 1/4", pero la última moda es ponerlos de1/4". El tamaño del CCD tiene una segunda implicación, atener en cuenta sobre todo en el campo profesional. Los

principios de la óptica imponen su ley, resultando quecuanto menor sea el CCD más fácil resulta construir ópti-cas con zoom potentes y más profundidad de campo tie-nen las tomas.

Una aclaración sobre el tema de la resolución. El siste-ma DV trabaja con una matriz de 720x576 pixels. Esto sig-nifica que la parte digital de la cámara (compresor DV,mezclador de imágenes, corrector de errores, etc.) trabajacon imágenes en ese formato : 720x576 x 24 bits. Pero esono significa que todas las cámaras miniDV del mercadotengan, en la realidad, la misma resolución. Interviene la

Artículo de Tapa

Saber Electrónica

8

Figura 1

Figura 2



óptica y el CCD: si son mediocres o con pocos pixels estáclaro que no se llegará a la máxima resolución. Los fabri-cantes saben que pocos usuarios se van a poner a medirla resolución. También saben que nuestros televisores son"normales", no son de alta definición. Por ello, en las cáma-ras de segmento medio-bajo, montan ópticas y CCD que

ellos ya saben que no van a conseguir la máxima resolu-ción posible. Pero no hay que preocuparse mucho: cual-quier modelo se ve muy bien.

Podemos afirmar que la resolución es la capacidadpara mostrar detalles pequeños. Se mide en líneas hori-zontales, es decir, en el número de líneas horizontales per-fectamente distinguibles unas de otras sin que se forme un"todo". En la práctica lo que se hace es grabar con lacámara un "poster" o "carta estándar de resolución". Esparecido a la "carta de ajustes". Incluye una serie de líne-as concéntricas cada vez más juntas. Allá donde nuestracámara no sea capaz de distinguir una línea de la adya-cente, será el límite de resolución expresado en líneas.

Pero la resolución no es todoni muchísimo menos: hayque considerar la pureza decolor, el contraste, la satura-ción, etc, factores tan impor-tantes o más que la resolu-ción "bruta".Una vez captada la imagenpor las ópticas y el CCD, hayque digitalizar esta señal.Dicha señal tendrá compo-nentes analógicos RGB

(esto se entiende mejor si pensamos en cámaras con 3CCD, uno para cada color) . Hay que pasarla a un formatodigital susceptible de ser comprimido y almacenado en lacinta. La digitalización la realiza un convertidor analógi-co/digital (A/D). Consiste en un chip especializado que

toma muestras de la señal a intervalos fijos (frecuencia demuestreo).A cada muestra se le asigna un valor dependiendo de

su amplitud. El número de valores o "escalones" posiblesdepende del número de bits (en nuestro caso hay 8 porcolor primario, con los cuales se pueden definir hasta 256valores de tonalidad primaria). A continuación se realizauna conversión del espacio RGB al YUV, donde:

Y = luminancia, U = R-Y, V = B-Y

La señal de luminancia se muestrea a una frecuencia

de 13.5MHz, mientras que la R-Y y la B-Y se hace a3.375MHz; es decir, 4 veces menos ya que el ojo humanoes mucho menos sensible al color. Por tanto la relación es4:1:1 (para el sistema PAL, se usa 4:2:0 más difícil delexplicar, y peor para realizar múltiples ediciones).

En sistemas de vídeo profesionales, como el D-1 sincompresión, se usa una relación 4:2:2 , es decir, el B-Y yel R-Y se muestrean al doble para así obtener una mejorcalidad de la señal de color. En la figura 4 se muestra queen una relación 4:2:2 las muestras de color (Cr, Cb) vanintercaladas con las de luminancia. Por otra parte, en lafigura 5 se muestra que en una relación 4:1:1 : las mues-

tras de color (Cr,Cb) van cada 4 muestras de luminancia.Ambos colores van juntos y en la figura 6 se puede obser-var que también, en una relación 4:1:1 las muestras decolor (Cr,Cb) pueden estar intercaladas con las muestrasde luminancia, pero alternativamente.

La relación señal/ruido está entorno a los 54dB (hayautores que indican 60dB, depende también de cómo semida), incluso mejor que la del estándar (analógico) profe-sional Betacam SP (51 dB). Cada uno de los tres compo-nente se cuantifica en 8 bits (16 millones de colores).Como ya se ha dicho, el formato de la matriz de imagen esde 720x576. Al final, tenemos 162 millones de bits porsegundo, cifra muy grande que requiere ser comprimida.

Una Cámara Digital por Dentro

Saber Electrónica

9

Figura 3

Figura 4

Figura 5



El dispositivo que realiza la compresión o descompre-sión se denomina CODEC. El método de compresión sebasa en DTC (discrete cosine transform) y coeficientesvariables. Es un método muy complejo, que no vamos aexplicar a fondo, que requiere una potencia de cálculo muygrande (y todo ello "sobre la marcha"). La compresión es"intraframe" al estilo del M-JPEG. Esto significa que no seobtienen compresiones tan grandes como con el sistemaMPEG-2, que utiliza compresión "interframe". La ventajaes que la parada de imagen es mejor y la edición más sen-cilla y precisa. Un buffer almacena cada uno de los doscampos de que se compone la imagen (van interpolados,es decir, una imagen se compone de dos campos). Si haypoca diferencia entre ellos, la imagen se comprime comosi fuera un solo campo. Si las diferencias son grandes, secomprimen individualmente. Adicionalmente, los pixels deun campo se agrupan en matrices de 8x8, que a su vez se

agrupan de 4 en 4. Cada juego de cuatro bloques se com-primen de acuerdo a unas tablas de “cuantización”.Dependiendo de las necesidades se aplica mayor o

menor compresión. El sistema es adaptativo dando mayordetalle a aquellas áreas de la imagen que así lo precisen(ésta es la ventaja sobre el M-JPEG) . Al final, el factor decompresión es de 5:1, quedando 25 Mbits por segundo deinformación de vídeo con un flujo constante. A este siste-ma de compresión se le llama DV-25.

¿Son todos los CODEC iguales ?NO. El estándar deja abiertas algunas posibilidades y

los fabricantes tienen que ponderar sus parámetros de lamejor manera posible, unos tratarán de dar mayor nitidezpero podrán tener problemas de efecto moiré, etc.

Como ya se ha mencionado, este sistema es menosagresivo que el MPEG2 del DVD, brindando una mejorparada de imagen y una edición campo a campo. El siste-ma MPEG-2 usa compresión interframe, es decir, se com-para una campo con el/los siguientes para determinar elgrado de compresión a usar. Simplificando mucho, pode-mos decir que si dos imágenes son similares, simplemen-te se almacenan las diferencias (o lo vectores de movi-miento). Por tanto, no existe una correlación clara entre

una imagen y su campo "original", lo cual dificulta la edi-ción en un ambiente doméstico.

Con equipos semi-pro o profesionales no hay proble-mas ya que decodificando dos cadenas mpeg indepen-dientemente y en tiempo real, es posible una edición per-fectamente precisa. El MPEG-2 de las cámaras digfitalesse toma mucho más tiempo para analizar las imágenes ynecesita un procesador más potente y memorias adiciona-les, con mayor consumo de energía. Todo esto llevó a losfabricantes de cámaras a la necesidad de diseñar un sis-tema de compresión más simple.

Pero teóricamente, el mpeg-2 puede brindar igual omás calidad que el DV-25. Por otra parte, para obtener un

M-JPEG equivalente al DV, la relación de compresión debeser de 3:1. En algún punto de esta cadena entra el proce-sado de imágenes, tales como efectos especiales, zoom,estabilización digital, etc. Los efectos de fundido y disolu-ción hacen uso de una memoria y de un mezclador digital.

El zoom digital deteriora la imagen y suele ser impractica-ble más allá de 40x.Para conseguir una buena estabilización digital se

debe emplear un CCD sobredimensionado.Internamente se determinan unos vectores de movi-

miento, moviéndose la zona efectiva de captación en con-sonancia para minimizar las vibraciones. Hay que imagi-nárselo como una ventana de imagen dentro de la cual hayotra ventana menor pero móvil. Si el CCD no está sobredi-mensionado, al usar la estabilización digital se observaráun pequeño efecto zoom y una cierta degradación de laimagen. Este sistema no está libre de fallos (artifacts) y

tiende a producir imágenes un poco "turbias". Para evitar-lo hay cámaras que aumenta la velocidad de obturaciónhasta 1/100, con una cierta pérdida de luz.

Un tema controvertido es el de los pixels efectivos. Sisuponemos que hay una ventana o recuadro interiormenor, habría que preguntarse de cuántos pixels se com-pone. Es lo que Sony y otros llaman pixels efectivos. Porejemplo, según el catálogo de Sony, la PC1 tiene un CCDde 810.000 puntos, de los cuales 400.000 son efectivos.

Una cámara con un CCD de 540.000 pixeles totales y510.000 efectivos con estabilización óptica, daría más cali-dad que una con 810.000 pixels totales y 400.000 efectivos

con estabilización digital. Cuantos más puntos de "sobra"haya, mejor será la estabilización. Obviamente continua-mos hablando de video porque hoy, cuando se decide lacompra de una cámara digital, uno de los factores másimportantes es que permita la grabación de video y paranuestra explicación no tenemos otra manera que la com-paración con el formato DV.

Por ejemplo, la JVC DV3, con 540.000 pixels, no vamuy sobrada que digamos, so pena de degradar la imagen(de ahí las quejas que he leído sobre su estabilización). Espreferible la estabilización óptica sólo presente en unospocos modelos, la cual detecta los movimientos y los corri-ge ópticamente mediante pequeños ajustes de las lentes.

Artículo de Tapa

Saber Electrónica

Figura 6



Hay varias formas de llevar a cabo la estabilizacióndigital. Sony se decanta por tener detectores de movi-miento y actuar sobre los circuitos de estabilización digital.Los demás fabricantes emplean algoritmos digitales paradeterminar el posible movimiento de las imágenes.

El sistema de corrección de errores es muy potente(ECC) para evitar que un defecto en la cinta afecte a laimagen. De hecho, los drops-out o pequeños saltos sonvirtualmente inexistentes.

El audio se graba también digitalmente y en estéreo. Ysin compresión. Podemos elegir entre dos pistas a 16 bits

/ 48kHz o cuatro pistas a 12 bits / 32kHz. El primer méto-do nos brinda una calidad incluso superior al CD. El segun-do posibilita el doblaje y la inserción de bandas sonoras,con una calidad bastante buena. Sería deseable disponerde un control de ganancia deaudio ajustable. Las cámarassuelen llevar un ControlAutomático de Ganancia(AGC) para ajustar la sensibi-lidad de los micrófonos a losdistintos ambientes. Unaspecto negativo es que el

audio no va perfectamente

sincronizado con el vídeo. Digamos que a "X" fotogramasno les corresponden exactamente "Y" muestras de sonido.Además de audio y vídeo, en la cinta se almacena infor-mación de control, esto no ocurre en las cámaras digitales.

Diagrama en Bloques de una Cámara Digital

En la figura 7 podemos observar un diagrama en blo-ques simplificado de una cámara digital. El corazón de lascámaras es un circuito integrado tipo CCD. Este dispositi-

vo consiste en varios cientos de miles de elementos indivi-duales (píxeles) localizados en la superficie de un diminu-to CI (Circuito Integrado), tal como explicamos en otro artí-culo de esta edición. Cada píxel se ve estimulado con la


Saber Electrónica

Figura 7



luz que incide sobre él (la misma que pasa a través de laslentes y filtros de la cámara), almacenando una pequeñacarga de electricidad. Los pixeles se encuentran dispues-tos en forma de malla con registros de transferencia hori-zontales y verticales que transportan las señales a los cir-cuitos de procesamiento de la cámara (convertidor analó-gico-digital y circuitos adicionales). Esta transferencia deseñales ocurre 6 veces por segundo.

La cámara digital implementa el sensor de imagen(CCD o CMOS) para convertir la luz directamente en series

de valores de los píxeles que componen la imagen quedeben adoptarse. Cuantos más píxeles de la cámara tiene,más detalles se puede capturar.

En los últimos años, las cámaras digitales se han vuel-to más y más sofisticados que permitan muchas caracte-rísticas avanzadas incluyendo el filtrado del ruido, la elimi-nación instantánea de ojos rojos, impresiones de alta cali-dad extraída del vídeo, la imagen y estabilización de vídeo,edición en la cámara de fotos y la transmisión inalámbricade fotos.

En la figura 8 podemos ver un diagrama en bloquessugerido por Texas Instruments, que tiene una larga histo-ria de proporcionar conocimientos especializados y pro-

ductos de calidad superior al mercado del vídeo. solucio-nes integrales de TI abarcan toda la cadena de vídeo com-pleto - desde la captura inicial de los contenidos de vídeoa la experiencia visual definitiva. TI optimizada solucionesdigitales de la cámara, junto con un sofisticado y fácil deusar entorno de desarrollo, permiten a los fabricantes decámaras para avanzar en la fotografía digital de últimageneración.

Para terminar, en las figuras 9 y 10 reproducimos los dia-gramas de interconexión de partes y el diagrama en bloques

de una cámara digital Sony. En futuras ediciones, explicare-mos la función de cada bloque y cuáles son los diagramasde circuito eléctrico correspondiente, sin embargo, para queUd. no deba esperar hasta la próxima edición, le propone-mos descargar los documentos completos, manuales deservicio, tutorials y demás material de servicio de nuestraweb: www.webelectronica.com.ar, haciendo click en el íconopassword e ingresando la clave: “digica”.

Bibliografía http://www.rgs.com.ar/Intranet/Digital_1.htmwww.wikipedia.comwww.alegsa.com.ar/

Artículo de Tapa

Saber Electrónica

2

Figura 8




Saber Electrónica

3

Figura 9



Artículo de Tapa

Saber Electrónica

4

Figura 10



Saber Electrónica

6

CÓ M O DE S C A R G A R E L CD EX C L U S I V O PA R A LE C TO R E S D E SA B E R EL E C T R Ó N I C A

CD: Domótica y Automatismos para Casas InteligentesEditorial Quark SRL, Saber Internacional S.A. de CV, el Club SE y la RevistaSaber Electrónica presentan este nuevo producto multimedia. Como lectorde Saber Electrónica puede descargar este CD desde nuestra página web,grabar la imagen en un disco virgen y realizar el curso que se propone. Pararealizar la descarga tiene que tener esta revista al alcance de su mano,dado que se le harán preguntas sobre su contenido. Para realizar la des-carga, vaya al sitio: www.webelectronica.com.ar, haga click en el íconopassword e ingrese la clave “CD-1314”. Deberá ingresar su dirección decorreo electrónico y, si ya está registrado, de inmediato podrá realizar ladescarga siguiendo las instrucciones que se indiquen. Si no está registra-do, se le enviará a su casilla de correo la dirección de descarga (registrar-se en webelectronica es gratuito y todos los socios poseen beneficios).

El contenido de cada módulo es el siguiente:

1) MODULO 1: L IBROS - CURSOS1.a) Curso de Electronica Basica1.b) Curso de Alarmas1.c) Sistemas de Seguridad1.d) Curso de Domotica, Consta de:

Lección Nº 1 - Introducción,Clasificación, Antecedentes

Lección Nº 2 - Bases para el Diseñode Sistemas de Robótica Industrial

Lección Nº 3 - El Sistema RobóticoLeccion Nº 4 - Principales

Carcaterísticas de los Robots DomóticosLección Nº 5 - Tipos de

Configuraciones para Brazos RobotsLección Nº 6 - Tipos de Actuadores

para RobotsLección Nº 7 - Los Sensores Internos

de los RobotsLección Nº 8 - Control de Actuadores

por ComputadoraLección Nº 9 - Los Detectores

InductivosLección Nº 10 - Sensores Especiales

(2)Lección Nº 11 - Manos y MuñecasLección Nº 12 - Los Robots en la

Industria y el Hogar1.e) Robotica y PLC

Curso avanzado de PLCCurso de automatas programablesTutorial de roboticaLibro PLC y robotica

2) MODULO 2: TEORIA2.a) Notas y proyectos sobre alarmas

Alarma Activada por corte Alarma con Detector Alarma con Láser Alarma de Aproximación

Alarma de Aproximación 2

Alarma de bajo consumo Alarma de Humo Alarma de Nivel Alarma de Subtensión Alarma de Temperatura Alarma Domiciliaria Alarma Infrarroja Alarma Infrarroja 2 Alarma para Automóvil Alarma para Motos Alarma Residencial Alarma Sencilla Alarma Sónica Alarma Temporizada Alarma Universal Alarma Universal Programable Alarmas para Piscinas Alarmas Tritemporizada Automatico para AlarmasCentral de AlarmaCircuitos para Alarmas

Proyectos con AlarmasProyectos de AlarmasSelección de Alarmas

2.b) Notas y proyectos sobre sensores yactuadores

Sensor de LíquidosSensor de MovimientoSensor de PresiónSensor de ProximidadSensor de TemperaturaSensor DigitalizadoSensor Efecto HallSensor Electrónico de NivelSensor Infrarrojo PasivoSensores de PresiónSensores para Robot

2.c) Montaje de Alarma inteligente2.d) Proyectos de adqusicion de datos

Apéndice 1 - TR-BRAIN Apéndice 2 - Controladora por Puerto

Paralelo

Apéndice 3 - Robot FotocontroladoDatalogger Parte 1Datalogger Parte 2Datalogger Adquisiciòn de DatosTarjeta de Adquisición de Datos

2.e) Proyectos de automatizaciónCaracteristicas de los AutómatasCableado de un PLCConstrucción de un PLCDiagrama en bloques de un PLCLenguaje de ProgramaciónPLC y Autómatas ProgramableCurso de Programación de PLCConceptos Generales de Solución de

ProblamasINFORMACION DE AUTOMATAS Arquitectura de un PLCBanda TransportadoraControl de MovimientosControl y AutomatizaciónFunciones Lógicas por Tablas

Implementacion de FuncionesMando Bimanual con PLCModulosMONTAJESPLC con PIC 16F84PLC PICAXE 08PLC PICAXE 18PLC PICAXE 18AMONTAJES\Programas PLC4n25LM324ULM2803

2.f) Proyectos de Robotica Alambres Musculares Autómatas y RobóticaBrazo de RobotBrazo MecánicoBumpersBumpers InfrarrojosComponentes OptoelectrónicaControl de MotoresControl de PosiciónControl Reversible de MotoresEvolución de la ElectrónicaEvolución de la Electrónica 2Evolución de la Electrónica 3Fibras OpticasFibras Opticas ConclusiónFibras Opticas Circuitos PrácticosFotodiodosHerramientas Instrumentación VirtualIngeniería OptoelectrónicaIntroducción a la OptoelectrónicaIntroducción a la RobóticaLenguaje de ProgramaciónMinirobotMini-robotica: prototiposMódulo de PotenciaMóvil para mini robotMovimiento sin motor 1Movimiento sin motor 2Optoelectrónica aplicada robótica3Optoelectrónica aplicada a robótica

Optoelectrónica aplicada robótica 2

Pathfinder

PICs Sisemas de Control

PICs Sistemas Microprocesados

Pinza para Robot

Por qué existen Robots

Proyecto Atilla

Proyecto Attila 2

Robot

Robot C por PC

Robot C por PC 2

Robot Controlado por PC

Robot Sónico

Robot Vigilante

Robotica Alas Especiales

Robotica Control Remoto

Robotica Siguelineas

Sitios de Robotica

Transmisión por Fibras Opticas

Vehículos Robotizados

2.g) Manuales de Domótica

Edición del BOE del 2002

Infraestructura comunes de telecomu-

nicacion

Los motores eléctricos mejorando su

control y proteccion

Manual de Autómatas S7-200

Manual del Logo de Siemens

Manual del sistema PROFINET

Manuales de Ejercicio para S7

Television Terrestre Digital

Toda una referencia en automatismos

electronicos

Tomo A

Tomo B Generalidades

Tomo D La Acometida de BT

Tomo E Compesación de la energía

reactiva

Tomo F La Distribución de BT

3) MODULO 3: PROGRAMASNota: Para acceder a este módulo debe-

rá estar conectado a Internet a los efec-

tos de comprobar que Ud. posee un pro-

ducto certificado, para poder ingresar a

las sitios correspondientes donde se

encuentran los programas que se deta-

llan a continuación:

CADE SIMU

Circad Demo

EcadPlus Demo

Elcad

ELECTRE NT

See Technical

WSCAD Demo

4) MODULO 4: VIDEOS

Domótica en el hogar

Mi Casa

PLC. Principios y fundamentos



Saber Electrónica

7

Una cámara reflex es una cámara foto-gráfica cuya imagen en el visor es pro-ducida por el propio objetivo, demanera que no hay el típico error de

paralaje y vemos lo mismo que va asalir en la foto. Existen dos tipos decámaras reflex: las SLR (reflex de unobjetivo) y las TLR (reflex de dos obje-tivos). A su vez, pueden ser tanto ana-lógicas (con rollo de foto) como digita-les; nos dedicaremos a éstas últimas.Es decir, el objeto de este artículo esintroducir al lector en el funciona-miento y composición de las cámarasdigitales para que posea los conoci-mientos y herramientas necesariaspara poder brindar servicio técnico aestos equipos. En esta nota en parti-cular no mencionamos el funciona-miento de los sistemas electrónicos de las cámaras digitales, tema que aborda-

mos en otras secciones, tanto de esta edición como de futuras revistas.

Informe preparado por Ing. Horacio D. Vallejo

INTRODUCCIÓN

Vamos a describir las partes físicas de una cámarareflex, basándonos en un modelo SLR (de un solo obje-

tivo), para lo cual debe referirse a la figura 1.

Nota: Para una correcta apreciación, mencionaremos las

partes de una cámara reflex analógica e iremos obser-

vando las diferencias con una cámara digital.

Una cámara reflex posee un espejo móvil detrás del

objetivo, con una inclinación de 45°, que dirige la luz

hacia arriba, a un prisma de cinco lados (pentaprisma)que a su vez proyecta la imagen en el visor para que

pueda ser observada por el fotógrafo. Todo esto elimina

los errores de encuadre (error de paralaje). Estas cáma-ras tienen un gran surtido de accesorios. El obturador de

plano focal está en el cuerpo de la cámara, situado justo

delante de la película o sensor digital, permitiendo cam-

biar el objetivo sin peligro de velar la película o impresio-

nar el sensor. Las reflex de 35 mm de un solo objetivo

son de fácil enfoque en manual, y las últimas generacio-

nes antes de las digitales ya incorporaban la mayoría de

sistemas de medición y enfoque automático, pero son

más pesadas y más complejas que las no reflex.

Las reflex de formato medio poseen un mecanismoesencialmente igual que la de 35 mm, pero de mayor

COMPONENTES DE UNA

CAMARA REFLEX DIGITAL



tamaño (objetivos, espejo,visor, obturador). Tienen elvisor arriba, por lo que hayque colocarlas a la alturade la cintura, pero muchasadmiten pentaprisma, porlo que se mira en la mismapostura que las de 35 mm.La película o el sensor, alser mayor, da una mejorcalidad que el de 35 mm.La mayoría de los modelostienen chasis de películaintercambiables, lo quepermite cambiar de carretesin haberlo terminado.Algunas tienen el obtura-

dor incorporado en el obje-tivo y se sincronizan con el flash a cualquier velocidad(Hasselblad) - Tamaños de película: (4,5 X 6)(6 X 6)(6 X7)(6 X 8)y(6 X9). Todos estos tamaños salen del mismotipo de película de 120 o de 220, con la única diferenciaentre ellas del número de fotos que se pueden exponer(4,5 X 6) en 120 son 15 fotos; en 220, 30 fotos.

EL OBJETIVO

Es el conjunto de lentes convergentes y divergentes queforman parte de la óptica de una cámara tanto fotográficacomo de vídeo, figura 2. Su función es recibir los hacesde luz procedentes del objeto y modificar su direcciónhasta crear la imagen óptica, réplica luminosa del objeto.Esta imagen se lanzará contra el soporte sensible: sen-sor de imagen en el caso de una cámara digital, y pelí-cula sensible en la fotografía química.

Se dice que el primer objetivo fue el agujero de la cámaraoscura ya que permitía hacer pasar por él la luz prove-niente de una escena exterior y proyectarla sobre las

paredes interiores o sobre un lienzo. Posteriormente esteagujero fue sustituido inicialmente por una lente esféricaque concentraba una mayor cantidad de rayos en unmismo punto, y más adelante por un sistema de lentesque corregía las aberraciones ópticas.

EL DIAFRAGMA OPTICO

La capacidad que tiene un objetivo para dejar pasar la luzse denomina luminosidad. Una de las maneras de indi-car esta luminosidad es mediante el número f que sedefine como la división de la distancia focal del objetivo

por el diámetro de la abertura efectiva. Esta relación dalugar a una escala normalizada en progresiones de laraíz cuadrada de “dos”. El salto de un valor al siguientese llama paso. El valor mínimo que puede tener elnúmero f es 0,3. Aunque este valor es inalcanzable en lapráctica. El diafragma es el estrechamiento variable por

Saber Electrónica

8

Tecnología de Punta

Figura 1. Partes de una cámara reflex.

Figura 2. En una cámara reflex elobjetivo es intercambiable.

Figura 3. El diafragma se abre para permitir el

ingreso de la luz.



medio de un sistema de láminas finas que, situado entrelas lentes del objetivo, permite graduar la cantidad de luzque entra a la cámara, figura 3. Suele ser un disco o sis-tema de aletas dispuesto en el objetivo de una cámarade forma tal que restringe el paso de la luz, generalmentede forma ajustable. Las progresivas variaciones de aber-tura del diafragma se especifican mediante el número f,que es la relación entre la longitud focal y el diámetro deabertura efectivo. En la figura 3 se pueden observar lasimágenes de un diafragma con mayor apertura que otro,mientras que en la figura 4 se representa la forma en quese consigue un cierre perfecto del diafragma mediante suconstrucción con 19 láminas.

El diafragma afecta en gran medida la profundidad decampo. Cuanto más cerrado esté (mayor número f),

mayor será la profundidad de campo. Cuanto másabierto esté (menor número f) más pequeña es la pro-fundidad de campo. Este comportamiento es debido alfenómeno de colimación de la luz. Los rayos de luz quepasan por una apertura pequeña están más alineadosque en una apertura grande y esto se traduce en mayornitidez a distancias más alejadas del punto focal. En lafigura 5 puede observar una relación de apertura del dia-fragma en función del número “f”.

EL OBTURADOR

Es el dispositivo que controla el tiempo durante el quellega la luz al elemento sensible (película o sensor),

figura 6. Junto con la abertura del diafragma, la velocidadde obturación es el principal dispositivo para controlar lacantidad de luz que llega al elemento fotosensible.

Las cámaras reflex de un solo objetivo poseen un obtu-rador de plano focal. Está situado justo delante de la pelí-cula o sensor y está formado por dos cortinillas. Una deapertura y otra de cierre, que se mueven en la mismadirección. Su funcionamiento es el siguiente: primerobaja una cortinilla abriendo el obturador, posteriormente,según el tiempo de exposición seleccionado, baja lasegunda cortinilla cerrando la ventana que da paso de luz

a la película. Una desventaja frente al obturador central(que se encuentran en las cámaras grandes de dos obje-tivos) es la dificultad de sincronización con el flash quesuele encontrarse entre 1/30 y 1/250 s. dependiendo desu tamaño y materiales utilizados. Esto es debido a quela primera cortina tarda un tiempo en realizar su reco-rrido, dándose el caso en que a velocidades altas la cor-tina de cierre se activa antes de haber terminado la pri-mera cortina su recorrido, en estos casos la exposición

Saber Electrónica

9

Componentes de una Cámara Reflex Digital

Figura 4. Cierre perfecto

del diafragma mediantesu construcción con 19láminas.

Figura 5. Relación de apertura del diafragma enfunción del número “f”.

Figura 6. El control del obturador delas cámaras analógicas.



se forma por una franja de luz, entre una cortina y lasiguiente, en forma de barrido, de manera que como elflash tiene por norma general un destello muy corto, lafoto sale cortada pues no hay ningún instante que estéabierta la ventana al mismo tiempo. Esto puede resol-verse con un flash que mantenga la iluminación duranteel tiempo total que tarda la exposición en realizarse, porlo general son flashes especiales dedicados de cadamarca.

Cabe aclarar que las cámaras digitales no tienen unobturador “como tal”, solo lo poseen las cámaras analó-gicas o mecánicas. En las cámaras digitales, el tiempode apertura del diafragma se fija en forma electrónica(vea en la figura 7 las partes de una cámara digital conel detalle del circuito electrónico correspondiente al obtu-rador).

LAS CÁMARAS REFLEX DIGITALES

Una cámara reflex digital, o también llamada DSRL(Digital Single Lens Reflex) debe su nombre a doscaracterísticas fundamentales:

1. Visor Reflex: Lo cual significa, que cuando miramos através del visor, vemos, sin ningún tipo de retardo, laescena. Esto se produce gracias a un espejo colocado a45º y un pentaprisma que conducen e invierten la imagen

para que la veamos correctamente a través del visor,figura 8.

2. Un sensor de imagen: El material fotosensible, queen las cámaras analógicas era el negativo, en lascámaras digitales se transforma en un sensor digitalcompuesto por píxeles. Normalmente estos sensores sondel tipo CCD (Charged-Coupled Device) o CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor) y son losque se encargarán de retener la imagen, figura 9.

Estos sensores tienen una resolución en función del

número de píxeles: los famosos y tan erróneamente bienvalorados Megapixeles de las cámaras digitales, queaunque nos los vendan así NO son los que dan la calidada una imagen, simplemente miden su tamaño. En la

Saber Electrónica

2


Figura 7. En las cámaras digitales, el tiempo deapertura del diafragma se fija en forma electrónica.

Figura 8. Visión reflex en una cámara fotográfica. Figura 8. Visión reflex en una cámara fotográfica.



figura 10 podemos observar una imagen que nos indicala relación entre los diferentes tamaños.

Evidentemente, al ser un solo sensor digital lo queretiene la imagen, una vez capturada, ésta debe transfor-marse en un archivo digital, de ahí que las cámarasdigitales dispongan de zócalos donde mediante tarjetasde memoria, vamos almacenando las fotografías.

Esto tiene una ventaja añadida, el poder ver las imáge-nes inmediatamente después de haberlas tomado

mediante una pantalla LCD, que incorporan todas lascámaras digitales y otra de las características funda-mentales de una cámara digital.

¿Y puedo hacer fotos a través de la pantalla?

Aunque parezca mentira, hasta hace relativamente pocono, aunque desde que la arriesgada Olympus E-330 loincluyó entre sus características, muchos modelos y mar-cas lo han ido implementando con el tiempo, hasta el

punto de que la mayoría de las cámaras reflex actualeslo permiten, quitando contadas excepciones.

Aparte de estas dos características básicas, otra carac-terística fundamental de las reflex digitales es la posibi-lidad de intercambiar los objetivos con lo cual las posibi-lidades fotográficas se multiplican de sobremanera, aun-que ya veremos más detalladamente cómo influye cadatipo de objetivo sobre la escena que querramos fotogra-fiar. La figura 11 muestra distintos tipos de objetivos.

Nota Importante: Aún hoy, no es común que las cáma-

ras reflex digitales comerciales graben videos como lo

hacen las cámaras compactas digitales. Incluso escomún encontrar cámaras compactas de mejores carac-terísticas que otras similares en precio pero reflex.

PARTES DE UNA CAMARA DIGITAL

Una vez que hemos visto qué es una cámara reflex digi-tal vamos a dar un repaso por las partes más importan-tes que componen estas máquinas. Empezaremos

dando un vistazo externo, destacando las partes másimportantes y en el siguiente capítulo nos meteremos enlas entrañas de estos monstruos de la fotografía digital.

Como ya os dijimos, cuando nos encontramos con unareflex digital no estamos ante una cámara compacta,las cámaras reflex están compuestas, normalmente, dedos partes bien diferencias: Cuerpo y Objetivo, al quetambién se le llama óptica.

Cuerpo y objetivo hacen una pareja inseparable si que-remos hacer fotos pero podremos encontrar y comprar

sin problemas cuerpos y ópticas por separado sin quenecesariamente formen un paquete.

Como modelo, usaremos una Olympus E-3, un modeloque ni es el tope de gama del mercado ni el modelo másbásico, así podremos ver ciertas características que enun modelo amateur no veríamos. Evidentemente en fun-ción de la marca y el modelo estas características cam-biarán, pero básicamente nos encontraremos con funcio-nes y características parecidas.

Cuando miramos una cámara reflex de frente nos

encontramos con un dispositivo como el de la figura 12.

Saber Electrónica

2


Figura 10. Relación entre los diferentes tamañosde una fotografía en función de los pixeles del

archivo.

Figura 11.Distintos tiposde objetivos.



Donde podemos ver los siguienteselementos:

1. El objetivo, pieza clave para lacalidad de imagen. En próximosartículos hablaremos más profunda-

mente de ellos.

2. Botón para liberar los objetivosy poder intercambiarlos.

3. Disparador. Para tomar las foto-grafías.

4. Rueda de control (en este casosecundaria). Los modelos másavanzados disponen de dos ruedasde control, los modelos más bási-

cos, normalmente de una. Con ellapodremos variar parámetros de lacámara como la apertura o eltiempo de exposición.

5. Receptor para control remoto.Por si usamos un mando a distan-cia.

6. Conector para flash externo.Normalmente, las cámaras amateurno traen esta conexión.

7. Botones dedicados. Las reflexavanzadas, disponen de cantidadde botones dedicados, la mayoríaen su parte posterior o superior. Eneste caso, este delantero nos sirvepara previsualizar la profundidad de campo.

8. Sensor de balance de blancos. Para medir correcta-mente el tipo de luz que tiene la escena.

La figura 12 muestra una cámara reflex vista desde

atrás, en la que se distinguen las siguientes partes:

9. El visor óptico. Característica fundamental de lascámaras reflex. A través de él se nos ofrece mucha infor-mación sobre la toma y los parámetros que estamosusando (vea la figura 13 para tener una noción básica dela información que provee el visor).

10. El monitor LCD, o pantalla de visualización. En ellapodremos hacer dos cosas: primero, ajustar los paráme-tros principales de las tomas o configurar las opciones dela cámara, y segundo, ver las fotografías que tomamos,

instantáneamente después de hacerlas. Además, la

Saber Electrónica

22


Figura 12. Descripción de partes de una cámara digital comercial.

Figura 13



mayoría de modelos suelen darnos mucha informaciónsobre la toma, sus parámetros, las zonas sub/sobreex-puestas, etc… Incluso podremos ver el histograma en lamayoría de los modelos actuales.

En los modelos que disponen de Live view, o visión envivo, podremos encuadrar y disparar visualizando laescena por este monitor, tal y como hacen la mayoría delas compactas. También tenemos que tener en cuenta lamovilidad de la pantalla. Mientras en algunos casos esfija, en otros podremos girarla, pivotarla y moverla anuestro antojo, característica a considerar si queremosencuadrar desde posturas difíciles con una reflex.

11. Rueda de control principal, para variar los paráme-tros principales de la toma.

12. Interruptor de encendido. Alimenta a las parteselectrónica de la cámara.

13. Apertura cierre de la tapa de la ranura para las tarjetas de memoria

14. Botón de reproducción de imágenes. Para poderver las imágenes almacenadas en la tarjeta y sus pará-metros de toma.

15. Dial de control, para moverse por los menúes de lacámara y controlar la visualización de las imágenes.

16. Botón de Estabilización de imagen, para las cáma-ras que disponen de esta opción.

17. Botones dedicados. Cuanto más avanzada es lacámara, más botones dedicados suele ofrecer. Con ello

conseguimos variar los parámetros de forma más rápida

que a través del menú. Y llega-mos a la parte superior, figura14, donde podemos encontrar-nos algunas característicascomo las siguientes:

17. Más botones dedicados,para múltiples funciones, inclusoprogramables con la función quequeramos.

18. Pantalla Secundaria decontrol. Disponible en los mode-los avanzados, sirve para poderver de forma más simple y rápidalos parámetros de la toma.

19. Zapata para flash externoy/o flash integrado. Aunque la

mayoría de los modelos de reflex disponen de un flashintegrado, a veces es necesario integrarle uno de máspotencia y calidad, sobre todo en los modelos más profe-sionales, que en ocasiones prescinden del integrado.

20. Fijación para la correa. Fundamental si cargamoscon un equipo pesado.

Por último, en los laterales podremos encontrar algúnque otro botón dedicado, aunque normalmente se dejanpara los conectores (salida de TV, miniUSB, etc…) y en

la parte inferior suele encontrarse el hueco para la bate-ría y la rosca para el trípode. Básicamente, éstas son laspartes y características externas de una cámara reflexd i g i t a l, aunque variarán ligeramente en función delmodelo del que hablemos.

LA CAMARA DIGITAL POR DENTRO

Nos toca ahora ver qué elementos componen unacámara digital… En el Artículo de Tapa de esta edición

hacemos un análisis sobre el comportamiento electró-nico, aquí analizaremos más que nada los componentesópticos. Ya mencionamos algunos componentes cuandohablamos de las cámaras reflex (basándonos en unmodelo analógico) pero ahora retomaremos algunos dedichos elementos pero ya “dirigiéndonos” específica-mente a las cámaras digitales.

¿De qué está compuesto un objetivo?

Básicamente de tres elementos: un conjunto de lentes,

Saber Electrónica

23


Figura 14. Descripción de partes de una cámara digital comercial(parte frontal).



un mecanismo de enfoque, y un mecanismo que regulala entrada de luz: el diafragma. Vea en la figura 15 cómoes el mecanismo de enfoque.

El conjunto de lentes, agrupadas entre si nos permitendirigir la luz al interior de la cámara. Cuanto más cantidad

de luz permita meter este conjunto de lentes en elcuerpo, mejor se considera este objetivo, aunque yaveremos que hay muchos factores que influyen en estesentido.

Lentes las hay de muchos tipos, aunque las de baja dis-persión, suelen destacarse en las características de losobjetivos por los fabricantes, puesto que gracias a ellas,se evitan algunas de las llamadas aberraciones de laimagen.

Como ya dijimos, el diafragma, situado también en el

objetivo, es el mecanismo que regula la entrada de luz.Recuerde que los valores del diafragma se representancon el número f, y debemos tener en cuenta a menornúmero f, mayor apertura del diafragma y vice-versa. La relación entre el numero f y la calidady resultado final de la imagen es bastante alta,por lo que es uno de los factores más a teneren cuenta en los objetivos. En la figura 16puede ver la relación entre el número f y laapertura del diafragma.

Por último, el mecanismo de enfoque, es el quehace posible el desplazamiento de las lentes, ypor tanto el enfoque de la imagen acercando yalejando a éstas entre sí. En las cámarasreflex, al encontrarse en el objetivo podemoscontrolarlo manualmente, con todas las posibi-lidades que esto nos ofrece.

Como conclusión se suele decir que un objetivoes mejor cuanto más luminoso (menor valor def), más lentes tiene (más pesado) y más rápidoenfoca, por lo que ya sabe cuáles son las

características a elegir. Ahora bien, dentro delcuerpo, y dejando a un lado tecnologías espe-ciales, nos encontraremos con algunos ele-mentos fundamentales para el funcionamientode una reflex que son: espejo principal, panta-lla de enfoque, pentaprisma, obturador, el visory por supuesto el sensor digital, vamos a vercada uno de ellos. En la figura 17 damos unesquema sencillo que describe los componen-tes internos de la cámara digital “tipo”.

Espejo Principal: Una vez que la luz ha

pasado por el objetivo, lo primero que se

encuentra en el cuerpo de la cámara es el espejo princi-pal (figura 18). Este espejo principal, se encuentradelante del sensor con una inclinación de 45º y es el pri-

Saber Electrónica

24


Figura 15. Elmecanismo de

enfoque

Figura 16. Relación entre el número f y la apertura deldiafragma.

Figura 17. Los componentes internos de la cámara.



mer responsable de desviar la luz, hacia la pantalla deenfoque y el pentaprisma. En el momento del disparoeste espejo gira poniéndose en horizontal y dejandopasar la luz directamente hacia el sensor, que captura laimagen de forma análoga a como lo hacían los antiguoscarretes de negativos.

Pantalla de enfoque: Fundamentalmente es un vidrioesmerilado que nos permite verificar cuando el enfoquees correcto. Normalmente suelen incorporar una lente

fresnel que facilita la tarea. En algunas cámarases intercambiable ya que en función al tipo detrabajo puede ser que nos convengan distintostipos de pantallas que existen en el mercado. Lafigura 19 muestra algunos modelos comunes depantalla de enfoque.

Pentaprisma de espejos: Una vez que la luz hapasado la pantalla de enfoque, se encuentra conuno de los reyes del sistema reflex, el penta-prisma de espejos, figura 20. ¿Qué función tiene el pentaprisma? Básicamente 2: redireccionarde nuevo la imagen hacia el visor y reposicio-

narla verticalmente.

Esto es debido a que la imagen que nos proyecta el obje-tivo al interior del cuerpo esta invertida, tanto verticalcomo horizontalmente. El espejo principal se encarga derecolocarla verticalmente, pero aún nos queda hacerlohorizontalmente para que podamos verla correctamentea través del visor.

Visor: Es la ventana por donde miramos y a la cual llegala imagen de la escena que queremos fotografiar. En elocular, además de la lente fija, normalmente disponemosde pequeñas lentes para corregir 2 o 3 dioptrías de aque-llos con algún problema en la visión.

¿Qué pasa cuando disparamos, qué camino sigue la luz?

El espejo principal gira 45º y se pone horizontal y la luzllega directamente al sensor pasando, primero por elobturador.

Obturador: Como ya dijimos al comienzo, el obturadores otra pieza fundamental, ya que es, junto a la aberturadel diafragma, la que determina que cantidad de luz pasahasta el sensor. Lo consigue a través de la velocidad deobturación (modo S en las cámaras) que determinacuanto tiempo permanece abierto. Las velocidades deobturación van desde 1/12000 (velocidad muy rápida)

hasta exposiciones de varios minutos (medianteel modo Bulb de las cámaras)

EL SENSOR DE IMAGEN DE LAS CAMARAS DIGITALES

El gran protagonista cuando hablamos de reflexdigitales. Una vez más digamos que el sensordigital es una de las características que definena este tipo de cámaras y hace una función aná-loga al carrete de negativos de toda la vida. Seocupa de captar toda la información posible de

la escena ya que recoge toda la luz que el obje-

Saber Electrónica

25


Figura 18. El espejo principal de la cámara.

Figura 19. Pantallas de

enfoque.

Figura 20. El pentaprisma de espejos.



tivo sea capaz de llevar hasta el. El sensor está formadopor píxeles sensibles a la luz, los famosos Megapíxelesde las cámaras digitales dependen del número de píxe-les que tenga este sensor. Hay distintos tipos de senso-res y distintos tipos de formato, en la figura 21 puede vercómo es físicamente este sensor.

FORMATOS DE SENSORES

Cuando hablamos de sensores, automáticamente atodos nos viene a la cabeza una cosa: los megapíxeles,pero como os hemos dicho en más de una ocasión, nosolo de megapíxeles vive el fotógrafo, existen otrascaracterísticas importantes a tener en cuenta cuando nosdisponemos a elegir un sistema y un formato determi-nado. Actualmente, y dejando a un lado formatos menosconocidos, si echamos un vistazo al mercado podemosencontrarnos con 3 tipos de formatos de sensor en las

reflex digitales que son, en orden según su tamaño:

Full frame, normalmente reservado a cámaras profesio - nales de gama alta

APS-C, especialmente usado por Nikon, Canon y Sony en reflex de gama básica y gama avanzadas.

Sistema 4/3, impulsado por Olympus junto a otros fabri - cantes como Panasonic, Leica y Kodak entre otros.

Es importante saber qué tamaño de sensor monta la

reflex que elijamos, ya que de ello depende el famosofactor de multiplicación que habréis oído en tantas oca-siones. Si hablamos de Full frame, el factor de multiplica-ción será 1X, por lo que si le montamos un objetivo dedistancia focal 50mm, estaremos hablando de 50mm rea-les, tal y como lo entendíamos en fotografía analógica.Si por contra hablamos de sensores APS-C o sensores4/3, hablaremos de factores de multiplicación de 1,5X y2X respectivamente, (1,6X en Canon) con lo que tendre-mos que multiplicar distancia focal de nuestro objetivopara obtener la distancia focal equivalente en analógico.Es decir, un 300mm, montado sobre una reflex con sen-sor 4/3 equivaldría a un 600mm si estuviéramos dispa-rando en una reflex de carrete. Esta misma distanciafocal, en un objetivo montado sobre un sensor APS-C deCanon, equivaldría a una focal de 480mm en analógico.En la tabla de la figura 22 resumimos las medidas de losdiferentes formatos. Es importante tener esto en cuentaen función de la fotografía que busquemos practicar. Sibuscamos fotografía con teleobjetivos, quizás nos con-venga buscar un sistema 4/3, pero si lo que queremos esgrandes angulares, probablemente nos convenga másotro sistema. Aún así, la mayoría de las marcas tienen un

extenso catálogo de objetivos, por lo que no nos será difí-

cil encontrar la focal que busquemos en cada uno deellos. Y no solo el factor de multiplicación cuenta, tambiénel formato de la imagen será distinto si hablamos de sen-sores APS-C o hablamos de sensores 4/3 por ejemplo,ya que las fotos que hagamos tendrán unas dimensionesproporcionales al sensor que monte la cámara, tal y

como vemos en la imagen de la figura 23.

BIBILOGRAFIA:www.xataka.comwww. es.wikipedia.orgwww.textoscientificos.comwww. dannadeplastilina.blogspot.com

Saber Electrónica

26


Figura 21. Elsensor de ima-gen es el cora-

zón de la cámara

digital.

Figura 22. Formatos de lossensores de imagen y sus medidas

Figura 23. Los formatos de imagen.



Saber Electrónica

7

En la edición anterior publicamos laplaca base de una computadora de abordo para vehículos. Dicho disposi-tivo puede ser empleado para dar con-

fort adicional, tal como estaciona-miento asistido, reconocimiento deconductor, encendido automático deluces de posición, etc. En dicha opor-tunidad mencionamos que a los finesde “potenciar” las características dedicha computadora necesitábamosuna etapa de entrada y otra de salidapara poder comunicar a sensores y actuadores con dicha computadora. El cir-cuito que presentamos a continuación es un decodificador de 2 líneas a 4 sali-das con relés que podrán controlar 4 “actuadores diferentes”. Esta etapa de

salida puede utilizarse en otras aplicaciones.

Por Ing. Horacio D. [email protected]

Lo que se espera de una etapa de salida es que ante

la detección de un evento por parte de un sensor seactive algún circuito que permita la acción de un

actuador. La computadora que analizamos en la edición

anterior (y que Ud. podrá descargar con las claves quedaremos en este circuito) posee dos salidas digitales y

lo que proponemos es en función del estado de dichas

salidas se permita la activación de 4 líneas de actuacióny para ello emplearemos un decodificador.

Un decodificador es un circuito lógico cuya función es

indicar la presencia de cierto código en sus líneas de

entrada con un nivel predeterminado a la salida. El pro-cedimiento consiste en interpretar el código de n líneas

de entrada con el fin de activar un máximo de 2n líneas

a la salida. Si el código de entrada tiene combinacionesno usadas o de no importa, la salida tendrá menos de 2n

salidas. La característica predominante en los decodifi-cadores es un mayor número de salidas con respecto al

número de entradas. El diagrama de bloques se mues-

tra en la figura 1.

Un Decodificador de 2 a 4 líneas tiene 2 líneas de

COMPUTADORA DE A BORDO PARA AUTOMOVIL

ETAPA DE SALIDA PARA

SISTEMA DE CONTROL

Figura 1. Diagrama de bloques de unDecodificador n x 2n.



entrada y 4 líneas de salida. En la tabla 1, las entradasdel decodificador son I0 e I1 y representan un entero de0 a 3 en código decimal. G es la entrada de habilitacióny determina la activación del circuito de acuerdo a suvalor lógico ("1" circuito activo, "0" circuito no activo).Según el valor binario presente en las 2 entradas seactiva una de las 4 salidas al valor lógico 1. Por ejemplo,

con el valor 1 en I0 y el valor 0 en I1 se activará la salidaY1.

En la figura 2 se muestra el circuito lógico del decodifica-dor 2x4.

En este diagrama, I0 e I1 representan las salidas de laplaca de la computadora e Y0, Y1, Y2 e Y3 son laslíneas que comandarán un buffer (en nuestro caso unrelé) para cada línea de actuación.

De la misma manera, si tuviéramos 3 líneas de salida en

la placa de la computadora, podríamos manejar 8 líneasde actuación empleando un decodificador de 3 entradasy 8 salidas. El decodificador de 3 a 8 líneas, activa unasola de las 8 líneas de salida de acuerdo con el códigobinario presente en las 3 líneas de entrada. Las salidasson mutuamente exclusivas ya que solamente una de lassalidas es igual a 1 en cualquier momento.

Las entradas del decodificador son x, y, z y las salidasvan de y0 a y7 (activas bajas). La tabla de verdad deldecodificador se muestra en la tabla 2.

Si quisiéramos hacer un análisis teórico, como latabla 2 tiene 8 salidas, sería necesario dibujarocho mapas de Karnaugh para simplificar cadauna de las funciones de salida (esto es para quie-nes saben algo de lógica digital). Por tanto proce-dimiento, se puede dibujar un solo mapa y redu-cir la función para cada término por separado. Lareducción de cada término da como resultado laequivalencia entre cada minitérmino de entrada yla salida correspondiente. Por ejemplo, laentrada 110 activará la salida Y6. En el circuito,el minitérmino corresponderá a una compuerta

AND de tres entradas . De manera similar se

Saber Electrónica

8

Montaje

Tabla 1. Tabla de verdad del Decodificadorde 2 bits.

Figura 2. Diagrama lógico del decodificador 2 x 4con entrada de habilitación.

Tabla 2. Tabla de verdad para el Decodificador de3 a 8 líneas.

Figura 3. Diagrama lógico de unDecodificador 3 x 8.



construye el circuito para el resto de entradas. El circuitológico resultante del decodificador de 3 a 8 líneas es elque se muestra en la figura 3.

En la figura 4 podemos observar entonces la interactivi-dad entre entradas y salidas de un decodificador de 3 a8.

En la figura 5 podemos observar el circuito eléctrico denuestro etapa de salida que emplea un circuito integrado

digital 74156, que es un doble decodificador de 2 entra-das a 4 salidas. E0 y E1 representan las salidas de laplaca de la computadora descripta en la edición anteriory S0, S1, S2, S3 y S4 son las líneas de actuación demodo que en función del estado de las salidas de lacomputadora se activará el relé correspondiente denuestra etapa de salida de acuerdo con lo mostrado enla tabla 3.

El circuito no reviste consideraciones especiales, seemplea sólo un decodificador del 74156 y cada salidamaneja un relé por medio de un transistor BC548. Elestado de las líneas de habilitación y demás pines delintegrado se establece por medio de resistencias.

Como el vehículo funciona con 12V y el integrado se ali-menta con 5V, necesitamos un regulador de 3 termina-les del tipo 7805. Los relé son de 12V y poseen una ali-mentación individual (los 4) para que Ud. pueda colocar

Saber Electrónica

9

Etapa de Salida para Sistema de Control

Figura 5. Circuito completo de la etapa de salida para sistema de control

Figura 4. Decodificador 3 x 8 líneas.

Tabla 3. Comportamiento de las líneas de actuaciónde la etapa de salida de acuerdo con el estado de

sus entradas provenientes de la computadora.



un fusible específicamentepara ellos. Cada relé poseeuna salida inversora paraque Ud. conecte un actua-dor que esté activo ya sea en estado de reposo o duranteel ciclo de activación del relé. El circuito impreso semuestra en la figura 4.

Recordamos que esta etapa es un decodificador de 2líneas de entrada a 4 líneas de salida que puede emple-

arse para cualquier otra aplicación al margen de la que

estamos dando. Los relé de actuación se activarán de

acuerdo al estado que envíe la computadora por lo cual

en ediciones futuras presentaremos el circuito final de la

computadora con diferentes ejemplos de aplicación y en

todos los casos lo único que cambiará será el programa

grabado en el microcontrolador de la central El circuito de

la central que explicamos en la edición anterior, asi comosu funcionamiento y ejemplos de aplicación los puede

descargar de nuestra web www.webelectronica.com.ar,haciendo clic en el ícono password e ingresando la clave:

compuobd.

Saber Electrónica

3

Montaje

Figura 6. Circuito impreso de la etapa de salida para sistema de control.

IC1 - 74156 - Circuito

integrado digital doble

decodificados 2 x 4.

IC2 - 7404 (ó 74LS04) -

Séxtuple inversor TTL.

Q1 a Q4 - BC548 -

Transistores NPN de

uso general.

D1 a D4 - 1N4148 -

Diodos de uso general

RG1 - 7805 - Regulador

de 3 terminales.

C1, C2 - 0,1µF -

Capacitores cerámicos

R1, R2, R6 - 100!

R3, R4, R5 - 10k!

R7, R8, R9, R10, R11,

R12 - 1k!

CN1 - Conector tipo bor-

nera de dos contactos.

CN2 a CN5 - Conectores

tipo bornera de 3 con-

tactos.RL1 a RL4 - Relés de 12

V con contactos inver-

sores para circuitos

impresos.

Varios

Placa de circuito

impreso, gabinete para

montaje, cables, fusi-

bles, estaño, etc.

LISTA DECOMPONENTES



Saber Electrónica

3

En general, los circuitos de frecuencímetro quepublicamos así como el osciloscopio de SaberElectrónica 271 tienen limitación en cuanto a lamáxima frecuencia de la señal que pueden mostrar.

En el caso de un frecuencímetro, este tema se solu-ciona fácilmente con un prescaler divisor de fre-cuencia como el que explicamos en este artículo.En el caso del osciioscopio, tenemos que convertirla señal a mostrar en digital, posteriormente divi-dirla en frecuencia y luego volver a convertirla enanalógica (pero de menor frecuencia) y para “divi-dirla” también podemos emplear este prescaler, talcomo veremos en futuras ediciones. El prescaler puede funcionar hasta 40MHz

y divide la señal por 10.


Con un circuito integrado de la serie LS (Low PowerShottky) podemos tener más velocidad para undivisor de frecuencias como el 7490 permitiendo

su operación hasta 40MHz.

De esta forma, colocándolo en la entrada de un frecuen-címetro, las señales de hasta 40MHz quedarán divididaspor 10 apare-ciendo en elinstrumento conuna indicaciónde 4MHz que

es la medidapor el circuitopero que es 10veces menorque la que enrealidad esta-mos testeando.

Dicho de otramanera, conse-guimos de estemodo una

expansión denuestro fre-

cuencímetro para que pueda contar hasta 40MHz. Porotro lado, un osciloscopio permite visualizar señales

periódicas, luego, podemos convertir esa señal analó-

gica en una señal digital utilizando una frecuencia de

muestreo de 40MHz y así poder convertir señales analó-

gicas en digitales de hasta 4MHz sin inconvenientes.

PRESCALER DIVISOR X 10, 100, 1000

PARA 40MHZ

Figura 1. Circuito de un prescaler divisor por 10 para 40MHz



Ahora bien, si ingresamosesa señal digital al prescaler,y la dividimos por 100 (porejemplo), a la salida tendre-mos una señal de caracterís-ticas similares pero con unefrecuencia 100 veces menor.

Con este prescaler, la escalade un instrumento tendrá unfactor de multiplicación por10, lo que es bastante intere-sante en muchas aplicacio-nes prácticas. Por otro lado,obtener más sensibilidad,disparando el circuito conseñales hasta 1Vpp podemos usar una etapa amplifica-

dora con un transistor. Con esto, se puede medir la fre-cuencia de señales que no sean TTL y que no tengannecesariamente una forma de onda rectangular.

El circuito propuesto aparece en la figura 1.

La alimentación puede ser c u a l q u i e r a c o m p r e n d i d aentre 7V y 15V.

Informamos también a los lectores que existe el circuitointegrado 95H90 con tecnología ECL (Emitter CoupledLogic) que opera con un prescaler divisor por 10 en fre-cuencias hasta 250MHz.

Con este circuito integrado conectado en la entrada(antes de 74LS90) y también una etapa transistorizadacon un transistor de alta velocidad para conmutacióncomo el BFR 99 podemos expandir la frecuencia de ope-ración de este aparato hasta 250MHz.

En la figura 2 se muestra la placa de circuito impreso suge-rida. Con la colocación de dos circuitos en serie podríatener un divisor por 100 e, incluso, podría emplear compo-nentes CMOS, teniendo en cuenta que en ese caso la fre-cuencia máxima de trabajo va a depender del tipo de inte-grados que usemos. En la figura 3 se puede observar un

prescaler divisor por 1.000 con CD4017.

Saber Electrónica

3

Montaje

Figura 2. Circuito impreso sugerido para el prescaler para 40MHz.

Figura 3. Prescaler divisor x 1.000 con CD4017.

IC1 - 74LS90 - Circuitointegrado digitalQ1, Q2, BF494 -Transistores de RF

RG1 - 7805 - Regulador detensión de 3 terminalesR1, R3 - 1k!R2, R4 - 4k7VR1 - 100! - PresetD1 - 1N4148 - Diodo deuso general

CN1 - CN2 - ConectoresC1, C2 - 100nF -CerámicosC3 - 1nF - Cerámico

VariosPlaca de circuitoimpreso, gabinete paramontaje, cables, fusi-bles, estaño, etc.

LISTA DE COMPONENTES



M ANUALES TÉCNICOS

TELEFONÍA CELULAR

Tecnologías 3G, 4G y WiMaxLos teléfonos celulares han tenido diferentes versiones, evoluciones o genera -

ciones en cuanto a conexiones vía radio (Wireless) con las estaciones base cuyas antenas podemos ver en cualquier parte. La primera generación, 1G (que

solamente permitía la comunicación telefónica o voz), utilizaba conexiones ana - lógicas y tenía graves problemas de seguridad puesto que el mismo número

podía estar en dos móviles distintos. Los móviles 2G (segunda tecnología que

ya permitió el envío de datos a través de mensajes de texto) aceleró el cambio de tecnología analógica a digital, codifican y comprimen la señal pudiendo abar -

car más llamadas. La evolución a 2,5G o GPRS incluye varios protocolos o

estándares de transmisión de datos. Entre ellos el usado por los países europe - os y americanos: el GSM. Y por fin la tecnología 3G ó UMTS (que permite el envío de datos a mayor velocidad con lo cual se permite la transmisión de voz, de men -

sajes de texto y de video) que utiliza la infraestructura del GSM pero posee un ancho de banda mayor para poder enviar y recibir tanto señales de voz como de

datos a una velocidad de hasta 10Mb por segundo aunque en la práctica las

redes comerciales no superan los 3.5Mb. La tecnología 3G se transformó en una señal de cobertura, calidad de sonido y recepción mucho mejor que el convencional GPRS. De ahí que los pro -

veedores de teléfonos móviles ofrecen nuevos servicios implementados en esta tecnología, tales como vide - ollamadas, descarga de archivos, conexión a Internet, etc. aunque el precio del uso del 3G todavía es relati -

vamente caro comparando con la descarga de datos desde Internet por red fija. Ahora bien, cuando se pro -

duzca el apagón analógico, la banda o espectro del UHF se usará para desplegar la tec - nología 4G (que seguramente desembocará en Wimax) por lo cual ya se conocen muchos aspectos de esta nueva tecnología. La tecnología 3G nos ofrece una

cobertura de datos para el móvil que intenta sustituir las conexiones de

banda ancha fijas en donde no podamos optar a ellas, sin embar - go, la velocidad de la conexión móvil con 3G es 30 veces

inferior al Wimax. En este manual explicaremos dife - rentes aspectos de estas tecnologías y también

hablaremos de los actuales sistemas operativos de los celulares 3G y “de

los que se vienen”.

Informe Preparado por




Telefonía Celular 3G

Para comenzar, en la figura 1tenemos una tabla que representa laevolución de las tecnologías deradio para telefonía celular.

3G (o 3-G) es la abreviación detercera-generación de transmisiónde voz y datos a través de telefoníamóvil. La definición técnicamentecorrecta es UMTS (Universal MobileTelecommunications Service: ServicioUniversal de Te l e c o m u n i c a c i o n e sMóviles).

Las redes 2G se construyeronprincipalmente para datos de voz ytransmisiones lentas. Dados loscambios rápidos en las expectativasde los usuarios, no cumplen lasnecesidades inalámbricas de laactualidad. La evolución del 2G al3G puede subdividirse en lassiguientes fases:

De 2G a 2.5G De 2.5G a 2.75G De 2.75G a 3G

El primer gran paso en la evolu-

ción al 2G ocurrió con la entrada delServicio General de Paquetes víaRadio (GPRS - General PacketRadioService). Los servicios de losmóviles relacionados con el GPRSse conviertieron en 2.5G.

El GPRS podía dar velocidad dedatos desde 56 kbit/s hasta 11 4kbit/s. Puede usarse para servicioscomo el acceso al protocolo de apli-caciones inalámbricas (WA P -Wireless Application Protocol), servi-

cio de mensajes cortos (SMS - ShortMessaging Service), sistema demensajería multimedia (MMS -Multimedia Messaging Service), ypara servicios de comunicación porInternet como el email y el acceso ala web. La transmisión de datosGPRS es normalmente cobrada porcada megabyte transferido, mientrasque la comunicación de datos víaconmutación de circuitos tradicionales facturada por minuto de tiempode conexión, independientemente

de si el usuario está realmente usan-do la capacidad o si está parado.

El GPRS es una gran opciónpara el servicio de intercambio depaquetes, al contrario que el inter-cambio de circuitos, donde una cier-

ta calidad de servicio (QoS) estágarantizada durante la conexiónpara los no usuarios de móvil.Proporciona cierta velocidad en latransferencia de datos, mediante eluso de canales no usados del acce-so múltiple por división de tiempo(TDMA). Al principio se pensó enextender el GPRS para que dieracobertura a otros estándares, peroen vez de eso esas redes están con-virtiéndose para usar el estándarGSM, de manera que el GSM es elúnico tipo de red en la que se usaGPRS. El GPRS está integrado enel lanzamiento GSM 97 y en nuevoslanzamientos. Originariamente fueestandarizado por el InstitutoEuropeo de Normas deTelecomunicaciones (ETSI), peroahora lo está por el 3GPP que es elacrónimo (en inglés) de "3rdGeneration Partnership Project”.

Esta organización realiza la supervi-sión del proceso de elaboración deestándares relacionados con 3G.

Los servicios asociados con latercera generación proporcionan laposibilidad de transferir tanto voz ydatos (una llamada telefónica o unavideollamada) y datos “no-voz” (des-carga de programas, intercambio de

email, transmisión de aplicaciones ymensajería instantánea). A u n q u eesta tecnología estaba orientada ala telefonía móvil, desde hace unosaños las operadoras de telefoníamóvil ofrecen servicios exclusivosde conexión a Internet mediantemódem USB, sin necesidad deadquirir un teléfono móvil, por lo quecualquier computadora puede dispo-ner de acceso a Internet empleandola red de telefonía celular 3G.Existen algunas netbooks que incor-poran el módem integrado en el pro-pio equipo, pero requieren de unatarjeta SIM (la que llevan los teléfo-nos móviles) para su uso, por lo queen este caso sí es necesario estardado de alta con un número de telé-fono. En la figura 2 podemos obser-var los servicios disponibles en estatecnología.

Lo que iba a ser una revolución

en las comunicaciones en telefoníacelular en el año 2000 (nos referi-mos a UMTS) cuyo despliegue era

Manuales Técnicos

Manuales Técnicos

34



cuestión casi de meses se convirtióen un tortuoso y largo trayecto devarios años. Uno de los motivos fueel precio que debieron pagar losoperadores para adquirir las licen-cias de transmisión. Además elespectro de frecuencias era diferen-te al que utilizaban las tecnologíasanteriores 2G y utiliza una nuevaforma de transmisión de datos, porlo que era una tecnología nueva sin

apenas base tecnológica en cuantoa equipos de transmisión o los pro-pios teléfonos móviles, que eranincompatibles. Por lo que más queadaptar la tecnología actual huboque crear toda la infraestructura decomunicaciones para la plataformaUMTS/3G.

El primer país en implementaruna red comercial 3G a gran escalafue Japón. En la actualidad, existenmás de 160 redes comerciales en 77países usando la tecnologíaWCDMA para telefonía celular 3G.

En términos técnicos, 3G es untérmino genérico que cubre unagama de estándares de redes y tec-nologías inalámbricas que incluyen:

C D M A - Wideband Code Division Multiple Access.C D M A 2 0 0 0 - Code Division

Multiple Access 2000.U M T S - Universal Mobile

Telecommunications System.E D G E - Enhanced Data for

Global Evolution.

H S PA - High Speed Packet Access, que incluye HSDPA y HSUPA.

Estandarización de la RED

La Unión Internacional deTelecomunicaciones (ITU) definiólas demandas de redes 3G con elestándar IMT-2000. Una organiza-ción llamada 3ª GenerationPartnership Project (3GPP) ha conti-nuado ese trabajo mediante la defi-nición de un sistema móvil que cum-ple con dicho estándar. Este sistemase llama Universal MobileTelecommunications System(UMTS).

A diferencia de GSM, UMTS sebasa en servicios por capas, figura3. En la cima está la capa de servi-cios, que provee un despliegue deservicios rápido y una localizacióncentralizada. En el medio está lacapa de control, que ayuda a mejo-rar procedimientos y permite que lacapacidad de la red sea dinámica.En la parte baja está la capa de

conectividad donde cualquier tecno-logía de transmisión puede usarse yel tráfico de voz podrá transmitirsemediante ATM/AAL2 o IP/RTP.

Evolución del 3G (pre-4G)

La estandarización de la evolu-ción del 3G está funcionando tantoen 3GPP como 3GPP2. Las especi-ficaciones correspondientes a las

evoluciones del 3GPP y 3GPP2 sellaman LTE y UMB, respectivamen-te. Desarrollo en UMB ha sido can-celado por Qualcom. La evolucióndel 3G usa en parte tecnologías másallá del 3G para aumentar el rendi-miento y para conseguir una migra-ción sin problemas.

Hay varios caminos para pasarde 2G a 3G. En Europa el caminoprincipal comienzó en GSM cuandose añadió GPRS a un sistema. Deahí en adelante fue posible ir a un

Tecnologías 3G, 4G y WiMAX

Saber Electrónica

35

Figura 2

Figura 3



sistema UMTS. En Norteamérica laevolución de sistema comenzódesde el Time division multipleaccess (TDMA), cambió a EnhancedData Rates for GSM Evolution(EDGE) y después a UMTS.

En Japón, se utilizan dos están-dares 3G: W-CDMA usado por NTTDoCoMo (FOMA, compatible conUMTS) y SoftBank Mobile (UMTS), yCDMA2000, usados por KDDI. Latransición por razones de mercadoal 3G se completó en Japón duranteel 2006 y hoy, casi 5 años después,conviven varias tecnologías.

La primera introducción de latecnología 3G en el Caribe se hizopor América Móvil hace más de dosaños. La fase de implementación deesta red fue llevada a cabo porHuawei en conjunto con otras sub-contratadas como TSF de Canadá.Hoy en día no existen prestadoresque no ofrezcan a sus cliente móvi-les con covertura 3G (figura 4).

Aunque el 3G fue introducidocon éxito a los usuarios de todo elmundo, hay algunas cuestionesdebatidas por proveedores de 3G y

usuarios:

Ventajas de 3G (UMTS)

1) El protocolo IP está basado enpaquetes, pues solo se paga en fun-ción de la descarga lo que supone,relativamente, un menor costo.Aunque dependiendo del tipo deusuario, también se podría calificarcomo desventaja.

2) Velocidad de transmisión alta.Fruto de la evolución de la tec-

nología, hoy en día se puedenalcanzar velocidades superiores alos 3 Mbit/s por usuario móvil.

3) Más velocidad de acceso.

4) UMTS, sumado al soporte deprotocolo de Internet (IP), se combi-nan para prestar servicios multime-dia y nuevas aplicaciones de banda

ancha, tales como servicios devideo-telefonía y video-conferencia.

5) Transmisión de voz con cali-dad equiparable a la de las redesfijas.

Todo esto hace que esta tecnolo-gía sea ideal para prestar diversosservicios multimedia móviles.

Desventajas de 3G

1) Cobertura limitada.Dependiendo de la localización,

la velocidad de transferencia puededisminuir drásticamente (o inclusocarecer totalmente de cobertura).

2) Disminución de la velocidad siel dispositivo desde el que nosconectamos está en movimiento

(por ejemplo si vamos circulando enautomóvil).

3 ) No orientado a conexión.Cada uno de los paquetes puedenseguir rutas distintas entre el origeny el destino, por lo que pueden llegardesordenados o duplicados. Sinembargo el hecho de no ser orienta-do a conexión tiene la ventaja deque no se satura la red. Ademáspara elegir la ruta existen algoritmos

que "escogen" qué ruta es mejor,

estos algoritmos se basan en la cali-dad del canal, en la velocidad delmismo y, en algunos, oportunidadhasta en 4 factores (todos ellos con-figurables) para que un paquete"escoja" una ruta.

4) Elevada Latencia respecto ala que se obtiene normalmente conservicios ADSL. La latencia puedeser determinante para el correctofuncionamiento de algunas aplica-

ciones del tipo cliente-servidor comolos juegos en línea.

Telefonía Celular 4G

4G (también conocida como 4-G,figura 5) son las siglas de la cuartageneración de tecnologías de telefo-

nía móvil.

Manuales Técnicos

Manuales Técnicos

36

Figura 4

Figura 5



Cuando Hablamos de 4G esta-mos hablando de un mundo interco-nectado, hablamos de una red basa-da totalmente en IP (IPv6, figura 6)siendo un sistema de sistemas y unared de redes, alcanzándose des-pués de la convergencia entre lasredes de cables e inalámbricas asícomo en ordenadores, dispositivoseléctricos y en tecnologías de lainformación así como con otras con-vergencias para proveer velocida-

des de acceso entre 100 Mbps enmovimiento y 1 Gbps en reposo,manteniendo una calidad de servicio(QoS) de punta a punta (end-to-end)de alta seguridad para permitir ofre-cer servicios de cualquier clase encualquier momento, en cualquierlugar, con el mínimo costo posible.

El WWRF (Wireless Wo r l dResearch Forum) define 4G comouna red que funcione en la tecnolo-gía de Internet, combinándola con

otros usos y tecnologías tales comoWi-Fi y WiMAX. La 4G no es unatecnología o estándar definido, sinouna colección de tecnologías y pro-tocolos para permitir el máximo ren-dimiento de procesamiento con lared inalámbrica más barata. El IEEEaún no se ha pronunciado designan-do a la 4G como “más allá de la 3G”.

En Noruega y Japón ya se estáexperimentando con las tecnologíasde cuarta generación, estandoTeliaSonera en el país escandinavo

y NTT DoCoMo en el asiático, a lavanguardia. Esta última realizó lasprimeras pruebas con un éxito rotun-do (alcanzó 100 Mbps en un vehícu-lo a 200 km/h) y espera poder lanzarcomercialmente los primeros servi-cios de 4G en los próximos meses.

El concepto de 4G englobadodentro de 'Beyond 3-G', incluye téc-nicas de avanzado rendimientoradio como MIMO y OFDM. Dos delos términos que definen la evolu-

ción de 3G, siguiendo la estandari-zación del 3GPP, serán LTE ('LongTerm Evolution') para el accesoradio, y SAE ('Service ArchitectureEvolution') para la parte núcleo de lared. Como características principa-les tenemos:

Para el acceso radio abandona el acceso tipo CDMA característico de UMTS.

Uso de SDR (Software Defined

Radios) para optimizar el acceso radio.

La red completa está desarrolla - da toda por IP.

Las tasas de pico máximas pre - vistas son de 100 Mbps en enlace descendente y 50 Mbps en enlace ascendente (con un ancho de banda en ambos sentidos de 20MHz).

Los nodos principales dentro deesta implementación son el 'EvolvedNode B' (BTS evolucionada), y el

'System Access Gateway', queactuará también como interfaz ainternet, conectado directamente alEvolved Node B. El servidor RRMserá otro componente, utilizado parafacilitar la inter-operabilidad con

otras tecnologías.Tanto WiMax como LTE son tec-

nologías rivales en el mercado decuarta generación de redes móviles,o 4G,

WiMax como Tecnologíapara Telefonía Celular 4G

Aunque aún es una nueva tecno-logía, WiMAX ha empezado a ganarpopularidad y ya está disponible enmuchas ciudades a lo largo de losEstados Unidos, Japón, Rusia,Corea y otros países poseedores delas tecnologías más modernas.

Debido a que todavía es algonuevo las personas están desinfor-madas sobre cómo funciona.

4G WiMAX funciona casi exacta-mente igual que los servicios de Wi-Fi, solo que a una escala más gran-

de y más eficiente. Considerandoque el equipo de Wi-Fi se enlaza através de un cablemodem o unmodem DSL y trabaja sólo a lo largode una casa y/o edificio pequeño, elservicio 4G WiMAX utiliza una torrede conexión, similar a las utilizadaspor las redes de celulares, paratransmitir a través de toda una ciu-dad, figura 7. De hecho, las estadís-ticas demuestran que el serviciopuede proveer acceso a distancias

tan grandes como 70 kilómetros.Ahora, la segunda parte de la

ecuación es el lado Móvil. Apenaslas personas se acaban de acostum-brar a 3G, cuando esta nueva tecno-logía la hace obsoleta. A medida quemás dispositivos comienzan a apa-recer utilizando la cuarta generaciónde la tecnología de telefonía celular,las personas van a querer seguiractualizándose.

Hoy en día, lo que la nueva red4G WiMAX hace es permitir el acce-


Saber Electrónica

37

Figura 6



so al servicio deinternet de alta velo-cidad desde el móvil.Desde que 4Gempiece a ser usadodesde los smart pho-

nes, pone el internetmóvil a la par de losservicios de provee-dores de conexiónalámbrica en veloci-dad y permitiendoacceso desde cual-quier lugar (dentrodel área de cobertu-ra), inclusive mien-tras se está en movi-miento.

De hecho, estu-dios demuestran quelas personas puedenmantener su cone-xión mientras semueven en un auto-móvil. Además, conesta nueva tecnología las zonas deno cobertura que existen en algunossectores y zonas rurales podríandesaparecer.

Desde el WiMax Forum afirmanque 802.16m es significativamentemás rápido que su predecesor y queuno de sus objetivos es que la velo-cidad de descarga alcance los100Mbps.

En comparación la oferta WiMaxque debutó comercialmente en 2008ofrece velocidades de descarga deentre 3,7Mbps y 5Mbps.

Señalar que WiMax 2, u802.16m, es compatible con WiMax,

u802.16e, que es el estándar utiliza-do anteriormente por los operado-res. Esto significa que la actualiza-ción es relativamente económica yla discontinuidad del servicio casi nose produce.

Qué es WiMAX

WiMAX son las siglas de' Worldwide Interoperability forMicrowave Access', y es la marca

que certifica que un producto estáconforme con los estándares deacceso inalámbrico 'IEEE 802.16'.Estos estándares permiten conexio-

nes de velocidades similares alADSL o al cable módem, sin cables,y hasta una distancia de 50-60 km.Este estándar es compatible conotros anteriores, como el de Wi-Fi(IEEE 802.11).

El impacto de esta nueva tecno-logía inalámbrica es extraordinarioya que contiene una serie de ele-mentos que favorecen su expan-sión:

Relativo bajo costo de implanta - ción.

Gran alcance, de hasta 50 km.Velocidades de transmisión que

pueden alcanzar los 75 Mbps.No necesita visión directa.Disponible con criterios para voz

como para video.Tecnología IP extremo a extre -

mo.

Además, dependiendo del anchode banda del canal utilizado, una

estación basepuede soportarmiles de usuarios,netamente superioral WLAN.La tecnología

WiMAX está llama-da a ser la base delas RedesMetropolitanas deacceso a Internet,sirve de apoyopara facilitar lasconexiones enzonas rurales, y seutiliza en el mundoempresarial paraimplementar lasc o m u n i c a c i o n e sinternas. A d e m á s ,su popularizaciónsupondrá el despe-gue definitivo deotras tecnologías,como VoIP (llama-

das de voz sobre el protocolo IP).WiMAX fue pensado principal-

mente como tecnología de “últimotramo” y se puede usar para enlaces

de acceso MAN o incluso WAN.WiMAX se destaca por su capa-cidad como tecnología portadora,sobre la que se puede transportar IP,TDM, T1/E1, ATM, Frame Relay yvoz, lo que la hace perfectamenteadecuada para entornos de grandesredes corporativas de voz y datosasí como para operadores de teleco-municaciones.

En la actualidad, varios operado-res europeos y americanos ya

emplean esta tecnología, utilizandopara ello receptores fijos.

¿Cómo funciona WiMAX? WiMax funcionaría similar a WiFi

pero a velocidades más altas, mayo-res distancias y para un mayornúmero de usuarios, figura 7.

WiMax ya solventa la carenciade acceso de banda ancha a lasáreas suburbanas y rurales que lascompañías del teléfono y cable toda-vía no ofrecen.

Manuales Técnicos

Manuales Técnicos

38

Figura 7



Un sistema de WiMax tiene dospartes:

Por un lado están las torres WiMax, que dan cobertura de hasta 8.000 kilómetros cuadrados según el tipo de señal transmitida.

Por otro están los receptores, es decir, las tarjetas que conectamos a nuestro PC, portátil, PDA y demás para tener acceso.

Podemos encontrar dos tipos deformas de ofrecer señal:

*** Cuando hay objetos que seinterponen entre la antena y elreceptor. En este caso se opera conbajas frecuencias (entre los 2 y los11GHz) para así no sufrir interferen-cias por la presencia de objetos.Naturalmente esto hace que elancho de banda disponible seamenor.

Las antenas que ofrezcan esteservicio tendrán una cobertura de 65km cuadrados (más o menos comolas de los teléfonos móviles).

*** Cuando no hay nada que seinterpone y hay contacto visualdirecto. En este caso se opera amuy altas frecuencias, del orden de66GHz, disponiendo de un granancho de banda. Además, las ante-nas que ofrezcan este servicio

alcanzan una cobertura de hasta9.300 km cuadrados.

Los usuarios normales, son delprimer tipo de servicio, el que operaa bajas frecuencias.

En dicho servicio, a pesar de serpeor, se va a notar mucha diferenciacon el WiFi de ahora en dos aspec-tos fundamentales: la velocidadsube ahora hasta los 70 Mbps y laseñal llega a ser válida hasta en 50km (con condiciones atmosféricasfavorables).

Características de WIMAX

En la tabla 1 podemos observarlas características de WiMAX, deellas podemos destacar lo siguiente:

1) Anchos de canal entre 1,5 y20MHz.

2) Utiliza modulaciones OFDM(Orthogonal Frequency DivisionMultiplexing) yOFDMA (OrthogonalFrequency Division Multiple Access)con 256 y 2048 portadoras respecti-vamente, que permiten altas veloci-dades de transferencia incluso encondiciones poco favorables. Estatécnica de modulación es la quetambién se emplea para la TV digi-tal, sobre cable o satélite, así comopara Wi-Fi (802.11a) por lo que estásuficientemente probada.

3) Incorpora soporte para tecno-

logías “smart antenas” que mejoranla eficiencia y la cobertura. Estasantenas son propias de las redescelulares de 3G, mejorando la redespectral, llegando así a conseguirel doble que 802.11.

4) Incluye mecanismos de modu-lación adaptativa, mediante los cua-les la estación base y el equipo deusuario se conectan utilizando lamejor de las modulaciones posibles,

en función de las características delenlace radio.

5) Soporta varios cientos deusuarios por canal, con un granancho de banda y es adecuadatanto para tráfico continuo como aráfagas, siendo independiente deprotocolo; así, transporta IP,Ethernet, ATM etc. y soporta múlti-ples servicios simultáneamente ofre-ciendo Calidad de Servicio (QoS) en802.16e, por lo cual resulta adecua-do para voz sobre IP (VoIP), datos yvídeo.

También, se contempla la posibi-lidad de formar redes malladas(mesh networks) para que los distin-tos usuarios se puedan comunicarentres sí, sin necesidad de tenervisión directa entre ellos.

En la seguridad tiene medidasde autentificación de usuarios y la

encriptación de datos mediante loaalgoritmos triple DES y RSA.


Saber Electrónica

39

802.16 802.16a 802.16e

Espectro 10 - 66 GHz < 11 GHz < 6 GHz

Funcionamiento Solo con visión directa Sin visión directa (NLOS) Sin visión directa (NLOS)

Tasa de bit 32 - 134 Mbit/s con canales de 28 MHz Hasta 75 Mbit/s con canales de 20 MHz Hasta 15 Mbit/s con canales de 5 MHz

Modulación QPSK, 16QAM y 64 QAM OFDM con 256 subportadoras Igual que 802.16aQPSK, 16QAM, 64QAM

Movilidad Sistema fijo Sistema fijo Movilidad pedestre

Anchos de banda 20, 25 y 28 MHz Seleccionables entre 1,25 y 20 MHz Igual que 802.16a con los canales de subidapara ahorrar potencia

Radio de celda típico 2 - 5 km aprox. 5 - 10 km aprox. (alcance máximo de unos 50 km) 2 - 5 km aprox.

Tabla 1



Wifi Frente a Wimax

WiMAX es al estándar 802.16 loque Wi-Fi al 802.11.

WiMAX no ha sido diseñadopara ser competidor de Wi-Fi sino

más bien para complementar a Wi-Fi en aquellas carencias que éstepresenta.

La primera norma inalámbrica(802.11) fue desarrollada como unaalternativa al cableado estructuradode redes LAN.Esta norma fue dise-ñada para ofrecer “conexiónEthernet “inalámbrica”.

La certificación Wi-Fi fue elabo-rada para ofrecer una garantía deinteroperabilidad entre productos8 0 2 . 11 de diferentes fabricantes.Para entender mejor las aplicacio-nes para la cuales Wi-Fi fue diseña-do, hay que imaginar una redEthernet dentro de una oficinadurante los años noventa.

El requerimiento era una reddentro de una oficina. Wi-Fi fue dise-ñado para ambientes inalámbricosinternos y las capacidades sin líneade vista (NLOS) son posibles única-

mente para unos pocos metros. Apesar de este diseño y de todas laslimitaciones, había muchos provee-dores de Internet (ISP) que imple-mentaban radios Wi-Fi para serviciode Última Milla. Debido al diseño deWi-Fi, los servicios en estas redeseran bastante limitados.

En los últimos años hemos vistomucho desarrollo en Wi-Fi yEthernet para adaptarse a los cam-bios en las redes de datos. Esto

incluye mejor seguridad (encripta-ción), redes virtuales (VLAN), ysoporte básico para servicios de voz(QoS).

En conclusión, Wi-Fi fue diseña-do para redes locales (LAN) paradistancias cortas dentro de una ofici-na.

WiMAX está basado en la norma802.16. Esta norma fue diseñadaespecíficamente como una soluciónde Última Milla, y enfocada en losrequerimientos para prestar servicio

a nivel comercial. Para empezar, sudiseño contempla la necesidad devarios protocolos de servicio.

Una conexión WiMAX soportaservicios paquetizados como IP yvoz sobre IP (VoIP), como también

servicios conmutados (TDM), E1/T1y voz tradicional (clase-5); tambiénsoporta interconexiones de ATM yFrame Relay.

WiMAX facilita varios niveles deservicio (MIR/CIR) para poder dardiferentes velocidades de datosdependiendo del contrato con elsuscriptor.

Un radio WiMAX tiene la capaci-dad de entregar varios canales deservicio desde la misma conexiónfísica. Esto permite que múltiplessuscriptores estén conectados almismo radio (CPE); cada uno conuna conexión privada con el proto-colo y nivel de servicio que ésterequiera. Esta solución garantizatener múltiples suscriptores que seencuentran en un mismo edificio(MDU).

Adicionalmente a los serviciosque WiMAX puede ofrecer, la tecno-

logía de transmisión OFDM es unasolución robusta para operar en con-diciones donde no hay línea de vista(N-LOS) a distancias de varios kiló-metros. Esto es un requerimientoobligatorio para un caso de negociosde servicio inalámbrico en la ÚltimaMilla.

WiMAX y Wi-Fi son solucionescomplementarias para dos aplicacio-nes bastante diferentes. WiMAX fuediseñado para redes metropolitanas

(MAN), también conocido como“Última Milla”. Wi-Fi fue diseñadapara redes locales (LAN), tambiénconocido como “Distribución enSitio”.

Aplicaciones Wimax

Los primeras aplicaciones con-sisten unidades exteriores que fun-cionan en aplicaciones con o sinlínea de vista entre equipos, ofre-ciendo limitados anchos de banda y

sin movilidad. Se necesita instalar elequipo en cada hogar para poderusar WiMax. En este primer momen-to se cuenta con las mismas presta-ciones de un acceso básico aInternet.

La segunda generación deWiMAX está pensada para interio-res, con módems auto instalablessimilares a los módems de cable oDSL. En ese momento, las redesWiMax ofrecerán movilidad para quelos clientes lleven su computadoraportátil o MODEM WiMax a cual-quier parte con cobertura.

La seguridad y la integridad de lainformación que se transmite a tra-vés de las redes inalámbricas hantraído bastantes críticas porque,según apuntaban algunos expertos,podía interferir en otras redes decomunicación o exponerse a robode datos. Sin embargo, este campoha avanzado muy rápidamente y,actualmente, se puede decir que lasredes Wireless alcanzan unos nive-les de seguridad muy similares a lasde cable.

En cuanto a seguridad, por el

momento WiMAX incorpora 3DES( Triple Data Encription Standard),pero se prevé que se incorpore AES(Advanced Encryption Standard)cuando comience su comercializa-ción a gran escala.

Estandarización

Al igual que ha sucedido con elestándar Wi-Fi (802.11b), WiMAX,

cuya versión del estándar 802.16fue aprobada durante 2004 por elWiMAX Forum (una asociación queagrupa a más de 200 compañías delsector de la informática y las comu-nicaciones de todo el mundo), estárevolucionando el sector de las tele-comunicaciones.

El proyecto general de WiMAXactualmente incluye al 802.16-2004y al 802.16e, figura 8. El 802.16-2004 utiliza Multiplexado porDivisión de Frecuencia de Vector

Manuales Técnicos

Manuales Técnicos

40



Ortogonal (OFDM),para servir a múltiplesusuarios en unaforma de divisióntemporal en unaespecie de técnica

circular, pero llevadaa cabo extremada-mente rápido demodo que los usua-rios tienen la sensa-ción de que siempreestán transmitiendo orecibiendo.

IEEE 802.16-2004

IEEE 802.16-2004es una tecnología deacceso inalámbricofijo, lo que significaque está diseñadapara servir como unatecnología de reem-plazo del DSL inalám-brico, para competircon los proveedoresde cable de banda

ancha o DSL, o paraproveer un accesobásico de voz ybanda ancha enáreas donde no existe ninguna otratecnología de acceso. El 802.16-2004 también es una solución viablepara el backhaul inalámbrico parapuntos de acceso Wi-Fi o potencial-mente para redes celulares, en par-ticular si se usa el espectro querequiere licencia.

En general, el CPE (Equipo deUsuario) consiste de una unidadexterior (antena, etc.) y un módemi n t e r i o r, lo que significa que serequiere que un técnico logre que unabonado residencial o comercialesté conectado a la red. En ciertoscasos, puede usarse una unidadinterior autoinstalable, en particularcuando el abonado está relativa-mente cerca de la estación basetransmisora.

Además, los CPE autoinstala-

bles permiten que el 802.16-2004sea económicamente más viable yaque una gran parte del costo deadquisición del cliente (instalación;CPE) se reduce en forma drástica.

IEEE 802.16E

IEEE 802.16e está diseñadopara ofrecer una característica clavede la que carece el 802.16-2004:portabilidad y, con el tiempo, movili-dad a toda escala. Este estándarrequiere una nueva solución dehardware/software ya que no escompatible con el anterior 802.16-2004, lo cual no es necesariamentealgo bueno para los operadores queestán planeando desplegar el .16-2004 y luego ascender al .16e. Otra

importante diferenciaentre los estándares.16-2004 y .16e esque el estándar .16-2004 está basado, enparte, en una serie de

soluciones inalámbri-cas fijas comproba-das, aunque patenta-das; por lo tanto,existen grandes pro-babilidades de que latecnología alcancesus metas de rendi-miento establecidas.El estándar .16e, porotro lado, trata deincorporar una ampliavariedad de tecnolo-gías propuestas,algunas más compro-badas que las otras.En virtud de que sóloha habido una sola

justificación modestade característicaspropuestas, sobre labase de datos de ren-dimiento, y la compo-

sición final de estastecnologías no hasido determinada porcompleto, es difícil

saber si una característica en parti-cular mejorará el rendimiento.

Desde una perspectiva de lostiempos, el estándar 802.16e fueprogramado para ser aprobado amediados del 2005. Sin embargo,esa fecha ahora ya ha pasado y, alparecer, será aprobado más adelan-

te este año.Varios vendedores están prome-

tiendo pruebas de campo y de mer-cado a principios de 2006, es dema-siado temprano para decir cuándoestará lista la tecnología para des-pliegues comerciales.

Bibliografía www.malavida.comh t t p : / / c o n o c i m i e n t o s w i r e l e s s n e t-

w o r k d e s i g n . b l o g s p o t . c o m / 2 0 1 0 / 0 7 / que-es-wimax.html


Saber Electrónica

41

Figura 7



La Guerra de los Celulares

Hace apenas unos años que sehan desatado las rivalidades entre

las empresas fabricantes de teléfo-nos celualers. Al principio de los tiem-pos, cuando los teléfonos móvileseran zapatófonos y pesaban comoun ladrillo, el mundo de las marcas sehabía desarrollado de un modo muypráctico. El usuario seleccionaba elprimer teléfono móvil que tenía a sualcance y esperaba de él que durasetoda la vida. Hoy el tema es muy dis-tinto. Quién nos iba a decir que ade-más de ser fanáticos de Boca, nues-

tro club favorito, podíamos serlo deSony Ericsson, Nokia, Android o deliPhone.

A diez años del siglo 21, sonmuchas las firmas que están enlucha por hacerse con el liderazgo ycon la aprobación de los usuariosmás experimentados. La finlandesaNokia ha estado entre nosotrosdesde 1960 dedicándose a las tele-comunicaciones, aunque no fuehasta fines de los 90 que se metió delleno en el mercado masivo primero

con el mítico Nokia 5110 y posterior-mente con el popular 3210, figura 1.Robusto como él solo, fueronmuchos los usuarios que lo llevaron

eternamente en el bolsillo, con elánimo de convertirlo en un dispositi-vo tan resistente como legendario.Tardaría poco en llegar la fiebre porlas nuevas tecnologías móviles, laestética de los teléfo-nos y un mundo abier-to de posibilidades quenunca habríamos podi-do imaginar.

Pero pasaron casi10 años hasta la gue-

rra ya no sea por elmodelo del móvil sinopor su versatilidad. Sibien las PDA y losSmartphones apare-cieron con este siglosiempre se los ha mira-do como una categoríadiferente dentro de losterminales y, en gene-ral, se los ha asociadoal mundo empresariopor empleárselos

como oficinas móviles. Sin embargo,en los últimos años (sobre todo conel auge que tomó el iPhone 3G) lasempresas se esfuerzan en diseñar

teléfonos que “hagan de todo” y paraello el sistema operativo es el armafundamental con que cuentan.

En conclusión, en la actualidad elsistema operativo del teléfono celular

Manuales Técnicos

Manuales Técnicos

42

TELEFONÍA CELULAR

Sistemas Operativos Open Source

El Sistema Operativo de un celular es el programa base con el cual dicho teléfono funciona, si los comparamos con las computado -

ras, estaríamos hablando de Windows, Mac OS o Linux.Actualmente seremos testigos de una nueva guerra digital, las

empresas pelearán por conseguir ser parte de tu teléfono móvil.Con la creciente aparición de más teléfonos inteligentes que casi

son una mini computadora portátil, necesitaremos de nuevos

Sistemas Operativos avanzados y muy flexibles al mercado.

Informe Preparado por


Figura 1



es, a mi juicio, el que va a distinguir alequipo y es por ello que la tendenciaes al uso de programas Open Source(abiertos) para que se les pueda aso-ciar fácilmente cualquier tipo de apli-cación. Veamos entonces cuál es la

tendencia.

Sistemas Operativos

para Teléfonos Celulares

Con el comienzo de la segundadécada de este siglo, la tendencia

fue que los celularestengan SistemasOperativos con CódigoAbierto (Open SourceOperating Systems),que no significa que

sean gratis, sino que sucódigo estará abierto ala vista de todos paraque cualquiera puedadesarrollar nuevas apli-caciones, plugins, onuevas versiones mejo-radas del mismo.Debemos aclarar queSistemas Operativosabiertos para teléfonosmóviles (celulares) noson una novedad.Antes contábamos conQTopia (figura 2) y conel kernel de Linux, elcual es ideal para

pequeñas instalaciones. Hoy, a lapropuesta de una empresa sobre sis-temas abiertos, otras empresas res-pondes con más innovaciones en susfirmwares… por ejemplo, Microsoftlanzó el Windos Phone 7 para teléfo-

nos celulares, con código abierto yun sistema de selección de archivostotalmente novedoso debido a laspromesas de Apple para el nuevoiPhone, de Motorola con el Androidde Google, etc. figura 3.

Veamos entonces qué es lo quenos espera… en base a lo que hoy seconoce (aunque al momento de leer

esta nota todo estoquizá ya le resulteviejo).

Android de Google

Google Android, figura 4, es unSistema Operativo para teléfonosinteligentes (smartphones), el cualsigue en proceso de desarrollo, aun-

que YA ES UN HECHO y se loencuentra en móviles desde hacecasi 2 años. Su código es bastanteabierto. Está diseñado para quecorra en casi cualquier hardware eincluye una muy completa interfaz deusuario abierta y gratuita. No costaránada a las empresas de telefonía, yuna vez activado traerá al teléfonovarias aplicaciones de Google comoGoogle Maps, Gmail, Docs, Talk, etc.

Y empieza el mar de las especu-laciones sobre Android, pronto esta-ría listo el SDK para los desarrollado-res de aplicaciones que quieran tra-bajar sobre GingerBread. Ahora, conla filtración de una imagen de lo quesería su interfaz, han empezado asurgir numerosos rumores en la red.

Se dice que muy pronto veremoslos primeros productos que tendránla versión Android 3.0, y que en sugran mayoría serán un ejército de

tabletas digitales que tratarán dedarle batalla a la victoriosa iPad.Por otra parte, ésta la duda de los

nombres, las denominaciones y elfuturo de las plataformas Android. Hayquienes dicen que Android 3.0 no esGingerBread, sino HoneyComb, y suobjetivo son las mencionadas pads.En tanto, la versión GingerBreadserá algó así como una mejora deFroyo -Android 2.2-, en consecuen-cia, el Android 2.3.


Saber Electrónica

43

Figura 2

Figura 3 Figura 4



¡Qué lío de nombres! ¿y ésto por qué nos interesa?... s i m p l e m e n t epara estar informados y para saberque el mundo está en constante cam-bio y que debemos agiornarnos a latecnología.

Es dcir, deberíamos analizar lasupuesta interface que tendrá lo que(en el supuesto de que el Android 3.0será más enfocado a las tablets yserá HoneyComb) el GingerBread, oAndroid 2.3. Y hablamos de tabletasporque “también” se comportan comoteléfonos celulares y porque el siste-ma que se emplee en una tableta seusará en móviles, no lo dude.

A primera vista, la barra superiorya es en colores, de un tono negrocon íconos cargados a la derecha, yse ve menos plano que la anteriorbarra de notificaciones.

Dicen algunos bloggers que pare-ce tener una especie de efectoborde, al estilo HTC Sense. Sobresus capacidades, GingerBread lescomentábamos que tendrá un graninterés por sus videollamadas y porlos videojuegos.

Obviamente esto es muy posible

ya que Google, dueña de Android,tiene un producto muy limpio y multi-plataforma para poder hacer videolla-madas desde hace mucho tiempo,incluso a través de su majestuosoGMail. Por otra parte, se comentaque ya habría al menos un dispositi-vo completamente para el público delos gammers, que llegará de la manode Sony Ericsson, y que tendrá comobase Android.

Así las cosas, esperemos que no

empiecen a desvariar mucho losrumores, y que más que pantallazosborrosos comience a demostrarAndroid por qué podría seguir bus-cando liderar el mercado más compli-cado de la tecnología: el de la telefo-nía celular inteligente.

iPhone OSX

OS es el sistema operativo deApple que emplea desde hace

muchos años para sus MAC y siem-pre ha sido la envidia de las demáscompañías y el gran rival a vencer.

Con la aparición de iPhone, el sis-tema operativo pasó a llamarse IOSpara los teléfonos y OS para las com-putadoras.

iPhone OSX usa un kernel Machel cual como Linux, es bastanteabierto y está bien documentado.

Pero a diferencia de Linux, el preciodel kernel de iPhone está incluido enel precio total del teléfono y no puedeser vendido a terceros. El SDK o lasherramientas de programación paraeste S.O. son gratuitas y de fácil utili-zación, de hecho, las puede descar-gar cualquiera de la web (figura 5).Esto asegura que bastantes progra-madores no desarrollen aplicacionesque perjudiquen el poder del iPhoney su S.O., al no tener acceso al

núcleo del mismo.Los sistemas operativos para Mac

han sido los grandes olvidados de lacompañía en su última etapa. Su fuer-te empuje en el terreno de los disposi-tivos móviles, protagonizado por iPad,iPhone 4 y su iOS 4, han dejado ensegundo plano las mejoras en estesegmento. De hecho, Snow Leopardno supuso una gran evolución sobreLeopard, sobre todo para los usuariosmenos informados, ya que las diferen-cias están en su interior.

OS X 10.6 lleva poco más de unaño entre los usuarios, pero tardó ensalir unos 15 meses desde que fuerevelado.

Se dice que el OS X 10.7 “es el finde este letargo”. Hasta que se conoz-can los detalles, el debate puedecentrarse en por qué ha escogidoApple al león para su próximo siste-ma operativo. Hay dos razones para

creer que se trata de un movimientoestratégico real, de que la eleccióndel rey de la selva no ha sido aleato-ria.

La versión 10.6 de Mac OS X nointrodujo grandes cambios en el usoy el diseño, ya que se centró princi-palmente en el rendimiento, algo quelos usuarios quizá agradecen menosde lo que deberían. Por eso puedehaber una sensación de falta derenovación que invita a dar un salto

más grande.Por otro lado, la llegada de los

sistema operativos móviles ha cam-biado el panorama de las herramien-tas, ha traído la difusión de las apli-caciones y ha profundizado en laintegración entre ambos tipos de pla-taformas. Con Mac OS X 10.7 'Lion',Apple tiene la ocasión de iniciar unnuevo rumbo para el período de cam-bio en el que nos encontramos, mar-cando el camino con un producto quetransmita fortaleza y liderazgo.

Manuales Técnicos

Manuales Técnicos

44

Figura 5



Un producto para el que elleón puede ser un apoyo de mar-keting de peso.

Windows Mobile

Windows Mobile es unSistema Operativo CERRADO(parece que los directivos de laempresa aprendieron la lección ypor eso se apuraron con elWindows Phone 7… que aparen-temente es abierto). Su interfazpermanece prácticamente sinmuchos cambios a través de dife-rentes teléfonos, por lo que espoco flexible, sin embargo, existela posibilidad que por terceroscreen algunas aplicaciones usan-do Visual C++. Windows Mobiletambién utiliza el framework com-pacto de .NET, el cual es similaral .Net que se encuentra enWindows XP o Vista, figura 6.

Symbian

Symbian es el Sistema Operativomás usado en el todo el mundo, yaque viene de la mano de Nokia, figura7. Antiguamente Symbian no se consi-deraba como open source, aunquecon el anuncio de Nokia, desde hacebastante tiempo ya se lo puede tenerbajo la licencia publica de Eclipse. Sinembargo, hasta donde yo sé, a másde un año del anuncio de Nokia, losfabricantes de teléfonos móviles soloreciben una parte del código abierto

de Symbian. Se espera que el códigosea completamente abierto en un año.

El proceso de liberar el código deSymbian es largo, ya que es un siste-ma antiguo y complejo, incapaz desoportar intensas aplicaciones comolo hace el iPhone y sus similares.

Windows Phone

El primer Windows Phone (elWindows Mobile 6.5) tiene algo más

de un año en el mercado pero siguiósiendo “más de lo mismo”.

Si bien la presentación formal deesta nueva era de Microsoft para el

desarrollo de sistemas operativospara celulares fue en Barcelona enfebrero de 2010, recién en septiembrese tuvieron las primeras pruebas rea-les (al menos las que a mí han llega-do) y al momento de escribir estanota, lo que he visto por el momentono me convence pero lo que he leídodice que el futuro de este SO “es muyalentador”.

Obviamente no es un iPhoneKiller, pero es una competencia direc-

ta, de buen nivel y con un look muyelegante. Me ha gustado.

La principal ventaja que tiene eliPhone es su gran cantidad de Appsque hacen de todo, pero es cosa deesperar que los desarrolladoresempiecen a programar para WindowsPhone 7.

Por otro lado, este SO tampoco esmultitareas, pero puede escucharmúsica mientras usa otras aplicacio-

nes y también hay un sistema de avi-sos con push, como en el iPhone. La

interfase se ve muy interesantecon una nueva manera de pre-sentar sus funciones.Algunos datos interesantes dedestacar son:

Integración con Xbox Live y Zune.Las aplicaciones para Windows Mobile no son compatibles con este nuevo sistema.Su mercado de aplicaciones se llamará: Marketplace.Su interfase se conoce como “Metro”, es similar a la del Zune HD.Tiene tres botones en su parte inferior: Regresar, Inicio y Buscar.Tiene Radio FM.Obviamente es Multi-touch.

MeeGo

A lo largo de estos años, Nokia haconseguido hacerse con el 35% de lasventas mundiales y hasta 2014 pro-

mete liderar el mercado junto aAndroid. Pero lograr este porcentajeha costado lo suyo. Las cifras noshacen pensar que parte de la pobla-ción movilizada está dispuesta aseguir apostando por Nokia, unamarca que a lo largo de los años hasido seleccionada por disponer de unsistema operativo fácil, apto paratodos los públicos. Y no es de extra-ñar.

Hasta la fecha, Nokia dispone de

un catálogo muy amplio, al que pue-den acogerse distintos perfiles deusuarios, sin importar su bagaje tec-nológico o sus preferencias estéticas.Tanto es así que la finlandesa ha ela-borado un estudio en el que se cifra latipología de usuarios que suelenadquirir terminales Nokia. El 29,1%corresponde al porcentaje más alto ydefine a los clientes más jovenes,también etiquetados por Nokia comoexploradores. Sin duda, estaríamoshablando de un perfil que sigue bus-


Saber Electrónica

45

Figura 6

Figura 7



cando el teléfono ideal y que disfrutaviendo nuevos modelos. Un amplio13,9% enlaza directamente con losamantes de la simplicidad.

Symbian sigue siendo el sistemaoperativo bandera de la compañía fin-

landesa, y parece que por ahora lacosa no va a cambiar. Es más, Nokiaestá apostando por renovar este siste-ma operativo. Así lo ha asegurado enuna entrev ista el Vi c e p r e s i d e n t eEjecutivo de Servicios y SolucionesMóviles de Nokia, Tero Ojanperä.

MeeGo, es el otro sistema operati-vo con el que Nokia quiere competircontra Android, iOS o Windows Phone7 en los móviles avanzados. MeeGoserá el software encargado de lanzarmóviles potentes de Nokia,

Nokia C6, C7, E7 y el novedosoNokia N8, tienen a Symbian 3 comosistema operativo, y es que este soft-ware es la apuesta actual de Nokiapara hacerle la competencia aAndroid, iOS o Windows Phone 7.Symbian 3compite de tú a tú conestos sistemas operativos, pero sinrenunciar a las raíces de SymbianS60. De todas maneras, aunque

ahora mismo los esfuerzos estén cen-trados en Symbian 3, MeeGo tampo-co se quedará de lado. Así, los dossistemas operativos permitirán aNokia plantar cara a los que llevanAndroid o iOS.

Tanto Symbian 3 ahora, comoMeeGo en un futuro, tienen comoobjetivo devolver a Nokia la posiciónde líder moral.

El propio presidente de la firma fin-landesa Nokia, Stephen Elop, ha sido

el encargado de confirmar que el pri-mer teléfono móvil con MeeGo se pre-sentará el próximo año 2011, en elcontexto de un evento corporativo quetodavía está por determinar. Sonmuchos los que se han alegrado enor-memente de una noticia que ya esta-ba tardando mucho en llegar. Y aun-que todavía no se ha indicado cuálpodría ser el modelo elegido, todaslas miradas apuntan hacia el NokiaN9. Un dispositivo que pinta comodigno sucesor del actual Nokia N8.

MeeGo es un sistema operativopara móviles que proviene de la uniónentre Maemo y Moblin, en un proyec-to impulsado por dos firmas punteras:Intel y Nokia. ¿La misión? Entrar encompetencia directa con uno de los

líderes que más fuerte está pegandoen ésto de la telefonía móvil inteligen-te. Como no podía ser de otra mane-ra, nos referimos al Android deGoogle.

Sabemos que el nuevo sistemaoperativo MeeGo está directamenterespaldado por la Linux Foundation,detalle con el que no cuenta Android.En este sentido, podemos decir que elsistema resultará útil para teléfonosmóviles, pero también para portátiles,netbooks, televisores y hasta siste-mas inteligentes para vehículos devanguardia.

En realidad no puedo aventurarcuando Nokia tiene previsto realizar lapresentación, aunque muy probable-mente sea en el Nokia World, el even-to corporativo que celebra cada añode forma puntual. El Nokia N9 se con-vertiría así en el nuevo buque insigniade la finlandesa, preparado con pan-

talla táctil, teclado QWERTY deslizan-te y amplias opciones multimedia.

Y El Ganador Es…

Si Ud. suele leer los artículos queescribo, sabe que Sony Ericsson esmi marca predilecta para teléfonoscelulares….

Podría mencionar miles de razo-nes y todas ellas pueden ser refuta-

das pero hay una que no se puedediscutir: sus diseños de hardware sonconstantemente innovadores.

Es hora que comience a decir“dónde está mi corazoncito e relacióna los sistemas operativos” y aquí, enlos últimos meses, Android estásacando claras ventajas (aún sobreOS de Apple: iPhone que para mi fueel primer teléfono diferente de estanueva serie). Mire, en diciembre de2008 estuvo listo el SDK (SoftwareDevelopment Kit) de Android para per-

mitir que otros desarrolladores creennuevas aplicaciones ricas para móvi-les. Hoy, a sólo 2 años ya hay más de7,000 aplicaciones desarrolladas paraAndroid.

¿Y por qué mi preferencia por Android?

Porque fue construído desde subase para permitir que otros desarro-lladores de software puedan crearfácilmente aplicaciones que tomentodo tipo de ventajas en los dispositi-vos móviles donde se empleen. Elsoftware permite a la aplicaciones arealizar funciones centrales del teléfo-no como las funciones de llamar,enviar SMS o usar la cámara.

Android está realizado en elKernel de Linux. Utiliza una máquinavirtual personalizada que está diseña-da para optimizar el uso de memoria yhardware del teléfono móvil. Es opensource, por lo que podrá seguir evolu-cionando y diversificándose en aplica-ciones más innovadoras a través deltiempo.

Su kernel no diferencia entre apli-caciones propias del teléfono y aplica-

ciones creadas por terceros. En gene-ral, todas tienen el mismo nivel deacceso a las capacidades del teléfonodando así a los desarrolladores yusuarios una amplia gama de oportu-nidades para crear mejores aplicacio-nes y servicios.

Tampoco fija límites a ningunaaplicación. Por ejemplo, un desarrolla-dor puede combinar o sincronizarinformación de Internet con los datosdel teléfono de una persona en parti-

cular, como los contactos, calendario,o ubicación geográfica.

Es decir, muy pronto, con Adroid,podremos salir a la calle y ver si algu-no de nuestros amigos de nuestralista de contactos se encuentra tam-bién paseando en el mismo barrio. Esdecir, Android permite a los desarrolla-dores acceder a información de ubica-ción geográfica de cada aparato juntocon opciones de comunicarse entresí, creando una red social con aplica-ciones Peer-to-Peer.

Manuales Técnicos

Manuales Técnicos

46



Android Gingebread

Desde hace más de 6 meses losrumores apuntan a la posibilidad deque Google tuviera a punto las prime-ras versiones de A n d r o i d

Gingerbread, y que el SDK ya está adisposición de los desarrolladores,pero no me consta.

Pero sí es verdad que ya está dis-ponible, es una noticia que muchosprogramadores estaban esperandocon el fin de averiguar las nuevas fun-cionalidades que incluye Gingerbread,así como poder comprobar los cam-bios estéticos a los que pudiera habersido sometido a través del correspon-diente emulador. Insisto, a diciembrede 2010 he encontrado muchas pági-nas y hasta me han hecho llegar ver-siones beta pero, o bien no he sabidocómo trabajar con ellas o bien no son“de buena fuente” (aclaro que no soydesarrollador y pretendo con estanota simplemente realizar un trabajoperiodístico en base a mis limitados

conocimientos). Simplemente comouna acotación les comento que el 15de noviembre de 2010 Eric Schmidt,nada menos que el CEO de Google,estuvo hablando durante el Web 2.0Summit en San Francisco donde con-

firmó en cierto modo la salida inmi-nente de Android Gingerbread alanunciar el Nexus S para T-Mobile,que será el primero en correr conAndroid 2.3.

Un dato a tener en cuenta en unainformación que como rumor que setrata es necesario tomar con la sufi-ciente cautela, son las afirmacionesde que podríamos estar hablando deuna versión de Android que no corres-pondería necesariamente con la 3.0con la que se le ha identificado desdeun principio.

Tampoco hay por el momento pro-nunciamiento alguno por parte de nin-gún fabricante respecto a los planesde integración de esta nueva versiónen futuros smartphones. Aunque conla polémica suscitada a raíz de las

lentas actualizaciones a versionesmás recientes, quizás Google se lopiense dos veces antes de fragmentaraún más el parque móvil existente desu plataforma móvil tomando cartasen el asunto.

En mi humilde entender, estanueva versión debería revisar variospuntos:

1) Mejorar la interfase tanto a nivel del sistema.

2) Mejorar la gestión de la multita - rea, una x al estilo de symbyan3, seria un paso muy acertado a mi entender,para que no haya que recurrir a apli - caciones de terceros para cerrar cómodamente procesos o aplicacio - nes.

3) Posibilidad de actualizaciones,eso lo veo mucho más complicado, ya que las operadoras y fabricantes podrán seguir poniendo sus capas gráficas, a decir de Google.

4) Inclusión de más software cor - porativo.

Instale Android para Depurar un Celular

Saber Electrónica

47

E

n general, instalar Android no esmuy complicado. Se precisan el

SDK de Android y otras aplica-ciones que iremos mencionando yque puede descargar de nuestra webw w w. w e b e l e c t r o n i c a . c o m . a r, hacien-do clic en el ícono password y colo-cando la clave sdkandroid.

Una vez descargado el SDK denuestra web se debe descomprimir enalguna carpeta del sistema, paraLinux recomiendo ~/bin/android-sdk,para Windows recomiendo c:\users\ [ n o m b r e _ u s u a r i o ] \ b i n \ a n d r o i d - s d k

(Donde [nombre_usuario] es el nom-

bre de usuario con el que hayashecho login en windows). De esta

forma tanto en Linux como enWindows tenemos el SDK instaladoen nuestro perfil. Si lo que queremoses tener el SDK disponible para todoslos usuarios de la PC entonces debe-mos elegir otras carpetas. En Linuxnunca lo he hecho y no sé exacta-mente dónde situarlo, creo que en/opt/android-sdk estaría bien, enWindows recomiendo descomprimirloen c:\program files\android-sdk.

Sea donde sea que haya descom-

primido el SDK de Android, en este

tutorial lo llamamamos SDKDIR, asíque donde vea esa palabra tendráque cambiarla por el nombre que Ud.eligió.

Habiendo descomprimido el SDK

en SDKDIR, ahora necesitamos aña-

Instale Android para Depurar un CelularLa instalación de Android en una computadora nos permitirá acceder en el modo depuración de un móvil, de este modo tendremos acceso al sis -

tema operativo del teléfono desde la línea de comandos.



dir a la variable PATH del sistema laruta a las utilidades que trae el SDK:

En Windows XP: Vamos a Botónderecho sobre Mi PC -> Propiedades-> Pestaña Opciones avanzadas ->

Botón Variables de entorno, ahí, abajotenemos una lista llamada Variablesdel sistema. Buscamos una llamadaPath, hacemos doble click y al final delvalor de la variable añadimos: “;SDK-DIR\tools” (por supuesto, sin las comi-llas y sustituyendo SDKDIR por la rutadonde hayas descomprimido el SDK).

En Linux: Desde la línea decomandos Bash, escribir: “gedit~/.bashrc” y pulsar ENTER, se abre eleditor de textos, buscamos las líneasque empiecen por export y despuésde la última añadimos esta línea:

“export PATH=${PATH}:SDKDIR/Tools”

Ahora cerramos Bash y lo volve-mos a abrir. Descargando los drivers.

Tenemos que tener en cuenta quecuando hemos descargado el SDK, loúnico que descargamos son las utili-

dades (directorio tools) y una utilidadllamada “SDK Setup” (sólo enWindows). Esta utilidad nos servirápara actualizar el contenido de nues-tro SDK, ya sea para bajar platafor-mas de desarrollo o para actualizarlos drivers (que es nuestro cometido).

La utilidad de actualización estádesarrollada en Java y por lo tantonecesitaremos el JRE para ejecutarla.Para verificar si la tenemos instalada,ingresamos a esta dirección desde

nuestra PC:

http://www.java.com/es/download/ installed.jsp?detect=jre&try=1

Si no lo tenemos instalado descar-gamos la aplicación (o lo actualizacióna la última versión.) y la instalamos.

Ahora sí, ya podemos ejecutar lautilidad de actualización.

En Windows: Tenemos que jecu-tar el archivo SDK Setup.exe que está

ubicado en nuestro directorio delSDK, SDKDIR.

En Linux: Ejecutar - SDKDIR/ tools/android update sdk

Se abrirá la ventana del actualiza-

dor, en la izquierda seleccionamosAvailable Packages, y en la derechadebemos seleccionar “Usb driver pac-kage”. Hacemos clic en “InstallSelected“, esperamos a que instale ylisto.

Puede ocurrir que obtengamos unerror de comunicaciones si estamosdetrás de un proxy o si no podemosestablecer conexiones SSL, por ejem-plo:

Failed to fetch URL h t t p s : / / d l - s s l . g o o g l e . c o m / a n d r o i d / r e p o s i t o r y / r e p ository.xml, reason: Connection timed out: connect

Si es así, en el actualizador tene-mos una sección llamada Settings, enella podemos establecer los datos denuestro proxy o decirle que use cone-xiones http en vez de https. Una vezterminado este proceso ya tenemos

una carpeta llamada usb_driver en lacarpeta SDKDIR. Ahí están los driverspara nuestro dispositivo Android.

Conectando el TeléfonoPara conectar el teléfono debe-

mos ponerlo en modo depuración,para ello, en Android, ir a Ajustes ->Aplicaciones -> Desarrollo y activarDepuración USB.

Conectamos el teléfono a la PCpor medio de USB, Windows no reco-

nocerá el dispositivo, y nos ofrecerábuscar un driver. Debemos decirleque no lo busque, que se lo damosnosotros desde una ruta.

Seleccionamos la carpeta usb_dri-ver de nuestro SDKDIR, SDKDIR\usb-driver.

Ahora Windows reconoce nuestrodispositivo en modo depuración.

Puede ocurrir que cuando conec-tamos el dispositivo, Windows no nospregunte por el driver. Eso es debidoa que no es la primera vez que conec-

tamos el dispositivo al PC. Si ocurreesto hacemos lo siguiente:

Vamos al adminstrador de disposi-tivos, botón derecho sobre Mi PC ->Administrar, en el panel de la izquier-da pinchamos en Administrador de

dispositivos, entonces en el panel dela derecha podremos ver que hay unhardware que tiene un icono indican-do un error. Si no localizamos el hard-ware erróneo, desenchufar el disposi-tivo y volverlo a enchufar con el admi-nistrador de dispositivos abierto,observar cual es el hardware que seañade al enchufar. Una vez localizadole pulsamos con el botón derecho y ledamos a “Actualizar controlador“, ledecimos que no busque el driver enWindows Update, luego le decimosInsalar desde una ubicación especifi-ca y seleccionamos el directoriousb_driver de nuestro SDKDIR.

Instalará nuestro dispositivo comoun “Android composite ADB Interface”o algo parecido.

Si una vez echo todo esto no sereconoce nuestro dispositivo entoncespuede ser por dos cosas; no se hahecho bien el proceso o nuestro dis-

positivo Android no se encuentra en elfichero android_winusb.inf del directo-rio de los drivers.

En los drivers existe un fichero .infllamado android_winusb.inf, en esefichero se listan todos los distintos dis-positivos Android soportados pordicho driver, este driver lo proporcionaGoogle, y puede ser que nuestro dis-positivo no esté contemplado porellos.

Para comprobar que tenemos

acceso al teléfono abrimos una líneade comandos, Windows -> Inicio ->Ejecutar -> escribir “cmd” -> Pulsarintro, y escribimos “adb devices“, pul-samos intro y nos deberá salir nuestrodispositivo. Si no aparece, entoncesno lo hemos hecho bien, toca volver a

empezar.

Bibliografia:http://www.aeromental.com/

http://www.tuexpertomovil.comhttp://www.xatakamovil.com

Manuales Técnicos

Manuales Técnicos

48



Saber Electrónica

49

Este montaje consiste en un inversor pul-sante, que puede utilizarse en sistemas deseñalización para vehículos u obras, alimen-tado por batería de 12V y que emplea un tubo

fluorescente o una lámpara del tipo bajo con-sumo CCFL.


Utilizando un transistor de efecto de campo de

potencia, describimos un inversor pulsante que

hace guiñar en intervalos regulares, con buena

intensidad, tubos fluorescente de 7 a 40W e, incluso,

lámparas de bajo consumo de cátodo frío. El rendi-

miento del circuito es alto, incluso considerando elempleo de un transformador común.

Este circuito puede utilizarse en sistemas de señaliza-

ción de emergencia para vehículos u obras, alimentado

por batería de 12V y estimulando un tubo fluorescente.

El rendimiento del circuito es elevado, lo que garantiza

una buena autonomía para la batería en situaciones deemergencia.

BALIZA DE POTENCIA CON LAMPARA

CFL

Figura 1. Circuito de la baliza de potencia de 12V con tubo fluorescente o lámpara de cátodo frío.



La frecuencia de los guiños puede ser ajustada en unbuen margen de valores, y los pocos componentesusados no ofrecen mayores dificultades de obtención,solamente el transistor de efecto de campo de poten-cia puede ser un poco más difícil de encontrar.

Instalado en una pequeña caja plástica el aparatopuede conectarse a la batería y la lámpara de señaliza-ción puede ser remota con la conexión por medio decables comunes envainados.

Recordamos que las altas tensiones que aparecen en laconexión del tubo exigen una buena aislación ya quepueden causar choques desagradables. Las principa-les características del aparato son las siguientes

o Tensión de alimentación: 12V o Consumo: 600mA a 2A (depende del transformador)o Frecuencia: 0,1 a 1Hz (50% de ciclo activo)

LOS OSCILADORES

Se utilizan dos osciladores para estimular al transfor-mador inversor. El motivo por el cual no usamos sola-

mente un oscilador produciendo pulsos en la frecuenciade los guiños es que pulsos individuales inducirían unatensión de corta duración en el transformador y elresultado serían guiños de corta duración y baja intensi-dad.

Si en lugar de esto hacemos que el oscilador lento con-trole a uno más rápido que produzca un tren de pulsosde corta duración, el resultado será mayor potencia apli-cada en la lámpara durante el intervalo en que éstadebe quedar encendida.

En nuestro circuito el oscilador lento que determina la

frecuencia de los guiños está formado por la primeracompuerta del circuito de la figura 1. El ajuste de la fre-cuencia se hace en VR1 y este oscilador tiene un cicloactivo de 50%. Esto significa que 50% del tiempo de unciclo lo tiene la salida en el nivel alto y 50% del tiempoen el nivel bajo.

En los intervalos en que el nivel de salida es alto, elsegundo oscilador entra en acción. Este segundooscilador está formado por la compuerta de abajo a laizquierda y tiene por finalidad producir el tren de pulsospara la activación del tubo. La frecuencia de este osci-

lador está entre 200 y 2000Hz, dependiendo de C2 y R2(los valores pueden ser alterados) debiendo elegirse unvalor que proporcione mayor rendimiento con el trans-formador usado. Para una posibilidad mayor de ajusteR2 puede sustituirse por un trimpot de 100k! y hechoel ajuste para mayor brillo de la lámpara en los guiños.Las señales obtenidas que consisten en trenes de pul-sos son amplificadas digitalmente por las dos com-puertas restantes.

LA SALIDA

Tenemos entonces la salida de estas puertas conecta-das a la compuerta de un transistor de efecto decampo de potencia IRF630.

Este transistor se caracteriza por su elevada impedan-cia de entrada que puede ser excitada directamente poruna salida CMOS y por la altísima corriente que escapaz de controlar, 9A en este caso.

Además de eso, el V-FET IRF630 de Fairchild oMotorola, tiene una bajísima resistencia entre el dre-

naje y la fuente cuando es saturado, del orden de 0,4!,

Saber Electrónica

5

Montaje

Figura 2.Circuito

impreso suge-rido para la

baliza de 12V.



lo que posibilita una transferencia de energía elevadapara el bobinado del transformador empleado comocarga.

El resultado es una excelente inducción de alta ten-sión para el tubo empleada como carga.

El transformador estimulador puede ser común, con

un bobinado secundario de 6+6V a 9+9V y una corrientede 500mA a 1A y el primario debe tener la entrada de110V ó 220V donde será conectado el tubo o la lámparade bajo consumo.

Observe que, en este circuito, el transformador opera“al contrario”, o sea, el bobinado que en las aplicacio-nes convencionales es usado como primario aquí esconectado en el tubo como secundario.

ARMADO DE LA BALIZA

En la figura 1 mostramos el diagrama completo delseñalizador sin fuente de alimentación ya que tantopuede ser una batería como la toma del encendedor decigarrillos de un automóvil.

La disposición de los principales elementos en unaplaca de circuito impreso aparece en la figura 2. Eltransistor Q1 debe ser montado en un disipador dec a l o r. El transformador de fuerza es del tipo con110V/220V de primario y secundario entre 6+6V y 9+9V

con corriente de 500mA a 1A. Los de 500mA sirven para

tubos menores (hasta 15W) mientras que para tubosmayores también precisamos de más potencia dadapor una resistencia de bobinado mayor. Para el circuitointegrado sugerimos la utilización de un zócalo DIL de14 pins. Los resistores son de 1/8W a 1/4W y VR1, tantopuede ser un trimpot como un potenciómetro en casode que se desee una modificación eventual de veloci-dad conforme la utilización.

Los capacitores C1 y C3 son electrolíticos para unmínimo de 16V y C2 tanto puede ser de poliéster comocerámico. Este capacitor puede tener valores en labanda indicada, debiendo hacerse experimentos en elsentido de obtener el mayor rendimiento con el transfor-mador y los tubos empleados. Los cables de conexiónal aparato no deben ser muy finos dada la intensidad dela corriente.

Debe observarse la polaridad en la conexión a la ali-mentación. Se puede conectar un fusible de 3 a 5A enserie con la alimentación para mayor seguridad. Paraprobar el aparato basta conectarlo a la alimentación.

Si usa fuente, debe tener por lo menos 1A de capaci-dad. Ajuste VR1 para obtener los guiños en la frecuen-cia deseada. Si hubiera un leve zumbido en el trans-formador, pero el tubo no encendiera, verifique la lám-para.

Este aparato funciona igual con tubos que ya noencienden en la red local por estar debilitados, pues lospulsos de alta tensión, por la forma de onda, tienenpicos que llegan en algunos casos a los 400V lo queposibilita el encendido del gas aunque esté casi ago-tado. Si los guiños fueran débiles o hubiera poco ren-dimiento, inicialmente altere C2 y si esto no lo resol-viera, intente con otro transformador. No habiendo osci-laciones en el transformador, el problema puede estaren el circuito integrado que debe verificarse.

Aclaremos que la lámpara compacta fluorescente o

CFL (sigla del inglés compact fluorescent lamp) es untipo de lámpara fluorescente que se puede usar concasquillos de rosca Edison normal (E27) o pequeña(E14) y que se ha popularizado en los últimos años.Hemos probado con lámparas sin el inversor qu eposeen normalmente y el resultado es bastante disparpor lo cual debe empplear la lámpara común que nor-malmente conocemos como lámpara de bajo consumo.

Comprobado el funcionamiento, sólo resta usar elaparato. Para señalización, con una batería de auto-móvil, la autonomía del sistema puede llegar a algu-

nas horas.

Saber Electrónica

5

Baliza de Potencia con Lámpara CFL

CI-1 - 4093B - circuito integrado CMOSQ1 - IRF630 - transistor de efecto de campo depotencia

T1 - transformador con primario de 110V/220V y

secundario de 6+6 a 9+9V con 500 a 1000mA - vertextoVR1 - 1M! - trimpot o potenciómetroCN1 - lámpara fluorescente de 7 a 40W, ver textoR1 - 10k!R2 - 47k!C1 - 10µF - electrolíticoC2 - 47 ó 100nF - poliéster o cerámicoC3 - 100µF - electrolítico

Varios: placa de circuito impreso, disipador de

calor para el transistor, caja para montaje, conecto-

res para fluorescentes, zócalo DIL para el inte-

grado, estaño, conector para batería o encendedor

de cigarrillos, etc.




Un generador de señales rectangular con lascaracterísticas de este equipo es de gran utilidaden cualquier taller de electrónica. Este aparato

que produce señales rectangulares posee ajustes inde-

pendientes para los intervalos entre los pulsos y su dura-ción. La combinación de los dos ajustes determina lafrecuencia final de la señal generada.

En conjunto con un osciloscopio se puede hacer unacalibración precisa que permite su utilización en el trabajocon circuitos lógicos digitales o incluso circuitos linea-les. Solamente se usa un integrado y la banda de fre-cuencias básica va de 10Hz a 100kHz. Con dos capaci-tores más podemos extender esa banda desde menos de1Hz hasta más de 1MHz.

La alimentación del circuito puede hacerse con sola-mente 4 pilas pequeñas o bien una batería de 9V o unafuente d e 12V. El consumo de la unidad es extremada-mente bajo lo que garantiza una excelente durabilidadpara cualquiera de las dos fuentes de energía usadas.Las principales características del generador son lassiguientes:

* Tensión de alimentación : 6 ó 9 V* Corriente consumida: 1mA (típico)* Tensión de pico de salida: 6 ó 9V (según alimentación)* Banda de frecuencias: 10Hz a 100kHz

* Ajuste marca/espacio: 10 a 100%

La base del circuito es un integrado 4093B que consisteen 4 puertas disparadoras del tipo NAND.

Una de estas puertas es conectada como un oscilador

que opera en frecuencia que depende tanto del capaci-tor como del circuito de realimentación. Cuando conec-tamos la alimentación del circuito, la salida del integrado

Saber Electrónica

5

El circuito que describimos en este artículoes un útil generador de señales rectangularescon relación marca-espacio ajustable en unabanda de 10 a 100% capaz de generar fre-

cuencias de 10Hz a 100kHz, con un solo cir-cuito integrado. Su salida, compatible concualquier tecnología, puede ser usada tantoen la prueba de equipos digitales, así comoen el ajuste de equipos de radio y de audio.

Adaptación de Federico Prado

GENERADOR DE ONDA RECTANGULAR

DE PRECISION

Figura 1. Funcionamiento del generador deancho de pulso variable.



va al nivel alto, de modo que el capacitor colocado en elcircuito (C) comienza a cargarse vía R1 y D1, comomuestra la figura 1.

Cuando la tensión en las armaduras del capacitoralcanza el punto de disparo o conmutación de la puerta(Vp), la salida del integrado va al nivel bajo y el capaci-tor comienza a descargarse a través de R2 y D2.

La descarga va hasta el punto en que la tensión en lasarmaduras alcanza el valor Vn. En este instante, ocurrenueva conmutación con la salida del integrado que va alnivel alto y se inicia un nuevo ciclo.

La histéresis del integrado, dada por la diferencia entreVn y Vp es lo que determina la banda de tensionesencontradas en el capacitor.

En la figura 2 tenemos un gráfico en que mostramos queel camino seguido en la conmutación del nivel alto hacia

el bajo es diferente del camino inverso definiendo asídos puntos de disparo.

Vea entonces que si los valores de los resistores usadosen el circuito de carga y descarga del capacitor fuerandiferentes, tendremos una relación marca-espacio dife-rente. En nuestro circuito práctico usamos potencióme-tros en estos dos circuitos de modo de permitir un ajusteindependiente.

La señal rectangular generada por esta etapa oscila-

dora es aplicada a la entrada de las otras tres puertas delmismo integrado que son conectadas como buffersinversores.

Obtenemos de esta forma una señal más fuerte en lasalida y completamente aislada del oscilador. Esto sig-nifica que la conexión de cargas de características dife-rentes en la salida no afecta la frecuencia de la señalproducida.

La impedancia de la salida es del orden de 2k! pero laintensidad de la señal que llega a la misma tensión usada

en la alimentación permite su utilización en una bandamuy grande de aplicaciones.

Saber Electrónica

5

Generador de Onda Rectangular de Precisión


CI-1 - 4093 - circuito integradoCMOSD1 y D2 - 1N4148 - diodos de siliciode uso generalS1 - llave de 1 polo x 3 posiciones- ver textoS2 - interruptor simple - ver textoVR1 y VR2 - 100k - potenciómetroslineales

VR3 - 10k - potenciómetro linealVR4 - 100! - potenciómetro linealB1 - 6 ó 9V - 4 pilas o bateríaR1 y R2 - 10k!R3 - 2k2C1 - 1nF - capacitor cerámico o depoliésterC2 - 10nF - capacitor cerámico ode poliésterC3 - 100nF - capacitor cerámico o

de poliéster

C4 - 100µF - capacitor electrolíticoJ1 - enchufe tipo P2

Varios:Placa de circuito impreso, cajapara montaje, soporte para 4 pilaspequeñas o conector para batería,perillas para los potenciómetros,pinza y punta de prueba, cableblindado para la salida, cables,estaño, etc.

Figura 2 . Circuito completo del generador de onda rectangular de precisión.



Un ajuste de la intensidad hecho por un poten-ciómetro facilita la utilización del pequeño apa-rato. En caso que el lector quiera, puede usar unled para indicar que la alimentación se encuentraconectada.

El agregado de un transistor permite ajustar elnivel de la señal de salida con una impedanciaexcelente.

En la figura 2 tenemos el diagrama completo delgenerador. La disposición de los componentesno es crítica pudiendo ser usada en una placa decircuito impreso universal, o la placa mostradaen la figura 3. Sugerimos la utilización de unzócalo para el integrado. Observe que los poten-ciómetros y la fuente de alimentación quedanfuera de la placa, así como la llave conmutadorade banda de frecuencias (CN2 - CN3).

Usamos una llave de 1 polo x 3 posiciones, perotambién se puede usar una llave de 1 polo x 5posiciones con el agregado de un capacitor de100pF para extender el alcance a 1MHz y de uncapacitor de 1µF para obtener frecuencias inferio-res a 1Hz.

Los potenciómetros son todos lineales y losresistores de 1/8 ó 1/4W con 10% de tolerancia.Los capacitores pueden ser cerámicos o depoliéster, con excepción de C4 que es un electro-lítico para 12V o más. Para la salida tanto sepuede usar un enchufe como dos bornes comu-nes. En el caso de los enchufes, un cable conuna pinza cocodrilo y una punta de prueba com-plementará el equipo. Para las pilas use soportey si usa batería un conector. Los diodos son deuso general de silicio.

El interruptor SW1 puede ser independiente obien incorporado al propio control de intensidad

de señal que es VR3. El conjunto puede ser fácil-mente instalado en una caja plástica.

Para probar basta ajustar el circuito para operaren una banda audible e inyectar la señal en unamplificador de audio.

Una prueba más completa se puede hacer inyectando laseñal en la entrada de un osciloscopio. AccionandoVR1 y VR2 tenemos la modificación del ancho de pulsoy de su intervalo.

El potenciómetro VR3 controla la intensidad de la señalque llega al transistor y VR4 la señal a aplicar al circuito

que se requiera. Una vez comprobado el funcionamientosólo resta usar el aparato, respetando sus característi-cas.

El resistor R3 protege la salida del integrado evitandoque haya sobrecarga incluso cuando la conectamos encargas de impedancia muy baja o accidentalmente las

colocamos en corto.

Saber Electrónica

54

Montaje

Figura 3. Placa de circuito impreso del generador.



Saber Electrónica

Este proyecto se trata de un automatismopara quien posee piscinas o tanques en casay teme que los niños puedan caer en elloscuando nadie los observa. Consiste en una

alarma que dispara una sirena o chicharra encaso que el agua se agite repentinamentedebido a la caída de un cuerpo de buentamaño. El sistema es sencillo, eficiente, yrepresenta un consumo de energía pequeño.

Adaptación de Federico Prado

La existencia de tanques, piletas de natación o

piscinas en propiedades donde hay niños trae

siempre una preocupación: una eventual caída

cuando nadie está observando. Una alarma que fun-

cione con la agitación momentánea del agua es una

buena solución para este tipo de problema.

El circuito que proponemos activa un relé que, a su vez,

alimenta por un tiempo preajustado una chicharra o

sirena de buena potencia. El consumo de la alarma

en la condición de espera es extremadamente bajo y,

como el sensor funciona con sólo 6V (hasta 12V es la

alimentación que sugerimos), no existe el mínimo peli-

gro de choques en caso de un eventual contacto con el

agua o los sensores.

El montaje y la instalación son simples, pudiendo

hacerse con poco trabajo. El sensor será instalado en

la pileta de natación cuando nadie la esté usando, lo

que facilita bastante su operación.

ALARMA DE CAIDAS

EN PISCINA

Figura 1. Circuito de la alarma.



El escaso dinero invertido en su montaje ciertamenteserá compensado por la seguridad y tranquilidad que seobtienen.

Alimentando el aparato con 4 pilas medianas o gran-des podrá quedar conectado por días seguidos durantesemanas.

No hay secretos para el montaje de este aparato y sufuncionamiento es muy fácil de entender.

FUNCIONAMIENTO DEL CIRCUITO

Se trata de un monoestable con un integrado 555.

En esta configuración el capacitor C1 y el ajuste deVR1 y R4 determinan por cuánto tiempo tendremos unatensión positiva en la salida del integrado, que corres-ponde al pin 3. Así, para dispararlo bastará hacer quela tensión del pin 2 caiga a menos de 1/3 de la tensiónde alimentación.

En las condiciones de espera la tensión en la salida delintegrado es 0V y la entrada del pin 2, que correspondeal disparo, es positiva gracias al resistor de 2M2(R1).

El sensor presenta una resistencia de muchos M!cuando está fuera del contacto con el agua. Este sensorconsiste en dos cables con las puntas peladas en con-tacto con el agua.

Cuando se produce el movimiento u ola provocada porla caída de un cuerpo, los contacto que representan losalambres del sensor hace que la resistencia presen-tada caiga algunas decenas o incluso centenares dek!, lo que es suficiente para hacer que la tensión enel pin 2 caiga, al punto de provocar el disparo del

monoestable.

La tensión en la salida del integrado sube, entonces,por un tiempo de algunos minutos (el tiempo es ajus-tado en VR1).

Esta tensión polariza, en dirección a la saturación, altransistor Q1, un BC548, que energiza la bobina de unrelé.

Los contactos del relé son utilizados para controlar laalimentación de alta tensión de una chicharra o sirenade hasta 2A de corriente, lo que significa mucho ruido.

Como los contactos están completamente aislados delcircuito, la alta tensión que alimenta a la chicharra osirena no aparece en ningún punto del circuito de con-

trol, lo que garantiza la total seguridad del sistema.

MONTAJE

En la figura 1 tenemos el diagrama completo de estasencilla alarma y en la 2, su montaje utilizando unaplaca de circuito impreso.

Esta disposición permite que se experimente el circuitoprimero en una matriz y, si le agrada el comportamiento

del mismo, pase los componentes en montaje definitivoa la placa.

Los resistores son todos de 1/8 ó 1/4W y el capacitorelectrolítico debe tener una tensión de trabajo de 6V a12V. Su valor puede ser reducido a 100µF en caso quedesee un menor tiempo de accionamiento de la chi-charra o sirena.

VR1 es un trimpot y su valor no es crítico, pudiendotener entre 220k! y 1M!. Valores más elevados permi-ten la obtención de mayores tiempos de acciona-

miento para la alarma.

Saber Electrónica

Montaje

Figura 2. Circuitoimpreso sugerido para elsistema de aviso de caí-

das en piscinas.



El transitor puede ser cualquier NPN de uso general,como los BC547, BC548, BC549, BC237, BC238,BC239, etc.

El diodo en paralelo con el relé es de uso general de sili-cio y tiene por función proteger el transistor contra lasaltas tensiones generadas en la bobina del relé en elmomento de la conmutación.

El sensor, conectado en los puntos A y B (que, en ver-dad, es un puente de terminales con tornillos) con-siste en dos cables rígidos pelados colocados en elborde de la pileta pero sin tocar el agua, según mues-tra la figura 3.

Este sensor deberá ser fijado en una tabla de modo quelos cables pelados queden a unos 2 ó 3 centímetrospor encima de la superficie calma del agua para que,

con pequeñas ondas, pueda ser alcanzado y así accio-nar el circuito.

El cable de conexión del sensor al circuito puede sercomún paralelo, con hasta 10 m de largo.

PRUEBA Y USO

Para la prueba, basta conectar el sensor en los termi-nales y colocar las pilas en el soporte. Accione SW1después de ajustar VR1 para el menor tiempo (VR1 conla mínima resistencia).

Tocando por un instante con los sensores en el agua, oincluso tocando con los dedos en estos elementos,debemos oír el chasquido de cierre del relé y, después

de algún tiempo, el chasquido de su abertura.

Comprobado el funcionamiento sólo resta hacer su ins-talación, utilizando los contactos del relé como inte-rruptor para el sistema de aviso, que puede ser el queusted prefiera (sonoro, lumínico o ambos).

Los cables del sector de alta tensión deben ser todosbien recubiertos y quedar lejos del alcance de las per-sonas.

El sensor será recogido cuando la piscina esté en uso

y sólo será colocado cuando la misma esté con el aguatranquila, sin agitación ninguna.

Colóquelo de modo que quede a uno o dos centímetrospor arriba de la superficie del agua.

OTROS USOS

Este mismo circuitotambién tiene otras

utilidades. Podemosusarlo como alarmade inundaciones, avi-sando cuando el aguasube por encima decierto nivel en uns ó t a n o. En estecaso, en lugar de lasirena también puedeser accionada auto-máticamente unabomba de agua que

desagote el lugar.

Saber Electrónica

7

Alarma de Caídas en Piscinas

CI-1 - 555 - circuito integrado - timerQ1 - BC548 ó equivalentes - transistor NPN de usogeneralD1 - 1N4148 - diodo de silicio de uso general

K1 - microrrelé para 6V - MC2RC1 - MetaltexP1 - 470k - trimpotS1 - interruptor simpleB1 - 6V - pilasR1 - 2M2R2 - 10k!R3 - 1k!C1 - 470µF - capacitor electrolítico

Varios:Caja para montaje, soporte de pilas, placa de cir-cuito impreso, puente de 4 terminales con tornillos

ó 2 puentes de 2 terminales con tornillos, sensor,cables, estaño, etc.


Figura 3. El sensor debe instalarse en el borde de la pileta, pero de modo

que los cables no toquen el agua,



Saber Electrónica

58

Curso Programado de Microcontroladores PIC

En la edición anterior comenzamos a desarrrollar un curso de microcontroladores PIC de manera que aprenda paso a paso con el apoyo de ejerci - cios y prácticas. En esta entrega veremos cómo se usa el programa básico para la carga de programas en la memoria del PIC.

Autor: M.C. Ismael Cervante de Anda - IPN, México

MICROCONTROLADORES

Para programar un microcontro-lador PIC, se necesita un equi-po por medio del cual se le

hacen llegar las instrucciones; reco-mendamos el uso de un programadorque tenga el formato JDM, querequiere ser controlado a través deun software y se obtiene gratuita-mente en la página: www.ic-prog.com(tiene que ser descargada la versión1.06B o superior).

Para poder utilizar el Ic-Prog, pri-mero debe colocarlo en una carpeta.De este modo, siempre sabremos endónde se localiza y tendremos orde-nados todos nuestros documentos.Cabe mencionar que el software no

se instala; sólo se copia, talcomo vemos en la figura 1.

En la figura 1 se muestrandos elementos dentro de unacarpeta llamada Ic-Prog;corresponden al software, y aun driver que se emplea en elsistema operativo Win XP, Win2000 o Win NT. Este driverdebe encontrarse dentro de lamisma carpeta, si se cuentacon uno de los sistemas ope-

rativos mencionados; pero el

driver no es necesario, si se utilizaWin 98 o Win 95.

Una vez que la aplicación seencuentra en la carpeta correspon-diente, para abrirla es necesariohacer doble click sobre el ícono delIc-Prog.

La primera vez que se abre laaplicación, normalmente está todaen inglés; para colocarla en espa-ñol, debemos dirigirnos al menúSettings y luego hay que seleccio-nar el comando Options, tal comose muestra en la figura 2.

Una vez abierta la ventanacorrespondiente, debe seleccionarsela pestaña “Language” (lenguaje);

ahí se selecciona el idioma español(Spanish), tal como se indica en lafigura 8.

Figura 1

Fifgura 2 Fifgura 3



Cuando el Ic-Prog ya se encuen-tra en español, es más fácil compren-derlo. Sin embargo, es recomendableestudiar el idioma inglés, porque esel que se utiliza en los manuales rela-cionados con los microcontroladoresy, en general, con la electrónica y lacomputación. Ahora seleccionamosel menú “Ajustes” (ahora ya seencuentra en español, figura 4), yposteriormente el comando“Opciones”.

Esto hará que se despliegue unaventana, en la cual seleccionaremos

la pestaña “Miscelánea”. En estaparte se da de alta el driver para queel Ic-Prog funcione con los sistemasoperativos Win XP/2000/NT; por lotanto, se tiene que seleccionar laopción tal como se indica en la figura5. Cuando se usa Win 95 o Win 98,no es necesario habilitar el driver.Esto significa que puede omitirseeste procedimiento.

Posteriormente, hay que revisarla configuración del Ic-Prog con res-

pecto al programador conectado a la

computadora. Ypara ello, nueva-mente hay que diri-girse al menú“Ajustes” y selec-cionar el comando

“ Tipo hardware”,tal como se mues-tra en la figura 6.Esto hará que sedespliegue unaventana, en la ques e l e c c i o n a r e m o sel tipo de progra-mador; debe ser

ajustado como JDM Programmer,porque es el tipo de programador querecomendamos emplear. Dentro dela misma ventana, tenemos que revi-sar que esté seleccionado el puertoserie de la computadora; tambiénhay que verificar que la interfazseleccionada sea Direct I/O, y que laopción “Retardo I/O” tenga un valorde 10. Todo esto se muestra en lafigura 7.

Una vez configurado el software,está listo para que utilicemos su fun-ción principal: programar microcon-

troladores PIC. Para realizar cual-quier actividad con el Ic-Prog, tieneque seleccionarse el microcontrola-dor con el que se va a trabajar; demanera que esta es la primera acciónque tiene que hacerse, luego de abrirel Ic-Prog. También es necesarioseleccionar el buffer en dondemomentáneamente será colocado elprograma que luego se cargará en elmicrocontrolador PIC.

Como respaldo, el Ic-Prog cuenta

con cinco buffers; no importa cuál de

ellos sea seleccionado. En la figura 8aparecen las ventanas donde seselecciona tanto el tipo de microcon-trolador como el buffer con el cual seva a trabajar.

Para programar un microcontrola-dor PIC, en primera instancia tieneque cargarse un programa en elbúfer previamente seleccionado;para ello se cuenta con dos posibili-dades: la primera es contar con unarchivo que tenga extensión HEX, yla segunda es cargar un programaleyéndolo directamente de un micro-controlador PIC.

Para cargar un programa a partirde un archivo con extensión HEX,

nos tenemos que dirigir al menú“Archivo”; y luego hay que seleccio-nar el comando “Abrir”, tal como seindica en la figura 8.

En la ventana que se despliega,tiene que indicarse la ruta que con-duce hasta el programa que va a sercargado en alguno de los buffer delIc-Prog.

Para una mejor comprensión deesto, tenemos la figura 9.

La segunda manera de cargar

temporalmente un programa en algu-


Saber Electrónica

59

Figura 4 Figura 5 Figura 6

Figura 8

Figura 7



nos de los buffers del Ic-Prog, esleyendo la memoria de programa de

un microcontrolador; y para ello, en elmenú “Comando” tiene que seleccio-narse la instrucción “Leer todo”, talcomo se muestra en la figura 10.

Esto hace que se abra una venta-na en donde, por medio de unabarra, se indica el avance en la lectu-ra de la memoria de programa de unmicrocontrolador PIC, tal comovemos en la figura 11.

Cuando de alguna manera se hacargado un programa en el buffer

correspondiente en el Ic-Prog, en elespacio dedicado al código de pro-grama se muestran las localidadesde memoria que se ocuparon. Estose indica por medio de valores hexa-decimales diferentes de “3FFF”, por-que este valor indica que la localidadde memoria se encuentra libre.

Al mismo tiempo, en el campo

dedicado a los datos de la memoriaEEPROM, y por medio del valor “FF”,

se muestra qué localidades estándisponibles. Si aparece un valor dife-rente, significa que el espacio dememoria se encuentra ocupado, todoesto se resume en la figura 12.

Una vez que se ha cargado unprograma en el Ic-Prog, hay que pro-gramar un microcontrolador PIC; porlo tanto, se tiene que seleccionar elmenú “Comando” y la instrucción“Programar todo”, tal como se mues-tra en la figura 13.

Inmediatamente se hace una pre-

gunta, para confirmar la grabación dela memoria de programa de un micro-

controlador PIC, tal como se muestraen la figura 14.

Una vez confirmado esto, el pro-grama comienza a ser cargado en elPIC; y tal como vemos en la figura15, por medio de una barra se indicael avance del proceso de grabaciónde la memoria de programa.

En el proceso de grabación, elsoftware Ic-Prog envía el programa através del grabador a la memoria deprograma que tiene interna el micro-

controlador PIC.

Microprocesadores

Saber Electrónica

6

Figura 10 Figura 9

Figura 13 Figura 12

Figura 14 Figura 11



Dentro de este mismo proceso degrabación, el Ic-Prog verifica el pro-grama cargado en el PIC, con res-pecto al que se encuentra en el bu-ffer del propio Ic-Prog.

Si el programa se cargó sin erro-res en el PIC, el Ic-Prog lanzará unmensaje para indicar precisamenteque no hubo errores durante la cargadel programa, tal como se muestraen la figura 16.

Pero en caso de existir algunadiferencia por mínima que sea, entrelos datos programados en el micro-

controlador PIC, y los que se encuen-tran en el buffer del Ic-Prog, aparece-rá un aviso para indicar el error, talcomo vemos en la figura 17.

Si aparece un error en la direc-ción de código 0000h, es porque pro-bablemente el PIC está dañado oporque la protección de lectura (fusi-bles de memoria quemados) estabaactiva cuando se programó justa-mente el PIC.

Los principales comandos descri-

tos a lo largo del presente capítulo,tienen un botón de los llamados deacceso directo; por lo tanto, esmucho más rápido activarlos; en lafigura 18 se muestran dichos boto-nes.

Recuerde que el programadordebe estar conectado a la computa-dora; de otra manera, el Ic-Prog nopodrá programar microcontroladoralguno.

Para configurar la manera deoperar de un microcontrolador PIC,

se puede realizar por medio dela escritura de comandos en eleditor de programa MPLAB, talcomo se muestra en el ejemploque se describe en la tabla 1.Al escribir estos comandos enel MPLAB, ya no es necesario

manipularlos en el Ic-Prog. Gracias a

esto, después procedemos a hacer laprogramación del PIC.

La segunda manera de configurarestos bits, consiste en omitir loscomandos descritos líneas atrás y enmanipularlos directamente en el Ic-

Prog; deben seleccionarse los bitsque queremos activar, en el espaciomostrado en la figura 19.

De esta manera damos fin a estasegunda lección. Si Ud. no posee lalección anterior puede descargarlade nuestra web: www.webelectroni-ca.com.ar, haciendo click en el íconopassword e ingresando la clave cur-

sopic.


Saber Electrónica

6

Figura 16 Figura 15

Figura 17

Figura 19

Figura 18

Tabla 1

#include <p16f628A.inc>__CONFIG _WDT_OFF&_PWRTE_OFF&_XT_OSC&_MCLRE_ON



Saber Electrónica

6

El efecto Peltier es una propiedad ter - moeléctrica descubierta en 1834 por Jean Peltier y hace referencia a la apari - ción de una diferencia de temperatura en un dispositivo cuando se le aplica una tensión eléctrica. A los materiales en los que se manifiesta el efecto Peltier se los llama “celdas Peltier” y sucede cuando una corriente se hace pasar por

dos metales o semiconductores conec - tados por dos “junturas de Peltier”. La corriente propicia una transferencia de calor de una juntura a la otra: una se enfría en tanto que otra se calienta.

Por Luis Horacio Rodríguez

A YUDA AL PRINCIPIANTE

INTRODUCCION

Una manera para entender cómoes que este efecto enfría una junturaes notar que cuando los electrones

fluyen de una región de alta densidada una de baja densidad, se expanden(de la manera en que lo hace un gasideal) y se enfría la región.

Es decir, cuando se hace pasaruna corriente por un circuito com-puesto de materiales diferentescuyas uniones están a la misma tem-peratura, se produce el efecto inver-so al termoeléctrico (Seebeck). Eneste caso, se absorbe calor en una

unión y se desprende en la otra. Laparte que se enfría suele estar cercade los 25º C, mientras que la parteque absorbe calor puede alcanzarrápidamente los 80º C. Lo que lohace aún más interesantes es elhecho de que, al invertir la polaridadde alimentación, se invierta tambiénsu funcionamiento; es decir: la super-ficie que antes generaba frío empie-za a generar calor, y la que generabacalor empieza a generar frío. Graciasa los inmensos avances en el campo

de semiconductores, hoy en día, seconstruyen sólidamente y en tamañode una moneda. Los semiconducto-res están fabricados con Teluro yBismuto para ser tipo P o N (buenos

conductores de electricidad y malosdel calor) y así facilitar el trasvase decalor del lado frío al caliente por elefecto de una corriente continua…

Como todo en esta vida, las uni-dades Peltier también tienen algunosinconvenientes tener en cuenta.Como pueden ser el alto consumoeléctrico, o que dependiendo de latemperatura y la humedad puedeproducirse condensación y en deter-

minadas condiciones incluso puedeformarse hielo.

EL EFECTO PELTIER

Para entender un poco más, diga-mos que si dos metales distintos seponen en contacto (soldadura) apa-rece una diferencia de potencial (V)debida a que los electrones libres deuno de los metales tienen más ener-

gía que los del otro. Cuando se hacepasar una corriente eléctrica por lasoldadura si la dirección de lacorriente es contraria a la diferenciade potencial de los electrones tiene

que ganar energía y lo extraen de losmetales enfriando la soldadura.Mientras que si es a favor los electro-nes pierden energía cediéndola a lasoldadura que se calienta. La canti-dad de calor producida por estosfenómenos (Efecto Peltier) vienendadas por la fórmula:

Q = 0.24 x V x I x t

Donde V es la diferencia depotencial de contacto de contacto.

El efecto Peltier es reversible y eslo que da lugar al efecto termoeléctri-co (Seebek). Es decir cuando dosmetales se sueldan formando un ani-llo (dos soldaduras) se puede produ-cir una corriente eléctrica en el anillosi las dos soldaduras están a distintatemperatura.

Este interesante fenómeno semantuvo reducido a algunas peque-ñas aplicaciones hasta ahora, épocaen que se comienza a utilizar sus



posibilidades con más frecuencia,especialmente en los denominados

“termo coplees”.Recordamos que al calentarse

producen una tensión que va enaumento al aumentar la temperatura.La pequeña tensión generada esamplificada y permite desviar unaaguja en un microamperímetro queindica temperatura versus la tensiónrecibida.

Otro fenómeno utilizable es elque ocurre cuando aplicamos una

tensión en los extremos de los alam-bres soldados. Este fenómeno seaprovecha con más auge a través delas llamadas celdas o células Peltier,alimentando una de estas célulasPELTIER, se establece una diferen-cia de temperatura entre las doscaras de la célula PELTIER, estadiferencia depende de la temperaturaambiente donde esté situada la célu-la PELTIER, y del cuerpo que querra-

mos enfriar o calentar. Su uso másbien es para enfriar, ya que para

calentar existen las resistencias eléc-tricas, que son mucho más eficientesen este sentido que las célulasPeltier. Es decir, son mucho más efi-caces refrigerando, ya que su reduci-do tamaño, las hace ideales parasustituir costosos y voluminososequipos de refrigeración asistida porgas o agua.

En la figura 1 podemos ver que secompone de dos materiales semicon-

ductores, uno con canal N y otro concanal P, unidos entre sí por una lámi-na de cobre.

Si en el lado del material N seaplica la polaridad positiva de alimen-tación en el lado del material P lapolaridad negativa, la placa de cobrede la parte superior enfría, mientrasque la inferior calienta. Si en estamisma célula, se invierte la polaridadde alimentación, es decir, se aplica

en el lado del material N la polaridadnegativa y en el lado del material P lapositiva, se invierte la función decalor / frío: la parte superior calienta yla inferior enfría.

El módulo Peltier, es una bombade calor estática que no requiere nigas ni partes móviles. Físicamentelos elementos de un módulo Peltierson bloques de 1mm cúbico conecta-dos eléctricamente en serie y térmi-camente en paralelo, tal como pode-mos observar en la figura 2.

Como puede observar, es muydiferente a un dispositivo de refrige-ración convencional que lleva treselementos fundamentales: un evapo-rador, un compresor y un condensa-dor.

El evaporador representa la sec-ción fría dentro de la cual el refrige-rante, bajo presión, puede evaporar-se. El paso del refrigerante de estadolíquido a gaseoso necesita tomarcalor de su entorno. El compresorfunciona como una bomba para elrefrigerante, que, comprimiéndolo,hace que pase de estado gaseoso a

líquido, restituyendo su energía caló-rica. El condensador radia las calorí-as cedidas por el refrigerante, y elcompresor, al exterior.

Una sola célula puede alcanzar,como máximo una potencia frigoríficade 0,5 watt, es decir que para conse-guir potencias frigoríficas de 15 a 20watt, hay que realizar baterías forma-das, como mínimo por 30 o 40 cél-das. De hecho, al aumentar el núme-

ro de células, aumenta la superficieirradiante y, por lo tanto, la potenciarefrigerante.

En resumen, que tanto la dimen-sión como la potencia calorífica obte-nida dependen del número de ele-mentos utilizados por módulo.

Existen células Peltier con dimen-siones y potencias diversas. Tambiénexisten células aisladas y no aisla-das, en función de que encima ydebajo de las dos superficies exista,

Las Células Peltier

Saber Electrónica

6

Figura 1

Figura 2



o no, una capa fina de material cerá-mico, necesario para aislar las lámi-nas de cobre de las distintas células;por consiguiente estas dos superfi-cies se pueden apoyar sobre cual-quier plano metálico sin necesidad

de aislantes.

Si una célula Peltier está sin ais-lar será necesaria la utilización deuna mica del tipo Sil-Pad, para podertransferir la energía. Este tipo demicas es caro, muy caro y difícil deconseguir. Por otro lado, las célulasya aisladas tienen un material cerá-mico con una resistencia térmicamuy baja, por lo que la pérdida detransferencia es insignificante.

El frío o calor que puede generarun módulo Peltier viene especificadopor el salto térmico (diferencia térmi-ca, incremento, etc.) que indican susfabricantes.

En teoría, un salto térmico de 70grados significa que si el lado calien-te de la célula se ha estabilizado auna temperatura de 45 grados, en ellado frío existe una temperatura de -25 grados (45 - 70 = -25).

Debido a las pérdidas de transfe-rencia de calor entre célula y aleta de

refrigeración es difícil alcanzar estesalto térmico. Tampoco tiene un ren-dimiento lineal y son elementos muypesados. Quiero decir con esto (noque pesen) que el rendimiento obte-nido del funcionamiento del aparato

es muy bajo.

En la actualidad se construyensólidamente y en tamaño de unamoneda. Los semiconductores estánfabricados con Teluro y Bismuto paraser tipo P o N (buenos conductoresde electricidad y malos del calor) yasí facilitar el trasvase de calor dellado frío al caliente por el efecto deuna corriente continua.

En la figura 3 podemos ver gráfi-camente el esquema de funciona-miento de una celda o célula Peltier.Hoy existen equipos de aire acondi-cionado que controlan la temperatu-ra y la humedad que disponen deinstalaciones frigoríficas de compre-sión que emplean fluidos frigoríge-nos a base de compuestos de flúory de cloro que en mayor o menormedida atacan a la capa de ozono.También se han desarrollado equi-

pos que deshumidifican el aireempleando absorbedores químicosy equipos de compresión, en gene-

ral de potencias de deshumidifica-dor grandes.

Ahora bien, en el campo de laspotencias bajas de un a cinco litrosse ha pensado que equipos de des-

humidificación formados por pastillasde efecto Peltier y acumuladores tér-micos con cambio de fase a tempera-turas más bajas del punto de rocíodeseado podrían ser interesantes ycompetitivos, procediéndose a reali-zar unos prototipos y patentar el sis-tema. Se supera la carencia de ladeshumidificación de una sala oestancia y el disponer un equipo por-tátil y ecológico.

La tecnología presentada consis-te en hacer pasar aire de un local,habitación, etc., aspirado por unosventiladores, a través de unos acu-muladores de frío, que se enfríanmediante efecto Peltier, recogiéndo-se el agua condensada en el siste-ma en una bandeja inferior. Es unequipo compacto de sobremesa,muy adecuado para controlar lahumedad en climas húmedos, delcual se han eliminado ruidos y vibra-

ciones, evitando las partes móvilesde los compresores que llevan losactuales deshumidificadores y losfluidos frigorígenos, como posiblescontaminaciones medioambientales.Si bien un enfriador Peltier puedeser una perfecta solución térmica, siel diseño es insuficiente o los venti-ladores están instalados inadecua-damente puede ser peligroso, yasea por sobrecalentamiento o porproblemas eléctricos, cuando el sis-

tema de control no ha sido bien dise-ñado. Los buenos enfriadoresPeltier resuelven este problemaarrancando los elementos Peltierdespués de cierto tiempo, luego depuesto enmarca el sistema de con-trol (generalmente un microcontrola-dor o PLC). Otro problema puedeser el cableado eléctrico del elemen-to Peltier - si es demasiado fino.Este puede no ser suficiente para

poder con los requerimientos del

Ayuda al Principiante

Saber Electrónica

64

Figura 12



EDICION ARGENTINANº 132 ABRIL 2011

Distribución:Capital: Carlos Cancellaro e Hijos SH, Guten-

berg 3258 - Cap. Interior: Distribuidora Bertrán

S A C Av Vélez Sársfield 1950 - Cap Fed

Impresión: I m p r e s i o n e s B a r r a c a s . C a p . F e d . B s . A s .

Director


Jefe de RedacciónJosé María Nieves

Producción

José Maria NievesStaff

Teresa C. Jara

Olga Vargas

Luis Leguizamón

Mariela Vallejo

Fabian Alejandro Nieves

Publicidad

Alejandro Vallejo

Editorial Quark SRL (4301-8804)Web Manager - Club SE

Luis Leguizamón

La Editorial no se responsabiliza por el contenido de las notas firma -

das. Todos los productos o marcas que se mencionan son a los efec -

tos de prestar un servicio al lector, y no entrañan responsabilidad de

nuestra parte. Está prohibida la reproducción total o parcial del mate -

rial contenido en esta revista, así como la industrialización y/o comer -

i li ió d l t id l i d

EDITORIAL QUARK S.R.L.Propietaria de los derechos en

castellano de la publicación mensual

SABER ELECTRÓNICAHerrera 761/763 Capital Federal (1295)

TEL. (005411) 4301-8804

S 12/3/10 2:55 PM Página 1



S 12/3/10 2:56 PM Página 5



Introducción

Un reparador debe aprender ainterpretar a los componentes queutiliza según sus curvas caracterís-ticas. Puede inclusive no conocersu funcionamiento detallado perono puede ignorar como se compor-tará cuando se le aplica una tensióno una corriente y como cambiaránesos parámetros con la tempera-

tura.Es probable que la práctica de

tantos años de reparación de TVsde TRC hayan formado una especiede cultura de análisis del síntoma,marca y modelo y de allí se pasabaal cambio de material en formadirecta.

Es decir se reparaba de memo-ria y sin pensar. En los LCD nostenemos que olvidar de este

método porque no hay experienciaprevia y para reparar hay que medir

pensar y actuar en consecuencia.Nuestra intención no es enseñarle areparar solamente, sino enseñarle ap e n s a r, aunque cueste muchotiempo de estudio.

En la práctica de la reparaciónmuchas veces reemplazamos com-ponentes por cargas resistivas ade-cuadas, para asegurar si un pro-blema es de fuente o de carga. Ypara reemplazar un CCFL por una

carga resistiva es necesario enten-der su curvas de funcionamientoporque el reemplazo depende dellargo del tubo y de la corriente quecircula por él.

Esto que parece una cosa sim-ple es bastante complejo porque losCCFL trabajan con tensiones altas yno todos los resistores son adecua-dos para soportar tensión. Pero esun tema muy importante porque no

siempre se consiguen los tubos ennuestros países de América o si se

consiguen como repuesto puedentener un precio prohibitivo (el repre-sentante técnico de la marca noquiere venderlos sino hacer la repa-ración aprovechándose de su mer-cado cautivo).

Si se da el caso que un TV de 16CCFL tiene uno dañado y los otrosen buen estado, la pantalla seenciende por 3 segundos y luego seapaga por protección. En estos

casos límites no está mal dejar colo-cada la carga resistiva e iluminarcon 15 tubos.

¿Se consiguen las curvas de respuesta de todos los tubos?

Según mi experiencia, con tenerla información de un fabricante essuficiente y en esta serie vamos autilizar la información de la empresafabricante más representativa que

es Sanken Electrónica divisiónCCFL.

Saber Electrónica

67

Cuaderno del Técnico Reparador

Pantallas Planas para TV y Monitore s

Mediciones de Tensión y Corrienteen un Tubo CCFL

Los tubos CCFL de un TV son la punta de la cadena de imagen que puede dividirse en back-light, pantalla de transmitancia y fitros de color. Si la fuente de back-ligth no

tiene el color blanco adecuado y el brillo requerido, la imagen será defectuosa aun - que el resto del TV sea de la mejor calidad.Un tubo CCFL posee una serie de curvas muy importantes que los identifican y en este artículo vamos a analizarlos de forma práctica, estudiando los parámetros que más le importan al reparador.

Autor: Ing. Alberto H. Picernos

e-mail: [email protected], [email protected]



Mediciones de Tensióny Corriente Sobreun Tubo CCFL

Un CCFL es un disposi-tivo de descarga gaseosa y

como tal se alimenta conCA (en este caso de unos50kHz). El parámetro quese controla es la corrientealterna que circula por eltubo y para hacerlo se varíala tensión aplicada almismo. Los valores que semanejan en este caso sonde 2 a 8mA para el valor efi-caz de la corriente y delorden de los 800V eficacespara la tensión aplicada.

El control se realizamediante un circuito inte-grado específico llamadoinverter que por supuestotrabaja con tensiones positi-vas del orden de 0 a 12V.Esto significa que tanto elparámetro de tensión comoel de corriente deben sufrir unatransformación antes de ser aplica-

dos al integrado como señales rea-limentadas.Lo mas lógico es que las mis-

mas señales sean utilizadas pornosotros cuando queremos compa-rarlas con las indicadas en las gráfi-cas del fabricante. Si hay un circuitoque se repite en todos los TV LCDcon iluminación a CCFL es el cir-cuito de excitación de los tubos y suloop de circulación de corriente. Enla figura 1 se puede observar el cir-

cuito básico de un tubo a partir deltransformador elevador de tensión.Es obvio que el generador reem-plaza al circuito electrónico quetransforma la tensión continua de12 o 24V en la tensión alterna deunos 800V eficaces que hace circu-lar la corriente de 2 a 8 mA querequiere cada CCFL. El Multisim noposee el componente “tubo CCFL”por lo tanto lo reemplazamos poruna serie de resistores equivalentesaunque luego veremos que un

CCFL es en realidad un resistornegativo como todos los componen-

tes basados en el arco eléctrico.Este circuito permite medir lacorriente que pasa por el tubo gene-rando una salida que siempre estapor arriba de eje 0 aunque se tratede una señal pulsante.

Todo parte del generador detensión alterna de 50kHz llamadoV1 y que tiene una amplitud de 24Veficaces y forma senoidal. La formasenoidal es la más conveniente por-que es la que provee una más larga

vida al tubo CCFL y sobre todo elcircuito debe asegurarse que no cir-cule corriente continua por el CCFLporque esto significa que puedeproducirse migración metálica deuno a otro cátodo. Por supuesto eluso de un transformador nos garan-tiza que en el secundario no hayacorriente continua.

El transformador T1 es muy ele-vador a pesar de que el valor de Npara el Multisim sea de 0,03 veces.Lo que ocurre es que para Multisim

ese valor es la cantidad deespiras del primario divi-dida la cantidad de espirasdel secundario. Es decirque el secundario tieneuna tensión de 24V/0,03 =

800V eficaces.Si el resistor equivalente alCCFL está bien calculado,con esos valores de ten-sión deben circular por elmismo una corriente de 2 a8 mA e f i c a c e s .Despreciando el circuitomedidor de corriente(D1,D2 y R4) y suponiendoque el CCFL está conec-tado a masa tendremosuna corriente circulante de800V/ 141.000Ohm =5,7mA.Ahora veamos cómo operael circuito medidor y algu-nos detalles de reparación.Si no existiera R4 el cir-cuito sería simétrico y eldiodo D1 conectaría el

CCFL a masa cuando circula elsemiciclo positivo de la corriente.

En tanto que el semiciclo negativocircularía por D2. El agregado deR4 no modifica mucho las cosasporque su valor comparado con laresistencia del CCFL es desprecia-ble. Por lo tanto el semiciclo positivocircula por D1 y por R4 generandouna señal que puede medirse con elosciloscopio XSC2 y que podemosobservar en la figura 2.

El oscilograma en verde sobreel nodo 6 nos indica que hay una

limitación en tensión negativa de0,6V (observe que el eje de ceroestá corrido una división haciaabajo). La limitación a niveles posi-tivos es mucho menos evidentedebido a la caída en R4.

Del oscilograma en el nodo 5,debemos deducir la corriente eficazque circula por el tubo. En principioobservamos que el oscilogramanunca atraviesa el cero porque eldiodo no permite que circulecorriente negativa. Hacia valores

Saber Electrónica

68


Figura 1 Forma de medir la corriente por

un CCFL.



positivos el cursor rojo nos muestraque el valor máximo tiene 5,52V.Extrañamente observamos que laseñal no es la esperada: un semici-clo senoidal positivo. En efecto,posee una interferencia super-puesta debido a las capacidadesdistribuidas de un transformador

muy elevador. Esto no es un pro-blema de simulación; ocurre en larealidad y es un prodigio que lasimulación lo reproduzca.

Un valor de pico de 5,52V nonos dice nada aún sobre el valorpico o eficaz de la corriente circu-lante. Calculemos primero el valorpico dividiendo la tensión pico por laresistencia R4 es decir 5,52/330 =16,7mA.

Por el tubo pasan, en realidad,

los dos semiciclos pero por R4 sólopasa uno. Por lo tanto el valor eficazde la corriente por el tubo se debecalcular como 16,7/2,82 = 5.92mA

muy cercanoal valor de5,7mA que cir-culan real-mente.Por lo tanto se

debe realizaruna mediciónsobre R4 conun oscilosco-pio para podercalcular lacorriente quecircula por eltubo sobre elcircuito básicode salida.Tenga encuenta que enmuchos casosse agrega un

capacitor sobre R4 que distorsionala forma de señal y no nos permiteconocer el verdadero valor de latensión eficaz por el tubo. Ese capa-citor transforma la señal continuapulsante en CC con destino al inver-ter.

El problema se resuelve fácil-

mente agregando un resistor shuntconocido de por ejemplo 1k! enserie con el diodo D2 que al notener capacitor en paralelo permite

realizar lasm e d i c i o n e sf á c i l m e n t e ,figura 3.En este casoo b s e r v a m o sque la tensióndel semiciclo

negativo es de7,5V (no hacefalta dividir portratarse de unvalor redondo)lo que signi-fica 7,5mApico y 7,5/1,41= 5,31mA muycercanos a los5 , 6 m A q u edeben circularpor la resis-

Saber Electrónica

69

Mediciones de Tensión y Corriente en un Tubo CCFL

Figura 2 . Oscilogramas en la zona de medición de corriente.

Figura 3 . Agregado de resistor sensor de corriente.



tencia equivalente al tubo cuandose le aplican 786V eficaces.

¿Yo no tengo osciloscopio, que puedo hacer?

Puede medir la tensión sobreR5 con téster digital. Directamenteno; lamentablemente una editorialMexicana propone la medicióndirecta con el téster pero nosotrosmedimos varios testers disponiblesen el mercado y muchos están alborde del ancho de banda.

Mida con el téster digital pero

usando una sonda de RF queamplia la capacidad del tésterdesde 10Hz a 10GHz y mide elvalor pico a pico de la RF.

La construcción de esta sondaestá explicada enwww.picerno.com.ar en forma total-mente gratuita (junto con otrosregalos del autor). En este caso eltéster le va a indicar 7,5V que sólotiene que dividir por 1,41 para hallarel valor eficaz en el cual están

expresados todos los gráficos deSanken.

Ahora pasaremos a medir elotro parámetro importante de losgráficos que es la tensión aplicadaal tubo. Los valores a medir son delorden de los 500 a 1800V. El mejorosciloscopio no admite realizarestas mediciones ni aun con lapunta divisora por 10. Por lo tantose debe realizar una punta hecha

específicamente para este uso (veala figura 4).

La medición se puede realizarcon un osciloscopio o con unasonda de RF. En ambos casosrecuerde que está midiendo valoresde pico a pico y que para compararcon los valores de las gráficas debedividirlos por 2,82.

El atenuador contempla la cargacapacitiva que introducen tanto elosciloscopio como la sonda de RF;en realidad debería agregarse uncapacitor para 2kV en paralelo conR1, pero el error producido por noagregarlo se compensa con el

resistor R4 que también compensael resistor R3. Aconsejamos medirlos resistores utilizados con un tés-ter digital de buena calidad.

La aislación de la punta divisoradepende de los resistores utilizadosen R1. Nosotros aconsejamosresistores de carbón depositado de1/8W pero como hay una granvariedad de mediciones de potenciade resistores lo mejor es elegirlospor el tamaño. Los que nosotros uti-

lizamos tienen un diámetro de 2,5mm sobre el casquillo metálico y unlargo de 10 mm desde la salida delterminal a la otra salida (es decir uncuerpo de resistor de 2,5 x 10).Estos resistores tienen una aisla-ción de 250V eficaces, por lo tantolos diez tendrán una aislación totalde 2500V que es suficiente paranuestro uso.

Nota: como nuestro atenuador no está compensado, no sirve para

medir formas de señal no senoida - les.

De este modo explicamos cómomedir los dos parámetros másimportantes de un CCFL. Ahora Ud.puede salir de dudas cuando unCCFL no enciende (mirando por laventanita de observación) y unossegundos después se apaga todo elback Light. Conecte el resistor sen-sor de 1k!, conecte la sonda de RFsobre él y el téster digital sobre lasonda y confirme que no circula

corriente en ningún momento.Si éste es el caso conecte el

atenuador resistivo entre el vivo y lamasa del CCFL y la sonda de RFsobre el atenuador resistivo.Encienda el TV y mida la tensióncon el téster; divídala por 2,82 yobserve que sea superior a la ten-sión de encendido del tubo. Porsupuesto esta tensión depende dellargo del tubo así que en la próximasección le entregamos las tablas

prometidas.

Las Curvas deSanken Electrónica

Existen una enorme cantidad detubos CCFL caracterizados por sudiámetro externo, interno, largo,presión del gas, etc. Por eso en laparte inferior derecha de cada gra-

fico se coloca el tipo de caracterís-tica de los tubos analizados.

Saber Electrónica

7


Figura 4 . Atenuador resistivo por 100 para medir tensión sobre un tubo.



Primero se coloca el diámetroexterno, luego el interno y por últimola presión del gas. En la figura 5podemos observar curvas dadaspor el fabricante; la representaciónde cada curva es la siguiente:

Figura 5 A: Iluminación en fun - ción de la corriente.

Figura 5 B: Tensión de trabajo en función de la corriente para un tubo de 319 mm.

Figura 5C: Rendimiento en fun - ción del diámetro.

Figura 5D: Tensión de trabajo en función del largo.

Figura 5E: Tiempo de encen - dido.

Figura 5F: Tensión de encen - dido en función del largo .

Figura 5G: Tensión de arranque en función del largo.

Figura 5H: Luminancia en fun - ción de la presión para 0º de tem - peratura.

Figura 5I: Tensión de encendido en función de la presión.

Saber Electrónica

7


Figura 5 . Las curvas de Sanken Electrónica



Figura 5J: Tensión de encendido en función de la temperatura ambiente.

Realizaremos un análisis curvapor curva tratando de darle un usopráctico. La figura 5A muestra cómoaumenta la emisión luminosa enfunción del diámetro del tubo para

un largo constante. Evidentementela emisión es función de la superfi-cie cubierta de fósforo y esta super-ficie es evidentemente dependientedel diámetro del tubo. Esto nosdemuestra que dos tubos delmismo largo pero diferente diámetrono son un reemplazo directo perose puede compensar la falta deemisión haciendo circular mayorcorriente.

La figura 5B nos permite calcu-lar la resistencia equivalente de un

tubo de 319 mm de largo en el fun-cionamiento normal. Porque con-tiene los valores de tensión apli-cada para que circule una dadacorriente.

La ley de Ohm nos indica queen un resistor R = V/I o más genéri-camente que R = variación de V / variación de I cuando no tenemos la

primer parte de la curva de resisten-cia (el origen).

Por ejemplo para la recta mar-cada en rojo sobre la gráfica secumple que:

R = (500V-300V)/(5mA-3mA) =R = 200V/2mA = 100k!

Si hacemos lo mismo para eltubo de 4mm:

R = (500V-590V)/(5mA-3mA) =

R = -90V/2mA = -45k!

Este valor es para un tubo de319 mm de largo.

Observe el signo de la resisten-cia, se trata de una resistencianegativa porque a medida que dis-minuye la tensión aplicada aumentala corriente. Este fenómeno es

común en la física de los dispositi-vos de arco, e implica que debemoslimitar la corriente en forma externaal dispositivo, porque en caso con-trario la corriente aumentaría hastael infinito dado que la resistenciaequivalente es menor a cero.

Pero los resistores negativos noexisten, si debemos reemplazar eltubo por una resistencia, da lomismo que sea un resistor negativoque uno positivo, porque solo seinvertiría el sentido de circulación

Saber Electrónica

72


Figura 5 . Las curvas de Sanken Electrónica (continuación)



de la corriente y como el tubo seexcita con CA siempre tendríamosun ciclo positivo y otro negativo. Esacorriente se hace pasar por undiodo que la rectifica y carga uncapacitor. La carga del capacitor es

una tensión continua y no importa sise generó con una resistencianegativa o positiva.

En los gráficos vamos a encon-trarnos que en los tubos de menordiámetro la resistencia forma unacurva leve y no una recta. Es decirque varía con la corriente que la cir-cula, pero este fenómeno es muyleve. El reemplazo con una resis-tencia fija es siempre factible.

El análisis de otros gráficos nospermitirá determinar el tipo de resis-tor/es a utilizar en función de suresistencia su disipación y su ten-sión de aislación ya que la grafica5B solo sirve para un tubo de 319mm de largo. La figura 5C nosmuestra cómo aumenta el rendi-miento de un tubo a medida que sereduce su diámetro y su corriente.La figura 5D es justamente una delas más utilizadas porque nos per-

mite calcular la tensión de trabajodel tubo en función del largo deltubo. Si Ud. ingresa en la escalainferior con el largo de su tubo (porejemplo 600 mm) y su tubo es de 4mm (el de más abajo) la tensión efi-caz de trabajo sobre el tubo será de900V luego del encendido inicial.Esto permite calcular la resistenciaequivalente para una dada corrientecirculando por los tubos. Como esacorriente es una elección del fabri-

cante del TV no la tenemos. Si el TVtiene varios tubos debemos medir lacorriente por un tubo que encienda.Si tiene un solo tubo debemos esti-marla en función de su diámetro. Sipor ejemplo es de 8mA podríamoscalcular la resistencia equivalentecomo:

R = 900/0,008 = 112.500 Ohm

La potencia desarrollada sobreella será de:

P = 900 x 0,008 = 7,2W

Lo cual significa que deberemosusar más de un resistor que ade-más estarán sometidos a una ten-sión alta sobre ellos que aun no

conocemos.La gráfica 5E nos indica que un

tubo no se enciende inmediata-mente. Se toma un tiempo quepuede llegar al orden del minuto.

Por último la figura 5F nos per-mite saber cuál es la tensión querequiere un tubo para arrancar enfunción del largo del mismo. Porejemplo nuestro tubo de 600 mmrequiere unos 1050V para arrancary ésa es la tensión que debensoportar los resistores equivalentesen serie. Para llegar a 9W de poten-cia usando resistores de 1/2Wdebemos usar 20 resistores por lomenos y entonces no tendremosproblemas de aislación porque cadauno soporta 350V es decir que eltotal admite 7kV. Solo falta tomar elvalor de resistencia calculado comode 112.500 y dividirlo por 20 paraobtener el valor de un solo resistor

es decir 112.500/20 = 5625 Ohmpor lo que usaremos 5k6.Las siguientes curvas (5G a 5J)

son sólo a efectos informativos y notienen mayor importancia para elreparador.

Conclusiones

En esta entrega conocimos a lostubos CCFL a través de sus curvas

características que es el únicomodo de entender el funciona-miento de la etapa de Back-ligth. Eneste sector del TV es donde se pro-ducen la mayor cantidad de fallas yes el sector que menos informacióntrae porque los fabricantes dicenque ellos compran las paquetasinverter que generan la señal paralos tubos y que no tienen informa-ción propia. Y por supuesto reco-miendan cambiar la plaqueta com-pleta que se debe comprar en el

servicio técnico autorizado. Sonburdas mentiras. La razón es quepretenden vender las plaquetascuando las mismas son perfecta-mente reparables con un bajocosto. Pretenden ser dueños de los

medios de producción y ademásgenerar un mercado cautivo a quiencobrarle lo que no cobraron en elmomento de la venta.

Es decir que primero debemosconseguir el manual técnico del pro-ducto, luego al revisarlo nos damoscuenta que el inverter y probable-mente la fuente no forman parte dela información. Entonces la únicaayuda que tenemos es la especifi-cación del circuito integrado y deella el circuito de aplicación.Muchas veces, cuando se trata deback-ligth de pocos tubos, se exci-tan con un solo circuito integrado yel circuito de aplicación es similar alreal. Pero los casos de 16 o mástubos suelen usar mas de un cir-cuito integrado y entonces hay queanalizar el circuito sin ayuda.

En este minicurso vamos a tra-tar de resolver todos estos proble-

mas con el criterio de que el lectorno solo aprenda a reparar sino queaprenda a pensar y pueda deducirlos circuitos con ayuda de la especi-ficación y su buena voluntad.

Es decir que nuestro gremiotiene que trabajar en contra de todo,pero no va a ser avasallado.Seguiremos estudiando para poderreparar lo que no pueden repararlos servicios técnicos autorizados ydemostrarles que negar la informa-

ción no tiene sentido.En la próxima entrega vamos a

analizar los transformadores de losCCFL y su circuito de excitación. Nopiense que un transformador essiempre un transformador. Estostransformadores son fuertementeelevadores y además preparadospara trabajar con alta tensión.Podríamos decir que prácticamenteson fly-backs chicos y requieren untratamiento especial por parte del

reparador.

Saber Electrónica

73




Introducción

Como Ud. ya sabe vamos a tra-bajar con los MOSFET que se consi-guen en plaza debido a que se utili-

zan como repuestos de TV. Se pue-den utilizar el 6N60-A o el K3264 o elK1507. Pero resulta que ninguno deellos está en la librería del Multisim.

Por esa razón utilizamos unMOSFET que tuviera valores simila-res de tensión y corriente y nos ima-ginamos que el resultado será simi-lar.

Los comparadores utilizados enel modulador no entregan mucha

corriente de salida. Es decir que noson capaces de cargar y descargar alcapacitor equivalente al gate delMOSFET sin producir una pendienteexcesiva.

Por esa razón se impone reducir-les la impedancia de salida. Lo pri-mero en que se piensa es colocar unrepetidor pero a poco que se analicese observa que el repetidor permiteque le tomen corriente por su salidapero no es capaz de consumir desde

la carga y en nuestro caso lo más

importante es descargar el capacitorde gate rápidamente.

Si analizamos los circuitos utiliza-dos para reducir la impedancia nosencontramos que el más conocido es

el clásico par complementario de los

amplificadores de audio. En efecto,esa etapa es capaz de hacer circularcorriente hacia el parlante cargandoel capacitor de acoplamiento o tomarcorriente del capacitor de acopla-

miento descargándolo.

Habiendo analizado cómo se realiza la modulación por ancho de pul - sos, en este artículo describiremos cómo reemplazar las llaves con - troladas en nuestro circuito de simulación por los transistores MOS - FET que previamente habíamos elegido. Y aquí comienzan los proble - mas de simulación que requiere mucha imaginación para resolverlos.

¡Manos a la Obra!

Autor: Ing. Alberto H. Picerno [email protected] [email protected]

Figura 1 . Circuito de excitación de un

MOSFET

Saber Electrónica

7

A UDIO



El problema parecería ser quecarga utilizar para diseñar el excita-dor. Pues bien realmente no es unproblema porque solo hay que utilizarcomo carga un capacitor del mismovalor que tiene el capacitor de entra-

da CI del MOSFET. De los tres MOS-FET posibles elegimos el que tienemenos capacidad de entrada que esel 6N60 (Ci = 700 a 1300 pF) y nosponemos en la capacidad máxima demodo que se pueda usar también el

K3264 (900 a 1350pF). El K1507 lodejamos como una mala alternativaporque tiene un promedio de 1200 yun máximo de 1800pF.

Circuito de Excitación

En la figura 1 se puede observarel circuito de excitación simuladousando como carga un capacitor de1000pF.

El transistor Q1 simula el transis-tor interno del comparador de una delas salidas. Y está excitado con ungenerador de funciones como señalrectangular de 86kHz con tiempo deactividad del 40%. De este modo Q1

se abre y cierra 86.000 veces porsegundo casi sin flancos de conmu-tación. La resistencia que impulsa lacorriente del par complementario esproporcionada por R2 cuando Q1está abierto.

El par complementario se com-porta haciendo circular corriente porQ2 cuando Q1 está abierto cargandoel capacitor equivalente al gate pormedio de R3. Observe que nunca segenerará una tensión mayor a la defuente (12V) sobre el gate del MOS-F E T cuando Q1 está cortado.Cuando Q1 conduce hace conducir aQ3 quien a su vez descarga al capa-citor C1 mediante la red D1 y R4 enparalelo con el resistor R3.

Como se puede observar todo elcircuito está pensado para que lacorriente de carga de C1 sea relati-vamente baja ya que en ese momen-to la corriente por el MOSFET recién

comienza y crece paulatinamente. Encambio, cuando el MOSFET se abrela corriente está en el máximo y esimprescindible vaciar el gate rápida-mente para no perder rendimiento.

En la figura 2 se puede observarel oscilograma de gate tomandocomo referencia a la salida del gene-rador de funciones.

Como podemos observar, losflancos de la señal de gate no sonverticales, tienen una cierta caída

exponencial debido a la carga de

Diseño de Fuentes Resonantes para Amplificadores de Audio

Saber Electrónica

7

Figura 2 . Señal de gate de un MOSFET.

Figura 3 . Retardo de descarga del gate (247ns ó 0,25µs aproximádamente).



Audio

Saber Electrónica

76

Figura 4 . Circuito con MOSFET.



compuerta. Pero lo importante es loque ocurre antes de la tensión detransición que como sabemos es deunos 4V (momento en que el MOS-FET cambia de estado). El flanco desubida casi no tiene inclinación hasta

los 4V y por eso no se produce casiun retardo al encendido. En tanto quela descarga del gate es un poco másproblemática porque se produce unademora que no puede estimarse conprecisión en el osciloscopio. Unamedición con escala más expandidapermite leer con precisión el retardocomo de 0,25µs. Ver la figura 3.

Ahora que ya tenemos diseñadoslos circuitos de excitación vamos aprobar el circuito completo cambian-

do las llaves controladas por MOS-FET.

Circuito con MOSFET

En la figura 4 se puede observar

el circuito incluyendo los MOSFET.Como se puede observar, el circuitode excitación inferior se utiliza talcual fue diseñado porque el terminalde fuente del MOSFET está conecta-do a masa. Pero en el circuito supe-

rior nos encontramos que el terminalde masa del MOSFET se encuentraconectado a la señal de alimentacióndel circuito resonante y por lo tanto auna tensión rectangular de 310V depap.

Si la excitación la referimos amasa seguramente se quemará elMOSFET superior.

Por esta razón se agrega el trans-formador T2 con su retorno delsecundario conectado al terminal de

fuente de MOSFET superior para queesté correctamente excitado. Pero eltransformador no puede acoplar con-tinua y entonces genera un pulsonegativo que reduce el valor de laexcitación a la mitad.

Por esta razón se agrega un

capacitor con un diodo que restauranel valor negativo a 0V (en realidad a -600 mV) dejando un pulso positivo de10V para excitar la compuerta.

En el MOSFET inferior solo se haagregado un resistor R13 porque la

capacidad drenaje gate generabarealimentaciones de tensión sobre elgate. El resistor R12 fue agregadoporque la simulación marcaba unerror debido a la carga inductivacapacitiva del par de salida superior.

Conclusiones

Finalmente agregamos los MOS-FET a nuestro circuito, pero por razo-

nes de espacio debemos dejar eldesarrollo en este punto. En la próxi-ma entrega daremos los oscilogra-mas sobre este circuito y comenzare-mos a resolver la sección voltimétricay el amplificador de error de nuestra

fuente.

Diseño de Fuentes Resonantes para Amplificadores de Audio

Saber Electrónica

77

saber electrónica n° 281 edición argentina

Documents