saber electronica n° 291 edicion argentina

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ISSN: 0328-5073 ISSN: 0328-5073 Año 25 / 201Año 25 / 2011 / 1 / Nº 291Nº 291

tapa SE 291 19/9/11 17:32 Página 1

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SECCIONES FIJASSección del Lector 80Descarga de CD: Curso de Microcontroladores PICAXE volumen 2 16

ARTICULO DE TAPAECU La Computadora de los AutomóvilesDescripción, Funcionamiento, Circuito Electrónico 3

AUTO ELECTRICODiagnóstico de una ECU sin Escáner ni Interfaz 17

MONTAJESTermómetro de Precisión con Escala Luminosa 22Detectores de Proximidad 27Ahuyenta Mosquitos Personal 49Inversor de 220V x 150W para Energías Alternativas 50Controladores de Motores Paso a Paso Microcontrolado y con Componentes Discretos 56Bobina Tesla 64

MANUALES TÉCNICOSTrabajando con Microcontroladores PICAXE 1 33

COMPONENTESLM3914 y LM3915. Display de Barras Móviles 67

TÉCNICO REPARADORTelevisores de Pantalla Plana de LCD. Manual de Entrenamiento Sanyo TL5110 72Reparando un iPhone 4 Cambio del Motor Vibrador 77

EDITORIALQUARK

Año 25 - Nº 291OCTUBRE 2011

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DEL DIRECTOR AL LECTOR

TELÉFONO CELULAR: UN LIBRO ABIERTO

Bien, amigos de Saber Electrónica, nos en-contramos nuevamente en las páginas de nues-tra revista predilecta para compartir las noveda-des del mundo de la electrónica.

Cada vez más frecuentes son los informes deasaltos a jóvenes en los que la “presa preferida”son los teléfonos celulares; a su vez, losnoticieros, diarios y revistas de actualidad infor-man cada vez con más frecuencia sobre secuestros y operaciones delictivasen los que los teléfonos celulares ocupan un lugar preponderante en las in-vestigaciones por parte de las autoridades.

También asisto “asombrado” a los comentarios de los supuestos pe-riodistas especializados que suelen comentar que las autoridades policialesno tienen ni la menor idea sobre una investigación determinada y díasdespués deben retractarse de sus dichos… ¿Pretenden que los investi-gadores comenten abiertamente sobre su accionar?

He aquí entonces, dos aspectos que quiero comentar.Por un lado, es muy fácil saber si un celular ha sido clonado, razón por

la cual si la policía tuviera la potestad de pedir un celular a cualquier ciu-dadano, simplemente con digitar su número de IMEI en una página de In-ternet se sabe a qué marca y modelo pertenece, cuál es el país destinatarioy a qué operador está vinculado. Por lo tanto me pregunto: ¿no se puedereducir drásticamente el robo de celulares si se toman medidas preventivaspor parte de las autoridades policiales?... es tan simple como pedir un do-cumento a un ciudadano cuando las autoridades lo creen conveniente… y,si no están las leyes, entonces hay tarea para los legisladores.

Por otra parte, en Saber Electrónica hace más de cuatro años que esta-mos publicando artículos sobre pericias en telefonía celular y comentamosque recuperar mensajes borrados o localizar el paradero de un móvil no esuna tarea de otro mundo. Durante septiembre, en Argentina, el caso Can-dela ha ocupado grandes espacios en los medios informativos y aquí otravez los periodistas especializados especulan con que es difícil o imposiblefacilitar la investigación desde las pericias a un celular… , entonces mepregunto: ¿cualquiera dice lo que quiere?

Como puede comprender, la mejor manera de dominar un tema es es-tudiándolo y, en materia de telefonía celular, creemos que tenemos losconocimientos suficientes como para asegurar que un terminal “es un li-bro abierto” y que solo se debe saber el lenguaje con que se ha escrito, esdecir, se debe tener conocimientos sobre “telefonía celular”.

Ing. Horacio D. Vallejo

SABER ELECTRONICA

Director Ing. Horacio D. Vallejo

ProducciónJosé María Nieves (Grupo Quark SRL)

Columnistas:Federico Prado

Luis Horacio RodríguezPeter Parker

Juan Pablo Matute

En este número:Ing. Ismael Cervantes de Anda

EDITORIAL QUARK S.R.L.Propietaria de los derechosen castellano de la publicación men-sual SABER ELECTRONICAArgentina: (Grupo Quark SRL) SanRicardo 2072, Capital Federal, Tel (11) 4301-8804México (SISA): Cda. Moctezuma 2,Col. Sta. Agueda, Ecatepec de More-los, Edo. México, Tel: (55) 5839-5077

ARGENTINAAdministración y NegociosTeresa C. Jara (Grupo Quark)

StaffLiliana Teresa Vallejo, Mariela Vallejo, Diego Vallejo,

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 FloresMéxico

Administración y NegociosPatricia Rivero Rivero, Margarita Rivero Rivero

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

Rivero, José Luis Paredes Flores

Atención al ClienteAlejandro Vallejo

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Director del Club SE:[email protected]

Grupo Quark SRLSan Ricardo 2072 - Capital Federal

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Grupo Quark SRL y Saber Electrónica no se responsabiliza porel contenido de las notas firmadas. Todos los productos o mar-cas que se mencionan son a los efectos de prestar un servicio allector, y no entrañan responsabilidad de nuestra parte. Estáprohibida la reproducción total o parcial del material contenidoen esta revista, así como la industrialización y/o comercializa-ción de los aparatos o ideas que aparecen en los mencionadostextos, bajo pena de sanciones legales, salvo mediante autoriza-ción por escrito de la Editorial.

EDITORIALQUARK

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INTRODUCCIÓN

La unidad de control de motor o ECU (siglaen inglés de engine control unit) es una uni-dad de control electrónico que administravarios aspectos de la operación de combus-tión interna del motor de un automóvil. Las uni-dades de control de motor más simples sólocontrolan la cantidad de combustible que esinyectado en cada cilindro en cada ciclo demotor. Las más avanzadas controlan el puntode ignición, el tiempo de apertura/cierre de lasválvulas, el nivel de impulso mantenido por elturbocompresor, y control de otros periféricos.

Las unidades de control de motor determi-

nan la cantidad de combustible, el punto deignición y otros parámetros monitorizando elmotor a través de sensores. Estos incluyen:

Sensor MAPSensor de posición del aceleradorSensor de temperatura del aireSensor de oxígeno y muchos otros

Frecuentemente esto se hace usando uncontrol repetitivo (como un controlador PID).

Antes de que las unidades de control demotor fuesen implantadas, la cantidad de com-bustible por ciclo en un cilindro estaba deter-minada por un carburador o por una bomba deinyección.

AA RTÍCULRTÍCUL OO DEDE TTAPAPAA

ECULA COMPUTADORA DE LOS AUTOMÓVILESDESCRIPCIÓN, FUNCIONAMIENTO, CIRCUITO ELECTRÓNICO

Ya hemos publicado más de 50 artículosrelacionados con electrónica automotor,un libro sobre inyección electrónica y 2textos sobre el sistema OBD II, escánerse interfaces. Sin embargo, poco hemoshablado del equipo instalado en el auto-móvil, encargado de recabar datos delos sensores y enviar señales a losactuadores, en base al programa gra-nado en un microcontrolador. Esteequipo es la denominada computadorade a bordo o ECU que no sólo controlael “tren de poder” en base al sistemaOBD II sino que se comunica con los dis-tintos subsistemas electrónicos del coche. Un vehículo puede tener más de 50 microcontroladores,todos ellos supeditados a la supervisión de la ECU, razón por la cual, conocer su funcionamiento esde vital importancia. En este artículo sintetizamos qué es una ECU, cuáles son lo bloques que la com-ponen, qué señales maneja, que diferentes tipos existen y brindamos el circuito de una computadoragenérica, cuyo funcionamiento, programación e instalación será objeto de otra nota.

Art Tapa - ECU.qxd 26/9/11 11:34 Página 3

FUNCIONES DE LA ECU

Las principales funciones de una ECU auto-motriz son las siguientes:

Control de la inyección de combustible:

Para un motor con inyección de combusti-ble, una ECU determinará la cantidad de com-bustible que se inyecta basándose en un ciertonúmero de parámetros. Si el acelerador estápresionado a fondo, el ECU abrirá ciertasentradas que harán que la entrada de aire almotor sea mayor.

La ECU inyectará más combustible segúnla cantidad de aire que esté pasando al motor.Si el motor no ha alcanzado la temperaturasuficiente, la cantidad de combustible inyec-tado será mayor (haciendo que la mezcla seamás rica hasta que el motor esté caliente).

Control del tiempo de inyección:

Un motor de ignición de chispa necesitapara iniciar la combustión una chispa en lacámara de combustión. Una ECU puede ajus-tar el tiempo exacto de la chispa (llamadotiempo de ignición) para proveer una mejorpotencia y un menor gasto de combustible. Sila ECU detecta un picado de bielas en elmotor, y "analiza" que esto se debe a que eltiempo de ignición se está adelantando almomento de la compresión, ralentizará (retar-dará) el tiempo en el que se produce la chispapara prevenir la situación.

Una segunda, y más común causa quedebe detectar este sistema es cuando el motorgira a muy bajas revoluciones para el trabajoque se le está pidiendo al coche. Este caso seresuelve impidiendo a los pistones moversehasta que no se haya producido la chispa, evi-tando así que el momento de la combustión seproduzca cuando los pistones ya han comen-zado a expandir la cavidad.

Pero esto último sólo se aplica a vehículoscon transmisión manual. La ECU en vehículosde transmisión automática simplemente se

encargará de reducir el movimiento de la trans-misión.

Control de la distribución de válvulas:

Algunos motores poseen distribución deválvulas. En estos motores la ECU controla eltiempo en el ciclo de motor en el que las vál-vulas se deben abrir. Las válvulas se abrennormalmente más tarde a mayores velocida-des que a menores velocidades. Esto puedeoptimizar el flujo de aire que entra en el cilin-dro, incrementando la potencia y evitando lamala combustión de combustible.

Control de arranque:

Una relativamente reciente aplicación de laUnidad de Control de Motor es el uso de unpreciso instante de tiempo en el que se produ-cen una inyección e ignición para arrancar elmotor sin usar un motor de arranque (típica-mente eléctrico conectado a la batería). Estafuncionalidad proveerá de una mayor eficien-cia al motor, con su consecuente reducción decombustible consumido.

En la actualidad, las ECU de casi todos losautomóviles son programables, lo que permiteno sólo leer los códigos de error sino modificarparámetros frente a cambios de partes o modi-ficaciones como ser la instalación o cambio delturbocompresor, intercooler, tubo de escape, ocambio a otro tipo de elemento. Como conse-cuencia de estos cambios, la antigua ECUpuede que no provea de un control apropiadocon la nueva configuración. En estas situacio-nes, una ECU programable es la solución.Éstas pueden ser programadas/mapeadasconectadas a un computadora portátilmediante un cable USB, mientras el motor estáen marcha.

La unidad de control de motor programabledebe controlar la cantidad de combustible ainyectar en cada cilindro. Esta cantidad variadependiendo en las RPM del motor y en laposición del pedal de aceleración (o la presión

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Artículo de Tapa


del colector de aire). El controlador del motorpuede ajustar esto mediante una hoja de cál-culo dada por el portátil en la que se represen-tan todas las intersecciones entre valoresespecíficos de las RPM y de las distintas posi-ciones del pedal de aceleración. Con esta hojade cálculo se puede determinar la cantidad decombustible que es necesario inyectar.

Modificando estos valores mientras semonitoriza el escape utilizando un sensor deoxígeno (o sonda lambda) se observa si elmotor funciona de una forma más eficiente ono, de esta forma encuentra la cantidad óptimade combustible a inyectar en el motor paracada combinación de RPM y posición del ace-lerador.

Este proceso es frecuentemente llevado acabo por un dinamómetro, dándole al maneja-dor del combustible un entorno controlado enel que trabajar.

Algunos de los parámetros que son usual-mente monitoreados por la ECU son:

Ignición: Define cuando la bujía debedisparar la chispa en el cilindro.

Límite de revoluciones: Define elmáximo número de revoluciones por minutoque el motor puede alcanzar. Más allá de estelímite se corta la entradade combustible.

Correcta tempera-tura del agua: Permite laadicción de combustibleextra cuando el motor estáfrío (estrangulador).

Alimentación decombustible temporal:Le dice a la ECU que esnecesario un mayor aportede combustible cuando elacelerador es presionado.

Modificador debaja presión en el com-bustible: Le dice a la ECUque aumente el tiempo enel que actúa la bujía para

compensar una pérdida en la presión del com-bustible.

Sensor de oxígeno (sensor lambda):Permite que la computadora del auto poseadatos permanentes del escape y así modifiquela entrada de combustible para conseguir unacombustión ideal.

Algunas computadoras, sobre todo las delos automóviles actuales, incluyen otras fun-cionalidades como control de salida, limitaciónde la potencia del motor en la primera marchapara evitar la rotura de éste, etc. Otros ejem-plos de funciones avanzadas son:

Control de pérdidas: Configura elcomportamiento del waste gate del turbo, con-trolando el boost.

Inyección Banked: Configura el com-portamiento de el doble de inyectores por cilin-dro, usado para conseguir una inyección decombustible más precisa y para atomizar en unalto rango de RPM.

Tiempo variable de levas: Le dice a laECU como controlar las variables temporalesen las levas de entrada y escape.

En la figura 1 mostramos una ECU en lacual se destacan las partes principales.

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Artículo de Tapa

Computadora con microprocesador msm66589 utilizada en Honda


La EPROM soldada en paralelo con el CPU(en este caso MPU) así como el temporizadorse ubican en el mismo PCB (placa de circuitoimpreso). El temporizador se encarga de regu-lar el tiempo y momento del encendido (de lasbujías, no del arranque) en base a los datosenviados por la EPROM o la MPU. El regula-dor L4947 se encarga de filtrar el ruido de líneaque provocan los cables, mas que nada, parano dañar los componentes de la ECU, que sonbastante sensible y operan con tensiones ycorrientes muy pequeñas. El DecodificadorPAL se encarga de identificar y separar lasseñales de cada sensor y canalizarlas al PINcorrecto de la MPU. Los módulos HY1 y HY2se encargan de limpiar cualquier rastro deinterferencia o ruido de los datos de los actua-dores (NO de los SENSORES, como en elregulador L4947) mas importantes, se encargasobretodo de limpiar la señal enviada desde laMPU a los actuadores como el regulador deralenti (IAC) o los inyectores.

CONTROL DE ERRORES

Una ECU se equipa con un dispositivo dealmacenamiento que graba los valores detodos los sensores para un posterior análisisusando un software especial, ya sea por medio

de un equipo especial (escáner) o mediante elempleo de una interfase conectada a una PC yuna interfase gráfica especial o programa deinterpretación de datos.

Esto puede ser muy útil para la puesta apunto del vehículo y se consigue con la obser-vación de los datos buscando anomalías enlos datos o comportamientos de las ECUs. Elalmacenamiento de estos dispositivos que gra-ban los datos suele rondar entre los 0.5 y 16megabytes.

Para conseguir la comunicación con el con-ductor, una ECU puede estar conectada a un“memoria de datos” de a bordo mediante lacual el conductor puede ver las actuales RPM,velocidad y otros datos básicos del motor.

Estas zonas de almacenamiento, sonmayoritariamente digitales, y se comunicancon la ECU utilizando uno de los muchos pro-tocolos entre los que se encuentran RS232,CANbus.

Aclaremos que todas las ECUs actualesdeben estar bajo normas OBD II. Las EcusOBD-II son capaces de cambiar su programa-ción a través de un puerto OBD.

Entusiastas del motor con coches moder-nos aprovechan las ventajas de esta tecnolo-

Saber Electrónica

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Artículo de Tapa

Figura 1-Componentesprincipales de

una computadorade a bordo.


gía modificando sus motores. En lugar de utili-zar un nuevo sistema de control de motor, unopuede utilizar el software apropiado para ajus-tar la antigua ECU. Haciendo esto, es posiblemantener todas las funciones y el cableadomientras se utilizan ciertos programas demodificación de parámetros. Esto no debe serconfundido con el chip tuning, en el que el pro-pietario tiene una ECU ROM físicamente rem-plazada por una distinta. En este caso no serequiere la modificación de hardware (vea otroartículo en esta edición).

FUNCIONAMIENTO DE LA ECU

La unidad de control del motor consiste enun procesador de alto rendimiento que deter-mina y ajusta los valores para diferentes fun-ciones de regulación. El microordenador pro-cesa los datos de un programa que está alma-cenado de forma permanente en el chip dememoria (EPROM). En motores gasolina, lafunción principal consiste en determinar la can-tidad de inyección requerida y la mayor canti-dad de inyección posible. La cantidad deinyección depende de la cantidad de aire admi-tido, dado que la mezcla de aire/combustibletiene que ser exacta para un rendimientoóptimo del catalizador. También hay que deter-

minar el momento en el que se enciende lamezcla comprimida. Si el encendido se pro-duce demasiado tarde, aumenta el consumo;si se produce demasiado pronto, el motorempieza a pistonear.

La figura 2 muestra las señales principalespresentes en una ECU.

En motores diesel modernos, la cantidad deinyección se determina dependiendo de lamasa de aire admitido, de la presión del aire,de la temperatura exterior, de las revolucionesy de la carga. Esto es necesario para cumplirlas normas sobre las emisiones de gases deescape vigentes. Para vehículos con turbo, espreciso, además, determinar exactamente lapresión de admisión y el volumen de admisióndel turbocompresor en función de la admisióny de las revoluciones. En base a éstos (diagra-mas de características), la unidad de controldel motor calcula la cantidad de inyección posi-ble o necesaria para una velocidad bajo unacarga determinada.

Es muy sencillo identificar una ECU. Sitomamos una ECU podremos ver que por unlado trae una calcomanía blanca con unnúmero de serie y un código de barras, esenúmero de serie es importante porque es allídonde se encuentra la información que nos va

ECU: La Computadora de los Automóviles

Saber Electrónica

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Figura 2 - Una compu-tadora de a bordorecibe señales de

sensores ubicadosen el motor o “tren de

poder” y, en funciónde ellas y de un pro-

grama interno,entrega señales de

actuación.


decir a que coche corresponde la ECU y si elcoche es de transmisión manual o automático.

Por ejemplo en la figura 3 podemos obser-var el número de serie de la unidad, en estecaso es una “P28” y la siguiente numeraciónindica que es de transmisión automática.

A los efectos de simplificar el entendimientodel circuito completo de una ECU automotriz,resulta particularmente importante, efectuaruna división del circuito general en áreas o blo-ques, con funciones diferenciadas, figura 4.

1) BLOQUE DE ENTRADA: Se denomina bloquede entrada a todos los circuitos que se encuen-tran como receptores de las diferentes señalesque van a ingresar a la ECU y antes de que lle-guen al microprocesador. Encontramos en estesentido, filtros, amplificadores, conversoresanálogos a digital, comparadores, recortado-res, etc.

Las señales que va a ingresar al micropro-cesador, son tratadas por todos estos circuitos.

Los circuitos que se encuentren en este"camino hacia el microprocesador" serán losque se denominan “bloque de entrada”.

2) BLOQUE DE PROCESAMIENTO:Se denomina bloque de procesa-miento a todo el circuito que des-arrolla las funciones programadas yque están constituidos circuital-mente por el procesador, memoriasy demás componentes involucra-dos en la ejecución del software.

3) Bloque de Salida: Así comolas señales son tratadas al ingre-sar, antes de llegar al microproce-sador por circuitos previos que sehan denominado Bloque deEntrada, existen otros circuitos quese encuentran entre las salidas delmicroprocesador y los diferenteselementos actuadores.

Aparecen así amplificadores, circuitos depotencia con transistores, los denominadosdrivers o manejadores, etc. Vale decir que sonaquellos componentes controlados por elmicro que actúan sobre los diferentes periféri-

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Artículo de Tapa

Figura 3 - Toda ECU posee un número de serie quees único e irrepetible y representa lo mismo que

un “número de documento”.

Figura 4 - Bloques principales de una ECU.


cos de potencia, como por ejemplo: bobinas deencendido, inyectores, relés, etc.

4) Bloque de Soporte: Se denomina así alconjunto de componentes que tienen comofunción alimentar a los circuitos internos men-cionados anteriormente. Vale decir lo queconstituye la fuente de alimentación de laECU. Componen este bloque, transistores,diodos, condensadores, reguladores de vol-taje, etc.

En la figura 4 los bloques típicos son:

S1 y S5 son los bloque de entrada y salida.S2 y S3 corresponden a los bloques de

procesamiento.S4 es el bloque de soporte.

UNA ECU POR DENTRO

Vamos a describir una ECU Chrysler SBECde 60 pines. Este sistema comenzó a emple-arse a partir de los años 1990 y hasta 1995 enmotores que se distinguen por tener señalesde referencia y sincronía generadas a travésdel cigüeñal y el árbol de levas y que tambiénse les asigna el nombre de señales CKP yCMP respectivamente, figura 5.

Para entender el funcionamiento de unacomputadora automotriz podemos represen-tarla por bloques funcionales similares a unacomputadora personal (de ahí su nombre). Sila entendemos de esa forma podremos diag-nosticar y repararlas en caso de estar daña-das.

La reparación de estos equipos requiereconocimientos de electrónica básica, electró-nica digital, microprocesadores y microcontro-ladores

Empezaremos por la fuente de poderinterna, que se caracteriza por diversos facto-res, uno de ellos es que es una fuente conmu-tada (switchada).

Se identifica por partes robustas que involu-cran diodos, capacitores, en algunos casosinductores o bobinados, varistores, fusibles,etc. tal como podemos apreciar en la figura 6.

El suministro de energía a los distintos cir-cuitos electrónicos dentro del ECM (módulo decontrol del motor) es vital para su buen funcio-namiento, en ella radica la estabilidad y elbuen desempeño del vehículo, ya que si losvoltajes que genera oscilan por una mala filtra-ción, los componentes “sufren” lo que tambiénocasiona que varíe su funcionamiento, mani-festando fallas múltiples que se pueden reflejaren tironeos, consumo excesivo de combusti-ble, humo negro, fallas intermitentes entreotras.

La fuente en este tipo de computadoras pre-senta la mayoría de las fallas, esto es por queen CHRYSLER la computadora vienen en elmotor, por lo que es sometida a condicionesambientales severas, ente ellas la tempera-


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Figura 6 - Componentes del afuente de ali-mentación de la ECU.

Figura 5 - Imagen de una ECU Chrysler SBEC.


tura, la cual afecta a los semiconductores ycapacitares de tipo radial electrolíticos. Su vidaútil es de 10 años y como está montada enautos de 1990 a 1995, en la actualidad puedenllegar a nuestro banco de trabajo para su repa-ración.

Los vehículos que utilizan esta computa-dora son:

Caravan, Towncontry, Voyager con motor3.0, 3.3 y 3.8.

Ram Charger, Ram (2 inyectores) y TBI conmotor 3.9, 5.2 y 5.9.

Cherokee 4.0 con inyección MPI.Shadow, Spirit, Lebaron, Ney Yorker,

Phantom 2.5 TBI americanos y MPI Nacional.

Los bloque que integran esta computadorason:

* Sistema de Encendido* Sistema de Inyección* Sistema de Control

Sistema de Encendido

Debido a que este tipo de computadorascontrolan el sistema de encendido interna-mente, sus salidas se caracterizan por serrobustas llegando hasta los 12 amperes y convoltajes pico de 900V en fracciones desegundo. En la figura 7 se aprecian los disipa-dores de calor y las pistas gruesas que lleganal conector.

Sistema de Inyección

La etapa encargada de sensar y proveer lainyección de combustible está regida por tran-sistores de mediana potencia (menos de 6amperes) y vienen protegidas por diodoszener, recuerde que la corriente que tiene uninyector no excede los 300mA, por lo que nose precisa un control de mucha potencia.

Sistema de Control

El funcionamiento está a cargo de losmicrocontroladores de la placa. En este caso,

uno de los dos circuitos es el SC415131MFnde Motorola, figura 8.

Por último debemos mencionar que el ruidoparásito es un factor determínate para el malfuncionamiento de una computadora automo-triz, los componentes que lo pueden producirson los dispositivos que cuentan con bobina-dos, tales como el alternador, bobinas deencendido, partes giratorias del motor, líneasde alimentación, etc.

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Artículo de Tapa

Figura 8 - Los componentes electrónicos deprocesamiento de la ECU.

Figura 7 - Componentes del sistema de encen-dido de la ECU.

Figura 9 - El mal estado de los elementos defiltro puede ocasionar fallas.



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Figura 10 - Diagrama en bloques detallado deuna ECU Continental


Este ruido produceque la computadoramal interprete lasseñales y esto reper-cute en múltiplesfallas, como inestabili-dad, humo negro,fallas intermitentes,etc.

Si se nos presentaalguna falla como lasmencionadas ante-riormente tendremosque verificar la etapade filtrado de la ECU,la cual presenta elaspecto de la figura 9.

La figura 10 mues-tra el diagrama en blo-ques de una ECUmarca Continental,modelo EMS-3132.

Por ultimo, en lafigura 11 brindamos elcircuito de una ECUgenérica, cuyo diseñoexplicaremos en otraedición de SaberElectrónica. Comopuede entender, estetema es bastanteamplio y complejo,razón por la cual ocu-paremos varias edi-ciones de nuestraquerida revista parasu publicación. Sinembargo, si Ud. nodesea aguardar,puede descargar todala información sobreel armado y construc-ción de la ECU, asícomo también tips de reparación desde nues-tra web: www.webelectronica.com.ar,haciendo clic en el ícono password e ingre-

sando la clave: “ecuauto”.

BIBLIOGRAFÍA:Wikipediahttp://www.cise.comwww.upcommons.upc.eduwww.forosdeelectronica.com (usuraio: Iararich)

Artículo de Tapa

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Figura 11 - Circuito de una ECU cuyo diseño explicaremos en Saber Electrónica


ISSN: 1514-5697 - Año 12 Nº 142 - 2012Argentina: $7,90 - Recargo Interior: $0,50

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CÓMO DESCARGAR EL CD EXCLUSIVO PARA LECTORES DE SABER ELECTRÓNICA

Saber Electrónica

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CD: Curso de Microcontroladores PICAXE volumen 2

Editorial Quark SRL, Saber Internacional S.A. de C.V., el Club SE y laRevista Saber Electrónica presentan este nuevo producto multimedia.Como lector de Saber Electrónica puede descargar este CD desde nuestrapágina web, grabar la imagen en un disco virgen y realizar el curso que sepropone. Para realizar la descarga tiene que tener esta revista al alcance desu mano, dado que se le harán preguntas sobre su contenido. Para realizarla descarga, vaya al sitio: www.webelectronica.com.ar, haga clic en el íconopassword e ingrese la clave “CD-1175”. 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 regis-trado, se le enviará a su casilla de correo la dirección de descarga (regis-trarse en webelectronica es gratuito y todos los socios poseen beneficios).

IntroducciónEn nombre de la revista EditorialQuark, de la revista SaberElectrónica y del Club SE, ledamos la más cordial bien-venida y lo invitamos a compar-tir este nuevo producto multime-dia. Sabemos que los PICAXEson PICs DELUXE, y que hayPICAXE de gama baja, media yalta. En la primer parte delCurso, Curso de PICAXE Nivel1, aprendimos a trabajar con losPICAXE de gama baja, es decirlos PICAXE 08. Con este pro-ducto, que es la segunda parte,Ud. aprenderá a trabajar conPICAXE 18, y con otros deGama superior como el 28 y 40.Tenga en cuenta que losPICAXE 18, tienen más memo-ria, un puerto de comunica-ciones, y entradas y salidasanalógicas, con lo cual va apoder realizar un sinfín de fun-ciones especiales de formaordenada. Para este fin esteproducto se divide en 4Módulos.Módulo 1, donde se encuentratoda la teoría necesaria paraque comience a trabajar con losPICAXE 18, a través de unaplaca entrenadora específica-mente preparada para que Ud.aprenda sin dificultad, siga pasoa paso las instrucciones quedamos en este módulo teórico,respete el orden de las lec-ciones.En un 2º Módulo encontrará unaserie de Guías Prácticas, algu-nas en español y otras eninglés, a los efectos de que pro-fundice sus conocimientossobre MicrocontroladoresPICAXE.En el 3º Módulo, encontraremosuna serie de Video Clips con loscuales va a aprender a trabajarcon determinados proyectosespecíficos, como ser de Mini-Robótica o PLC.En el 4º Módulo hallará unaserie de programas y archivosnecesarios, para realizar susprácticas y algunos proyectosavanzados conMicrocontroladores PICAXE,

Una vez que Ud. haya estudi-ado este segundo nivel delCurso de PICAXE, y quieramontar equipos más sofistica-dos, le sugerimos que adquierael CD multimedia "Proyectoscon PICAXE segundo Nivel,"donde se encuentran una seriede circuitos de amplia utilidad,tanto en la industria como en elhogar.Gracias por Elegirnos

Importante: Este CD contieneprogramas que deben ser acti-vados estando conectados aInternet, para ello deberá tenera mano el número de hologramaque se encuentra en la portadadel producto.Además, con dicho número,podrá bajar información adi-cional. Deberá ingresar awww.webelectronica.com.ar,hacer click en el ícono passworde ingresar la clave cdpicaxe2

1) TeorìaCurso de PICAXE Nivel 2Curso de PICAXE Nivel 2LECCION 1:LA NUEVA FORMA DE PROGRA-MAR UN PICLECCION 2:UTILITARIO GRATUITO LECCION 3:TARJETA ENTRENADORAPICAXE 08 DESARROLLO YPROYECTOSLECCION 4:TARJETA ENTRENADORAPICAXE 18 DESARROLLO YPROYECTOSLECCION 5:PLC DE 5 ENTRADAS Y 8 SALI-DASLECCION 6:PROGRAMACION DEL PLCLECCION 7:SISTEMA DE ALARMA DOMICIL-IARIA INTELIGENTE

Màs BibliografìaMàs BibliografìaRecomendadaRecomendadaCòmo Programar el PICAXE18El Editor de Programas yProgramadorGuìa Pràctica paraConstrucciòn de MascotasManual de Uso y Programaciòn

de PICAXE18Manual de Uso y Programaciònde PICAXE28Manual PICAXE 2Manual PICAXE 3Programación Assembler dePICProyectos con PICAXE deGama MediaTimbres y Zumaba con PICAXE

2) Guìas Pràcticas

Asaptadores y Buffers paraPICAXEDatos de Utilidad para elMicrorrobotEl assembler de PICAXEInterfases para Trabajar conPICAXEMàs Sobre AssemblerSugerencias y Ayuda

TTodo Sobre Eduacionodo Sobre EduacionRevolutionRevolutionacrobatbitbybitchipfactcroctechdatasheets12f62912f68316f62716f627a16F81916f84a16f87016f87216f87316f87xA24lc16b24LC2568pinkit_flierAXE001AXE001_assemblerAXE001_bas2assAXE001_basic_commandsAXE001_contentAXE001_faqAXE001_flowchartsaxe001_helpstartAXE001_installAXE001_manualAXE001_modeaxe001_pcbAXE001_pic_electronicsAXE001_pinoutaxe001_programmer

AXE001_stamp2picaxe001_techfaqaxe001_xpartsaxe002axe002_manualaxe002_tutorialaxe003axe003_manual

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3) VideosIntroduccion a la Programacionavanzada con PICAXELa unidad Central de Proceso.El PICAXE 18ATeoria Sobre PLCs

4) Programas

Demo Bright SparkDemo Control StudioDemo LivewireDemo PCB WizardPrograming Editorsmrtcard nivel 2sp03 para PICAXE 28


LA UNIDAD DE CONTROL

ELECTRÓNICO DE UN VEHÍCULO

La ECU es la UnidadControladora del motor (EngineControl Unit) de un automóvil ycomo su nombre lo dice, seencarga de manipular los senso-res y actuadores del motor paraque este realice el proceso decombustión.

Esta unidad esta conformadabásicamente por 3 secciones:

Sección de controlBloque de señalizaciónSistema de conversión y refe-

rencia

La de control, es la que seencarga de manipular a lasdemás que, a su vez, manejandispositivos y señalizan fallas.

Esta sección esta conformadapor un “Chip” y una EEPROM(Electrically Erasable ProgrammableRead-Only Memory) que integra loscódigos, rangos y métricas a lasque se deberán apegar los dispo-sitivos conectados a la computa-dora.

El chip es un microcontroladorque viene originalmente con losrangos de control señalados bajola especificación del fabricante yapegados a la norma internacio-nal. Pero puede ser reprograma-do o sustituido por uno queamplíe los rangos ya señalados.El chip también se encarga deestablecer el control de velocidadmáxima, revoluciones, inyeccióny estabilidad en la mezcla aire-combustible.

Se puede deducir fácilmenteque al alterar o sustituir este com-

ponente podrá rebasar los límitespreestablecidos y con ello, obte-ner una mayor “performance” deun auto, básicamente es eso loque un chip deportivo persigue ymuchas veces se lo sustituyemediante técnicas de tuning quemás adelante explicaremos.

CÓMO IDENTIFICAR LOS

ERRORES ALMACENADOS

EN LA ECU

Si no se cuenta con un escá-ner, en muchos vehículo es posi-ble verificar cuáles son los códi-gos de error OBD II con la ayudade un multímetro. Es decir, utili-zando un multímetro podemossaber, de manera fácil y sin escá-ner, los errores que se presentancuando aparece la luz de “check

Diagnóstico de una ECU sin Escáner Ni Interfaz

Cuando la lámpara “check Enghien” o “MIL” de unautomóvil se enciende, es señal de que algo andamal, la computadora del coche (ECU) detectó unaanomalía y el técnico debe diagnosticar el sistemaOBD II para saber cuál es la falla. Sabemos que conun escáner o con una interfaz y una PC es posibleleer los códigos de error de la ECU con el fin depoder arreglar la anomalía pero, cuando no se cuen-ta con un equipo especializado, también se puederealizar un diagnóstico manual. En este artículoenseñamos como diagnosticar una ECU con proto-colo CAN, con la ayuda de un multímetro y un clip de los usados para sujetar hojas depapel. Agradecemos a vauxhallclub.com.mx por la información suministrada e invita-mos a los lectores a visitar su portal para más detalles sobre electrónica automotor.

Informe de Ing. Horacio D. Vallejo

Saber Electrónica

1177

AUTO ELÉCTRICO

Auto Ele - diag ECU.qxd 26/9/11 11:41 Página 17

engine” lo cual facilita y economi-za el diagnóstico de nuestro auto.En principio vamos a proporcio-nar información relevante al res-pecto de los estándares para lainterpretación de códigos de erroren la inyección electrónica.

CÓDIGOS DE ERROR OBD2

Como ya dijimos en variosartículos, OBD2 es el estándarmás frecuente en la obtención decódigos provenientes de la ECU(Engine Control Unit) y sus siglassignifican “On Board Diagnostics”generación 2.

Muchos Chevrolet, desde su

fabricación en América Latina,cuentan con OBD2 por lo cualenfocaremos nuestros comenta-rios en esta generación y no en laanterior OBD1.

Únicamente señalaremos quela diferencia básica entre una yotra es el control integral de lasemisiones que incluyen diagnos-tico del catalizador.

El estándar SAE J2Q12 defineun código de 5 dígitos en el cualcada dígito representa un valorpredeterminado. Todos los códi-gos son presentados de igualforma para facilidad del mecáni-co.

Algunos de éstos son defini-dos por este estándar, y otros son

reservados para uso de los fabri-cantes.

El código tiene el siguienteformato:

YXXXX (ej, P0308)

Donde Y, el primer dígito,representa la función del vehiculo:

P - Electrónica de Motor yTransmisión (Powertrain).

B - Carrocería (Body). C - Chasis (Chassis). U - No definido (Undefíned).

El segundo dígito índica laorganización responsable dedefinir el código,

Auto Eléctrico

Saber Electrónica

1188


0 - SAE (código común atodos las marcas).

1 - El fabricante del vehículo(código diferente para distintasmarcas).

El tercer dígito representa unafunción especifica del vehiculo:

0 - El sistema electrónico com-pleto.

1 y 2 - Control de aire y com-bustible.

3 - Sistema de encendido. 4 - Control de emisión auxiliar. 5 - Control de velocidad y

ralentí. 6- ECU y entradas y salidas. 7 - Transmisión.

El cuarto y quinto dígito estánrelacionados específicamente

con la falla. Entonces el códigoP03Q8 indica un problema en laelectrónica de motor (P), definidopor SAE (0) y común a cualquiervehiculo, relacionado con el siste-ma de encendido (3), y falla en elcilindro #8 (08).

IMPORTANTE: puede habercódigos de falla almacenados enla ECU que no activen la MIL (luzde indicación de avería).

Cuando se produce un fallorelativo a emisiones, el sistemaOBDII no solo registra un código,sino que también registra una ins-tantánea de los parámetros deoperación del vehiculo (estado delos sensores) para ayudar a iden-tificar el problema (freeze frame,explicado anteriormente).

Si desea conocer más acercade los códigos de falla de las dis-tintas marcas lo invitamos a visi-tar el sitio en Internetht tp: / /www,troublecodes.netdonde encontrará programaspara escáner, códigos, tips paraniveles de regulación ambiental yotros temas relacionados. En latabla 1 brindamos un detalle delos códigos de error más impor-tantes.

DIAGNÓSTICO DE UNA ECU SIN ESCÁNER

¿Qué es un escáner?Un escáner es un dispositivo

electrónico de medición capaz deinteractuar con la ECU (computa-dora del vehículo) para realizardiagnósticos de falla, reinicio devalores y rutinas de mantenimien-to y calibración.

Cuando se enciende la lámpa-ra de “check Enghien” o “MIL” esnecesario realizar un diagnósticocon escáner para determinar lacausa raíz de la falla. Sin embar-go, para salir de un apuro, cuan-do no se tiene un escáner o una


Saber Electrónica

1199

Tabla 1 - Códigos de error en OBD II.


interfaz, se puede ejecutar esteprocedimiento en forma manual,lo que permite obtener los códi-gos de la ECU en un lenguaje depulsos luminosos que podemosinterpretar, y con ellos cotejar latabla antes mencionada. Esteprocedimiento no es tan precisocomo el que realiza un escáner ouna interfaz, pero es capaz dedetectar fallas comunes presen-tes en el motor.

La idea consiste en contracuántas veces prenden y apaganlas luces del tablero cuando efec-tuamos el procedimiento correc-to, para obtener los códigos OBDII. Para obtener los códigos deerror mediante pulsos luminososen un Chevy, por ejemplo, debeseguir los siguientes pasos:

Paso 1Con el auto apagado quite la

tapa donde se albergan los fusi-bles, con la intención de teneracceso al conector OBDII, figura1.

Paso 2El conector OBDII tiene forma

de trapecio. En él podemosobservar 16 cavidades con cone-xiones que permiten enchufar lainterfaz con el escáner.

Para el ChevyC2 este conectorestá debajo de lacolumna del volan-te, tal como sepuede observar enla figura 2. La ima-gen muestra tam-bién cuáles son lostornillos que tieneque quitar en casode que se quierancambiar luces detablero, colocarluces antiniebla,etc.

Paso 3Estando la llave

de encendido delcoche en posiciónde apagado y conla ayuda de un mul-tímetro, colocamosla terminal negativaa tierra, mientrasque la terminalpositiva se conecta-rá en la cavidad 3 de arriba haciaabajo de la hilera izquierda (trende pulsos, que corresponde al pinNº 6 del conector), figuras 3 y 4.Colocamos la llave de encendidoen la posición de contacto (hastadonde se encienden los indicado-

res del tablero) y en el multímetrodeberemos medir 12V.

Paso 4 Hecho lo anterior, y con la

llave de arranque del vehículo enposición de apagado, tomamos

Auto Eléctrico

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Figura 1 - Quite la tapa de la fusiblera paradescubrir el conector OBD II.

Figura 2 - Vista del conector OBD IIen un Chevy 2.

Figura 3 - Con un multímetro puedeverificar si la ECU envía pulsos.


un clip de los usados para las jun-tar hojas de papel, lo doblamos oacondicionado como se muestraen la figura 5 y lo insertamosentre las cavidades representa-das en la ilustración de la figura6, haciendo un puente entre los

contactos 5 y 6 del conec-tor OBD II.

Paso 5 Con el puente instalado,giramos nuevamente la

llave de arranque a la posición decontacto, donde se ilumine eltablero, y veremos que empeza-rán a aparecer pulsos en el indi-cador de "check engine", dondelos pulsos largos son decenas ylos cortos unidades. Iniciarán los

códigos de“modo diag-nóstico” (1 a11) y poste-riormente losc ó d i g o scor respon-dientes a lafalla.

Nota:Los códigosobtenidos através deeste mododeberán serc o t e j a d o scon la tablade códigosde error(tabla 1), yasí podre-

mos determinar la causa de la(s)falla(s).

Después de corregida la falla,siempre se recomienda correruna rutina de “reinicio” que incor-pora el escáner, en este caso portratarse de un procedimiento sinescáner esto se realizará desco-nectando la batería por un perío-do de 5 minutos.

Este método puede emplear-se en cualquier vehículo con pro-tocolo CAN (en general en elmanual del auto dice qué proto-colo maneja). Para saber si suauto maneja protocolo CAN, sim-plemente verifique que el conec-tor OBD II tenga cables conecta-dos en los terminales 4 y/o 5, 6,14 y 16.

Aclaramos que no en todoslos vehículos con protocolo CANpodremos obtener un diagnósticode la ECU sin escáner o interfaz,depende del tipo de ECU queposea. Además, en algunoscasos, en lugar de mostrar elcódigo mediante el encendidosucesivo de la lámpara “checkEnghien”, el código se manifiestaencendiendo las luces del table-ro.

En próximas ediciones expli-caremos otros métodos de diag-nóstico manual para vehículos

que utilizan otro protocolo. J


Saber Electrónica

2211

Figura 4 - Para hacer un diag-nóstico en una ECU con proto-colo CAN debe hacer un puenteentre las patas 5 y 6 del conec-

tor OBD II del vehículo.

Figura 5 - Para hacer el puente, utilizamos un clip.

Figura 7 - Contando los destellos de la lámpara“check engine” se puede saber el código de error

Figura 6 - Detalle del puente con el clip.


La Escala LuminosaLas aplicaciones propuestas por los fabricantes

del circuito integrado LM3914N en sus Manualesde Componentes son variadas, incluso, hemospropuesto algunos artículos en otras ediciones deSaber Electrónica.

Este circuito integrado está diseñado para mos-trar una "escala de tensiones" mediante un con-junto de diodos emisores de luz. Posee un divisorde tensión y diez comparadores que se encien-den en secuencia cuando se eleva la tensión deentrada.

Este hecho se utiliza para “amplificar y compa-rar” una señal de audio conectado a su entrada.Para el funcionamiento, se debe colocar en laentrada (J1) la salida de cualquier amplificador de

audio con una potencia superior a 100mW (seconecta directamente al parlante).

En el circuito de la figura 1, D1 es un rectificadorque cambia la señal de audio alterna a una señalDC que luego es filtrada por C1 para obtener unnivel constante correspondiente al pico de laseñal de audio de entrada. En la porción de "no-carga" de la señal de media onda, R2 descargaal capacitor C1. Dado que R2 es ajustable, el pro-medio de descarga de C1 puede ajustarse hastacompatibilizar nuestro detector con las caracterís-ticas de audio de la radio particular que estásiendo usada. El promedio de descarga puedevariar entre casi unas décimas de segundos avarios segundos.

La señal de audio mantendrá estable esta ten-

Saber Electrónica

2222

Con el LM3914 es posible construir una escala de punto móvilsimilar a la presentada en Saber Nº 4 con nuestro viejo cono-cido UAA170, con la ventaja de presentar un mejor desempeñocuando hay una variación de potencia considerable en la señalaplicada a la entrada. Aprovechando esta característica dise-ñamos un voltímetro a escala luminosa empleando un sensor detemperatura de la familia LM35. .

Por Ing. Horacio Daniel [email protected]

MM ONTONTAA JEJE

TERMÓMETRO DE PRECISIÓN

CON ESCALA LUMINOSA

Mont - termometro 26/9/11 11:46 Página 22

sión sobre C1 con alguna fluc-tuación (mientras el audio tam-bién fluctúe). Cuando el pulsode un rayo haga ondular laradio, el proceso de carga deC1 será más rápido que el desu descarga.

En este caso, la tensión sobreC1 se aplicará a IC1 y esto setraducirá en el nivel decorriente mostrado en los LEDs.Dado que IC1 puede mostrarun nivel de tensión como una"barra" de LEDs o como un sim-ple punto móvil, S1 se usa paraseleccionar entre los dosmodos de muestra.

La alimentación puedehacerse con cualquier tensióncomprendida entre 6V y 18V,se alimentará con una bateríade 9V o con la propia fuente

Saber Electrónica

2233

Termómetro de Precisión con Escala Luminosa

Figura 1 - Barra luminosa a Leds con el LM3914.

Figura 2 - Impreso de la barra de Leds con el LM3914.


de la radio. El circuito es muy simple, y puede serconstruido en una placa de circuito impresocomo la mostrada en la figura 2. El tamaño de losLEDs y sus colores dependerán de la preferenciapersonal del constructor. En la figura 3 se repro-duce el impreso “invertido” por si Ud. desea cons-truir su placa empleando pertinax presensibilizado.Recuerde que trabajar con placas de circuitoimpreso vírgenes presensibilizadas le permitiráconstruir el circuito impreso con poco esfuerzo, sinnecesidad de tener que “dibujar” con marcadorpermanente las pistas donde deberá quedar elcobre. El método de fabricación de impresos semuestra en el montaje del controlador de motorespaso a paso dado en esta misma edición.

Para emplear el circuito como juego de luces,debe colocar la llave en la posición correspon-diente a “punto luminoso” y colocar y excitar unTIC226D por medio de un cable conectado entreel terminal 11 del integrado con su unión con elcátodo de D11 (vea la figura 4).

Por otra parte, si desea utilizar el vúmetro paraque funcione con potencias más bajas, a la

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2244

Montaje

Lista de materiales del circuito de la figura 1

IC1-LM3914N - Circuito integrado para lectura debarras de leds de punto móvil (similar a nuestroviejo conocido UAA170)D1- OA91 o similar - Diodo de germanioLEd1-LED10 - Díodos emisores de luz (ver texto)R1 - 680ΩR2 - Potenciómetro lineal de 1MΩR3 - 12kΩC1 - 22µF - Capacitor electrolítico de 25VC2 - 100nF - Capacitor cerámico.S1 - Llave inversora simple

VariosZócalo para montar el integrado, batería de 9 volt(ver texto, gabinete para montaje, placa de circuitoimpreso, perilla para el potenciómetro, cables,estaño, componentes accesorios en caso de querermontar el juego de luces audiorrítmicas (ver texto) opara aumentar la sensibilidad de entrada (ver texto),etc.

Figura 3 - Circuito impreso invertido de la barra de leds.

Figura 5 - Si quiereemplear la barra lumi-

nosa con luces demediana o baja potencia,puede emplear transisto-

res de menor potenciacomo el BC548.

Figura 4 - Etapa para luces de potencia.


entrada debe colocarun transistor BC548como el mostrado enla figura 5.

Para obtener diferen-tes efectos puedeconectar el cable quehemos marcado conla letra “A” en el circuitode la figura 1 a otraspatas del integradoconectadas a leds,ésto le ayudará tam-bién a obtener varian-tes cuando quieraemplearlo como juegode luces audiorrítmi-cas.

EL TERMÓMETRO

En la figura 6 mostra-mos el circuito com-pleto de un termóme-tro que emplea inte-grados como el queacabamos de descri-bir. El sensor de tempe-ratura de nuestro ter-mómetro electrónicoes el LM35DZ que midedesde 0°C hasta100°C con salida aptapara barras gráficas.Nuestro circuito midetemperaturas entre10ºC y 39ºC con preci-sión.

Para un correcto fun-cionamiento, los valo-res de tensión de cadapunto se muestra en elcircuito; se deben ajus-

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Termómetro de Precisión con Escala Luminosa

Figura 6 - Circuito del termómetro con escala luminosa.


tar a 90mV, 190mV, 290mV y 390mV mediante eluso de potenciómetros multivuelta. Este ajustedetermina el rango de los valores mostrados paracada pantalla de barra de leds. Por ejemplo, eneste caso se muestra en la primera pantalla obarra los valores de 10°C a 19°C, la segunda pan-talla muestra de 20°C a 29°C y así sucesivamente.

Se puede utilizar una batería de 9V para la ali-mentación. En esta situación, el circuito funcionacorrectamente hasta que la tensión de la bateríadisminuya a 4V. El consumo de corriente dependedel número de LEDs encendidos. Cada Led puedeconsumir 5mA, de modo que al estar todos los deuna barra encendidos el consumo llegará a80mA.

Puede armar el termómetro en una placa de cir-cuito impreso como la mostrada en la figura 7,tenga en cuenta que sobre la placa deberá reali-zar algunos puentes, como los que se muestran enla parte del medio de dicha figura.

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Montaje

Figura 7 - Circuito impreso del termómetro de precisión.


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Presentamos dos circuitos que pueden serempleados en gran cantidad de aplicacio-nes, desde robótica hasta sistemas de con-trol industriales. Se trata de equipos quedetectan la proximidad de un objeto yactúan en consecuencia. El primer circuito esuna modificación del clásico detector porultrasonidos sugerido por varias empresas yampliamente difundido mientras que elsegundo hace uso de fotorresistencias paraconseguir el efecto deseado. Aclaramos quesi bien ya publicamos estos circuitos en Saber Electrónica, realizamos variantes para aumen-tar el potencial de uso..


El primer circuito que presentamos se muestra

en la figura 1 y sirve para estudiar el compor-

tamiento de los ultrasonidos, para saber

como funcionan los sensores y para incentivar la

inteligencia en aplicaciones de robótica.

Se trata de una modificación del circuito publi-

cado en el tomo Nº3 del Club Saber Electrónica y

también presentado en “electgpl.blogspot.com”.

La primera etapa consta de un receptor de ultra-

sonidos conectado amplificador Q1 cuya salida

se aplica a una segunda etapa de amplificación

(Q2) que cumple dos funciones, por un lado sirve

para alimentar al transmisor de ultrasonidos y por

el otro alimenta a la etapa actuadora. Esta

segunda etapa tiene al transmisor como un sis-

tema de “realimentación” de ultrasonidos lo que

permite descartar el uso de osciladores y demás

circuitos. De esta manera, si se colocan tanto Tx

como Rx apareados y apuntando a la misma

dirección, la realimentación sólo se producirá

cuando los transductores estén cerca de algún

objeto de manera que la señal emitida por el Tx es

captada por el Rx, produciéndose una señal que

se aplica a un detector de AM formado por D2 y

C2 que hace cambiar de estado al transistor Q3,

activando así al relé.

Los contactos del relé serán conectados al cir-

cuito que queramos controlar.

Cuando se alejan los transductores del objeto, la

realimentación de ultrasonidos desaparece, la

señal de salida de Q2 cae a un mínimo y el relé

vuelve a su estado de reposo.

MM ONTONTAA JEJE

DETECTORES DE

PROXIMIDAD

Mont - proximidad 26/9/11 11:58 Página 27

En la figura 2 se tiene la placa de circuitoimpreso sugerida para este montaje y en la figura3 una imagen de un prototipo sugerido enwww.electgpl.blogspot.com.

Si no consigue transductores de ultrasonido(comunes, de pequeña potencia), puedeemplear un micrófono de electret (Tx) y un buzzerpequeño (Rx) con lo cual se pueden detectar

objetos con distancias desde 2mm hasta un parde centímetros, dependiendo de los componen-tes empleados.

El segundo circuito además de detectar la pro-ximidad de un objeto puede ser usado comodetector de movimiento que puede ser emple-ado tanto en sistemas de alarma como en apli-caciones de robótica por ser muy económico y

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Montaje

Figura 1 - Circuito detector de proximidad por ultrasonidos.

Figura 2 - Circuito impreso detector de proximidad por ultrasonidos.


fácil de adaptar. Tenga en cuenta que la mayoríade los circuitos que detectan el paso de una per-sona emplean sensores piezoeléctricos, pirométri-cos, Leds, etc. y todos ellos suelen poseer un ajuste

complicado cuando forman parte de un sistemade alarma. Basándonos en un proyecto anterior,adaptamos el circuito para un mejor desempeñoque produce la conmutación de un relé y da unaviso sonoro cuando se detecta un desequilibriode luz.

No se confunda… ¡no es un simple detector decambio de intensidad lumínica!

Si el espacio que se está monitoreando paraestablecer el pasaje de una persona es interrum-pido, aunque sea por un escaso tiempo, el circuitode detección lo percibe y la alarma se acciona.

En ocasiones la instalación y calibración de losdispositivos se tornan un tanto complicadas, yaque se necesita un perfecto ajuste óptico entre elemisor y el receptor. También habrá que tomar en

Saber Electrónica

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Detectores de Proximidad


Q1, Q2, Q3 - 2N3904 - transistores NPN de usogeneral. Pueden ser reemplazados por BC548B.D1, D2, D5 - 1N4148 - Diodos de uso generalD3 - Diodo Led de 5mm color verdeD4 - Diodo Led de 5mm color rojoR1 - 470kΩR2 - 4,7kΩR3 - 220ΩR4 - 470kΩR5 - 2,2kΩR6 - 150kΩ

R7 - 470ΩR8 - 1kΩC1 - 330pF - CerámicoC2, C3 - 100nF - CerámicoC4 - 10nF - CerámicoTx - Transductor de ultrasonido o buzzerPiezoeléctricoRx - Transductor de ultrasonido o micrófono de electretSW1 - Interruptor simple

VariosPlaca de circuito impreso, batería de 9V, conectorpara batería, cables, estaño, etc.

Figura 3 - Detalle de una placa armada del detectorde proximidad con transductores de ultrasonido

Figura 4 - Detector de proximidad o de presencia con LDR.


cuenta la cantidad de luz que el ambiente tiene,para realizar la calibración conforme con el nivelde luz que haya en el lugar. Un tercer problemaradica en que el circuito suele ser caro y hastacomplicado de armar.

El circuito que proponemos puede ser usado enambientes cerrados o al aire libre, sin necesidadde tener que calibrar un transmisor, funciona concualquier nivel de luminosidad, y dispara un sis-tema sonoro cuando se detecta el pasaje de unobjeto. Además el circuito es fácil de armar yposee un consumo muy bajo.

El principio de funcionamiento es sencillo, dadoque detecta cambios en la iluminación delambiente.

Utiliza dos sensores ópticos que detectan el“contraste” de los niveles luminosos vistos por esosdos ojos, lo que le brinda una sensibilidad bastantealta.

Una ventaja del equipo consiste en que serequieren solamente dos ajustes, luego de los cua-les puede funcionar en cualquier ambiente.

En la figura 4 vemos el esquema de nuestrodetector, que emplea dos circuitos integrados: unoperacional 741 y un temporizador 555.

El operacional funciona como comparador,recibe las dos entradas y las señales procedentesde los sensores ópticos.

La calibración del sistema de detección se rea-liza por la regulación de una red simple de resis-tencias.

Si se detectara alguna modificación, apareceun pulso en la salida del operacional (pata 6), elque se envía a un oscilador monoestable formadopor el clásico 555, cuya salida se aplica a un buz-zer piezo-eléctrico de alta eficacia sonora duranteel período de temporización (10 segundos aproxi-madamente, de acuerdo con los valores dadosen el circuito). Al mismo tiempo, el transistor Q1 sesatura y produce el cambio de estado de un reléque podría activar el cierre de una puerta, el movi-miento de un micromotor, etc.

El buzzer es un resonador de estado sólido conterminales polarizados, funcionará con una ali-

mentación de 3 a 30V con corrientes muy peque-ñas.

Para un buen funcionamiento, conviene colocarlos LDR en sendos tubos opacos de 5 mm de diá-

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3300

Montaje

Figura 5 - Circuito impreso del detector de proximidad (pre-sencia) con LDR.


metro por 3 cm de largo, los cuales se debenenfocar en la dirección en la que se desee detec-tar el movimiento.

El montaje se puede realizar en una placa decircuito impreso como la mostrada en la figura 5.Para ajustar el equipo debe colocar los dos trim-pots en posición central, conecte la alimentacióny espere 5 segundos para que la alarma sonoradispare.

Recuerde que el funcionamiento se basa en lacomparación entre dos niveles, si hay necesidadla alarma funcionará con dos tubos que esténcentrados en dos direcciones diferentes.

Para controlar varios ambientes al mismotiempo, bastará con colocar varios conjuntos sen-sores en paralelo, conectarlos mediante cablesblindados.

Cuando todo está ajustado y equilibrado, cual-quiera de los pares de ojos hará funcionar laalarma.

Por último, en la figura 6 se reproduce el circuitode un detector de proximidad con fotodiodo yfototransistor por infrarrojos. El par detector-transmi-sor se puede reemplazar por un acoplador ópticocomo el CYN70.

El CNY70 es un sensor óptico reflexivo que tiene

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3311

Detectores de Proximidad


CI1 - Circuito Integrado TL071, o cualquier operacio-nal con entrada Fet.CI2 - Circuito Integrado temporizador 555R1, R2 - LDRs de cualquier tipo.R3, R4 - 10kΩR5 - 470kΩR6 - 1kΩVR1 - Trimpot de 25kΩ

VR2 - Trimpot de 250kΩC1, C3 - 0,1µF - CerámicoC2 - 10µF x 25V - Electrolítico.Buzzer - Buzzer piezoeléctrico.

Varios: Placa de circuito impreso, gabinetes para montaje,batería de 9V y conector, tubos opacos para los sen-sores, interruptor simple, etc.

Figura 6 - Detector de proximidad con sensores infrarrojos.


una construcción compacta donde el emi-sor de luz y el receptor se colocan en lamisma dirección para detectar la presenciade un objeto utilizando la reflexión del infra-rrojo sobre el objeto.

Es uno de los sensores que más se sueleusarse para los robots seguidores de línea.

El fotodiodo se encarga de emitir luz, cuyaintensidad es función de la resistencia que seponga en serie con él y la tensión a la que sealimente. El fototransistor se encarga de reci-bir esta luz cuando se refleja sobre algunasuperficie, y dependiendo de la cantidad deluz recibida trabaja en sus distintas regiones ypasa más o menos intensidad por él. Por locual, se puede detectar distintas superficiesen función de la luz que reflejen, y así escomo seguimos una línea negra sobre unfondo blanco, o viceversa.

Cuando el sensor se encuentre sobre laparte negra (la línea) esta absorberá granparte de la luz emitida por el diodo, por loque nuestro transistor estará en corte y ape-nas tendremos intensidad a través de éste;cuando el sensor se sitúa sobre una superficieblanca, gran parte de la luz emitida por eldiodo será reflejada al fototransistor, pasandoéste de su región de corte a la activa o satu-ración y teniendo una intensidad bastantemayor.

En la figura 7 se muestra el principio de funciona-miento en un robot sigue líneas, el led infrarrojo ilu-mina la pista, si lo hace sobre una zona blanca el

reflejo hace que el fototransistor se sature, mientrasque si el fotodiodo ilumina a una zona negra nohabrá reflejo y el fototransistor estará cortado.

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Montaje

Figura 7 - El sensor infrarrojo CNY70.

EDICION ARGENTINANº 141 FEBRERO 2012

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Liliana VallejoFabian Alejandro Nieves

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SABER ELECTRÓNICA

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deral (1273) TEL. (005411) 4301-8804


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“PICAXE” es un sistema de microcon-

troladores fácil de programar, ya seausando diagramas de flujo o empleandolenguaje BASIC, el cual la mayoría de laspersonas puede aprender rápidamente. EnSaber Electrónica Nº 211 comenzamos apublicar artículos sobre estos microcontro-ladores y, desde entonces, se han vueltocomponentes muy importantes paramuchos de los proyectos que presentamos.En los tomos 7, 16 y 29 de la colección Club Saber Electrónica hablamos sobre PICAXE y dimosvarios proyectos comentados utilizando el Programming Editor pero hasta ahora no hemosprogramado en BASIC, tema que abordaremos en este manual y en el próximo. En forma sin-tética, el lenguaje que se implementa, es un sencillo diálogo muy intuitivo, que da órdenesmuy precisas empleando un juego de comandos limitados.

INTRODUCCIÓN

El microcontrolador PIC, es un circuito integrado que contiene memoria, unidades procesadoras y circui-tos de entrada/salida, en una sola unidad. Digamos que es muy similar a un ordenador o computadoraPC, pero en formato pequeño. El microcontrolador PICAXE, es un sencillo microcontrolador PIC, que tienepor característica, tener alojado dentro de su memoria, un pequeño firmware que permite ser progra-mado bajo lenguajes más sencillos que el Assembly. Como ya sabrán, los microcontroladores son com-prados en “blanco” y luego son programados con un programa específico de control. Una vez progra-mado, este microcontrolador es introducido en algún producto para cumplir el rol de trabajo de contro-lador. Es sabido, que estos diminutos circuitos integrados, tienen una inteligencia limitada por nosotros mis-mos a la hora de ejecutar una acción; pues, según se lo programe, se delega solo la responsabilidad dela orden impartida. Por ejemplo, si nosotros programamos a este microcontrolador para que ejecute latarea de monitorear y administrar el funcionamiento de un motor a explosión como lo que podemos veren un automóvil, éste sólo hará lo que le dijimos por intermedio de las instrucciones de programación, yno esperen que este haga otra cosa que no le hallamos enseñado en su rutina de control. Hoy en día, sesuele aplicar microcontroladores en los desarrollos electrónicos, por que estos pueden reemplazar a ungran número de partes separadas, o incluso a un circuito electrónico completo. Algunas de las ventajasobtenidas con el uso de microcontroladores en el diseño de productos son:

MM ANUALANUAL TT ÉCNICOÉCNICO

TTRABRABAJAJANDOANDO CONCON MMICRICROCONTROCONTROLADORESOLADORES

PICAXEPICAXE 1

Manual - Trabajando con PICAXE 1 26/9/11 11:48 Página 33

o Aumento en la confiabilidad debido al menor número de partes. o Reducción en los niveles de existencia ya que un microcontrolador reemplaza varias partes. o Simplificación del ensamblaje del producto y productos finales más pequeños. o Gran flexibilidad y adaptabilidad del producto ya que las funciones del producto están programadasen el microcontrolador y no incorporadas en el hardware electrónico. o Rapidez en modificaciones y desarrollo del producto mediante cambios en el programa del micro-controlador, y no en el hardware electrónico.

En la Industria, los microcontroladores son usualmente programados utilizando programación en len-guaje C. Sin embargo, debido a la complejidad de este lenguaje, es muy difícil el aprendizaje de dichoslenguajes de programación en personas adultas que nunca tuvieron formación alguna, inclusive, tam-bién podríamos incluir a los estudiantes muy jóvenes de bachillerato, que por lo general, su ansiedad loslleva a buscar formas prÁcticas y rápidas de inserción a los microcontroladores. No voy hacer muchoénfasis sobre si deben o no tratar de aprender una manera de programación o no, solo les voy a men-cionar, que es preferible estudiar lenguajes de programación que contengan un nivel de lenguaje deprogramación mas alto que el que podemos encontrar con estos microcontroladores.

EL SISTEMA PICAXE

El sistema “PICAXE” es un sistema de microcontrolador fácil de programar que utiliza un lenguaje BASICmuy simple, el cual la mayoría de las personas pueden aprender rápidamente dado su nivel de inter-accionar con su lenguaje. Ya hemos dado las características sobresalientes de este sistema en capítu-los anteriores de esta obra pero no está demás resumir los rasgos sobresalientes del sistema PICAXE.En forma sintética, el lenguaje que se implementa, es un sencillo diálogo muy intuitivo, que da órdenesmuy precisas… como ejemplo, podríadarles este ejemplo citado en la figura 1.En la rutina de dicha figura, lo único quehice, fue programar el microcontroladorcon un diálogo sencillo, en inglés, peromuy deducible para aquellos que esténflojos con este idioma.Prácticamente, lo único que le ordené almicrocontrolador, es que monitoree laentrada número cero (input cero), y encaso de tener algún estado definido (unalto o un bajo, o sea, un 1 o un 0 lógico),éste actúe dando como resultado unaacción determinada. Internamente, estaslíneas de programación, funcionan de lasiguiente manera dentro del microcontro-lador: Siempre, la rutina se lee y se ejecutadesde la primer línea para abajo, salvo

Trabajando con PICAXE

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FIGURA 1 - RUTINA EN BASIC PARA PROGRAMAR UN PICAXE


que halla un saltoen el camino,figura 2. En estecaso en particular,arranca el ciclo enla etiqueta “main”,pasa por la primerainstrucción queindica que visua-lice y compare elestado de la

entrada cero con el valor pre establecido y en caso de ser positivo elresultado tiene que saltar e ir al sub programa “encendido”, figura 3.En el caso de que la comparación de “cero”, el microcontroladorsigue líneas abajo leyendo las instrucciones. Como pueden observar,la siguiente instrucción es similar, compara el estado de la señal en laentrada cero, y si la comparación es positiva, salta al subprograma“apagado”. En caso de ser nula la comparación, el programa sigue

leyendo las siguientes líneas hasta llegar al fin del programa o bien, hasta llegar a una bifurcación. Ennuestro caso, llega hasta la instrucción “goto”, lo cual, hace repetir el programa una y otra vez sin tenerfin. Se observa entonces que este sistema implementa un diálogo de instrucción muy fácil de aprender,de manera que en tan sólo unos pasos Ud. podrá aprender rápidamente a realizar sus propios proyectosmicrocontrolados.Este sistema explota las características únicas de la nueva generación de microcontroladores de bajocosto FLASH. Estos microcontroladores pueden ser programados una y otra vez sin la necesidad de uncostoso programador. El poder del sistema PICAXE radica en su sencillez. No necesita de ningún programador, borrador o com-plejo sistema electrónico. El microcontrolador es programado mediante una conexión de tres cablesconectada al puerto serie de una PC (con un simple programa en BASIC o un diagrama de flujo). El circuito operacional PICAXE utiliza únicamente tres componentes y puede ser ensamblado fácilmenteen una placa experimental para componentes electrónicos, en una placa corriente o en una placa PCB.EL sistema PICAXE está disponible en varias versiones (8 pines, 18 pines, 28 pines, 40 pines). El controladorPICAXE-28 provee 22 pines de entrada/salida (8 salidas digitales, 8 entradas digitales y 4 entradas analó-gicas). El sistema PICAXE-18 provee 8 salidas y 5 entradas. Las características principales del sistema PICAXE son las siguientes:

o Bajo costo, circuito de fácil construcción.o Hasta 8 entradas, 8 salidas y 4 canales analógicos en la versión intermedia.o Rápida operación de descarga mediante el cable serial.o Software “Editor de Programación” gratuito y de fácil uso. o Lenguaje BASIC simple y fácil de aprender.o Editor de diagramas de flujo incluido.o Puede ser programado también mediante el software “Crocodile Technology” o “Programming Editor”.o Extenso número de manuales gratuitos y foro de apoyo en línea.

Programación Fácil de Microcontroladores PICAXE

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FIGURA 2 - EL PROGRAMA CON-SISTE EN UN JUEGO DE INSTRUC-

CIONES QUE SE ESCRIBE EN EL

PROGRAMING EDITOR.

FIGURA 3 - UNA INSTRUCCIÓN PUEDE INDICAR QUE,SI SE CUMPLE ALGUNA CONDICIÓN, EL PROGRAMA

“SALTE” A OTRA INSTRUCCIÓN O SUBRUTINA.


o Circuito experimental, manejo y tutoriales incluidos en la página del fabricante (gratuitos).o Paquete de control remoto infrarrojo disponible. o Paquete de servo controlador disponible.

Estas son sólo algunas de las funciones y utilidades disponibles.

COMENZANDO LAS PRÁCTICAS

Esta obra está diseñada para que el lector pueda realizar sus prácticas tanto con la placa entrenadoray sus módulos correspondientes, como así también poder realizar simulaciones en el laboratorio virtualProteus, con sus librerías y diagramas de circuitos del laboratorio para que puedan saber cómo se va acomportar el circuito casi como si lo efectuáramos con nuestra placa entrenadora física. Si bien estelaboratorio virtual es una gran herramienta virtual; debemos remarcar que posee algunos errores meno-res que pueden complicarnos algunos diseños y o simulaciones. Los errores encontrados hasta el momento son:

o No tolera mas de 16gosub o No reconoce #REM-#ENDREMo No reconoce #setfreq o No reconoce #Picaxe08/18o Genera algún que otro error cuando al terminar nuestro código de programación, no se implementaun espacio después de la última línea de programación.

La figura 4 muestra imágenes de un laboratorio de prácticas microcontroladas (varias placas de circuitoimpreso) para trabajar y aprender con PICAXE.

USANDO COMENTARIOS

Usar comentarios en un programa, aunque sea perfectamente obvio para todos ustedes, puede ser unaherramienta extra que el día de mañana, le puede ayudar a comprender por qué implementó unaacción en su rutina, además, hay que tener en cuenta que si lo compartimos, alguien más puede leerloy puede no tener idea de lo que Ud. ha querido hacer.Cabe aclarar que los comentarios usan espacio en el archivo fuente (.bas) pero no lo hacen en lamemoria del PICAXE, ya que éstos no son subidos junto a la rutina de programación.Implementar un bloque de comentarios en el comienzo del programa y antes de cada sección delcódigo, puede describir cuál es la función de la rutina que tenemos, o bien, podemos describir con másdetalles cada línea de nuestro programa.Para reconocer los comentarios, podemos dirigirnos a nuestra sección configuración del software, y enla pestaña “editor” seleccionamos preferencias de colores en la sintaxis.Con esta ultima acción, podremos diferenciar en nuestras rutinas los comandos, los comentarios con uncolor distinto. Los comentarios en el programa comienzan con un apóstrofe (‘) o punto y coma (;) y con-tinúa hasta el final de la línea. Es decir, en una línea, todo lo que está después del apóstrofe (‘) o punto


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y coma (;) es simplemente un comentario yno es tenido en cuenta en la ejecución delprograma por parte del PICAXE.También es muy común que las personas dehabla inglesa y con viejas mañas del anti-guo basic, implementen la palabra clave“REM”. Esta palabra también puede serusada para comentarios, pero yo personal-mente no la aconsejo, ya que un error en laescritura, por ejemplo REN, nos daría erroresen la compilación y o simulación.En la figura 4 tenemos un ejemplo; configu-ramos el software (programa) como men-cionamos anteriormente y mostramos lasdiferentes formas de hacer comentarios.

USO DE SYMBOL

Los símbolos en nuestras rutinas, son pala-bras clave que identifican constantes, varia-bles y direcciones en el programa.La asignación del símbolo se realiza

poniendo el comando “symbol + nombre del símbolo” y seguido de éste implementamos el signo igual(=). Posterior a estas líneas, agregamos la variable o constante.Los símbolos pueden ser cualquier palabra que no sea la relativa a un comando.Los símbolos pueden contener caracteres numéricos (por ejemplo: ucontrol1, salida2, etc.) pero el primercarácter no puede ser uno numérico, es decir, no podría ser “1salida”, por dar un ejemplo.El uso de símbolos no aumentan la longitud del programa. O sea, esta función no tiene peso alguno enlo que refiere al programa. Por lo general se implementa este comando para renombrar las entradas ysalidas del microcontrolador lo que ayuda a recordar cuál es la función de cada terminal I/O a la horade leer y o modificar un programa.Las direcciones del programa configuradas con el comando symbol, siempre tienen que ir sobre la pri-mer instrucción o, mejor dicho, al inicio del programa.En la figura 5 tenemos un ejemplo de programa en el que se han realizado asignaciones de símbolos.

Uso de Constantes

Las llamadas constantes, pueden ser creadas de manera similar a las variables. Puede que sea más con-veniente usar un nombre para la constante en lugar de implementar un número como constante. Si elvalor u operando de la “constante” necesita ser cambiada, únicamente se modifica en algún lugar delprograma donde se define la constante en lugar de modificar cada parte del programa en la que inter-viene. Dentro de las constantes, no pueden guardarse datos variables. Las constantes declaradas pue-


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FIGURA 4 - TODA ESCRITURA EN UNA LÍNEA QUE ESTÁ DES-PUÉS DE UN APÓSTROFE O UN PUNTO Y COMA ES UN COMEN-

TARIO Y NO FORMA PARTE DEL PROGRAMA.


den ser de cuatro tipos: deci-mal, hexadecimal, binario yASCII.

o Los números decimales seescriben directamente sin nin-gún prefijo. o Los números hexadecimalesse preceden del símbolo“peso” ($). o Los números binarios se pre-ceden del símbolo “tanto porciento” (%). o Los valores ASCII se colocanentre comillas (“…”).

DESIGNACIÓN DE VARIABLES

Veamos los tipos de variablesegún el sistema, ya que éstasvarían en su aplicación segúncada modelo de programa-ción :

PICAXE es usado al programarmódulos PICAXE. El BASIC y Extended son usadosal programar módulos Stamp. El ensamblador es el utilizadocon código de ensamblador.

Veamos entonces que tipos devariables se pueden emplearen función del sistema de pro-gramación que utilizamos:

Las Variables en PICAXE:El sistema PICAXE da soporte a las siguientes variables: Words: W0, W1, W2, W3, W4, W5, W6.Bytes: DIRS, PINS (solo PICAXE-08), INFRA, KEYVALUE B0, B1, B2, B3, B4, B5, B6, B7, B8, B9, B10, B11, B12, B13.Bits: PIN0, PIN1, PIN2, PIN3, PIN4, PIN5, PIN6, PIN7 (conjuntamente igual PINS) BIT0, BIT1, BIT2, BIT3, BIT4, BIT4,BIT5, BIT6, BIT7 (conjuntamente igual B0) BIT8, BIT9, BIT10, BIT11, BIT12, BIT13, BIT14, BIT15 (conjuntamenteigual B1).


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FIGURA 5 - EL COMANDO SYMBOL DEFINE EL NOMBRE Y LA ACCIÓN DE

CONSTANTES O VARIABLES.


In/Out: INPUT0, INPUT1, etc. puede usarse en lugar de PIN0, PIN1, etc. OUTPUT0, OUTPUT1, etc. puedeusarse en lugar de 0, 1, 2, etc.

Las variables en BASIC El modo BASIC da soporte a las siguientes variables: Words: PORT W0, W1, W2, W3, W4, W5, W6. Bytes: DIRS, PINS B0, B1, B2, B3, B4, B5, B6, B7, B8, B9, B10, B11, B12, B13 Bits: DIR0, DIR1, DIR2, DIR3, DIR4, DIR5, DIR6, DIR7, BIT0, BIT1, BIT2, BIT3, BIT4, BIT4, BIT5, BIT6, BIT7, BIT8, BIT9,BIT10, BIT11, BIT12, BIT13, BIT14, BIT15 Nota: B12 y B13 (W6) es usado dentro de las órdenes GOSUB como una pila. Por consiguiente no deberíautilizarse como un registro de propósito general.

Las Variables en el Modo Extendido (EXTENDED)El modo extendido da soporte a todas las variables de BASIC. Además: INPUT0, INPUT1, etc. puede usarseen lugar de pin0, pin1, etc. OUTPUT0, OUTPUT1, etc. puede usarse en lugar de 0, 1, 2 etc. Nota: B12 y B13 (W6) es usado dentro de las órdenes GOSUB como una pila. Por consiguiente no deberíautilizarse como un registro de propósito general.

Las Variables en el Modo Ensamblador El modo ensamblador soporta los mismos modelos de variables que el modo extendido.

LOS COMANDOS DE PROGRAMACIÓN BASIC EN PICAXE

La tabla 1 representa un breve resumen de los diferentes comandos disponibles para los microcontrola-dores PICAXE. Veremos a continuación la estructura y el significado de algunos de los comandos básicos que se

emplean para programar un PICAXE ycómo se los emplea.

GOTO

Este comando tiene como función laejecución del programa que continuaen la declaración de la etiqueta. Dichoen otras palabras, este comando tienecomo función dar una dirección dondesaltará el programa y seguirá la lecturade las instrucciones para continuar eje-cutando el programa. En la figura 6tenemos un ejemplo práctico.


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FIGURA 6 - GOTO SE USA PARA INDICAR A DÓNDE SIGUE EL

PROGRAMA.


GOSUB

Este comando tiene como función saltar a la subrutina indicada en la etiqueta, guardando su direcciónde regreso en la memoria pila (stack). A diferencia del GOTO, cuando se llega a un RETURN, la ejecuciónsigue con la declaración siguiente al último GOSUB ejecutado. Se puede usar un número ilimitado desubrutinas en un programa y pueden estar anidadas. En otras palabras, las subrutinas pueden llamar aotras subrutinas. Cada anidamiento no debe ser mayor de cuatro niveles. Como ejemplo, cuando no-sotros ejecutamos GOSUB, salta el programa a una etiqueta, y cuando llega al comando RETURN, vuelvea la siguiente línea de donde partió con el comando GOSUB. La figura 7 muestra un ejemplo de uso deeste comando.


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TABLA 1 - RESUMEN DE COMANDOS USADOS EN PICAXE.


FOR ... NEXT

El bucle FOR … NEXT permite a los programas ejecutar un número de declaraciones tantas veces comose lo defina, usando una variable como contador. Este comando es ideal para acortar líneas de pro-

gramas repetitivas. Para tener una ideade su potencial, sea el siguiente pro-grama que permite el parpadeo de unLed conectado en una salida del PICAXEcinco veces:

symbol led1= 7 ejemplo1: high led1 pause 1000 low led1 pause 1000 high led1 pause 1000 low led1 pause 1000 high led1 pause 1000 low led1 pause 1000 high led1 pause 1000 low led1 pause 1000 high led1 pause 1000 low led1 pause 1000 end

En esta rutina, “high led1” es una instruc-ción que pone un “1” (prende) en la salida donde estará conectado el led. La instrucción “low led1” poneun “0” (apaga) en la salida donde estará conectado el led. “pause 1000” es una instrucción que permiteque el micro no haga nada durante mil milisegundos (1 segundo), es decir, es una instrucción de espera.Como puede observar, tuvimos que prender 5 veces el led, apagarlo otras 5 veces y en cada operacióndecirle que espere un segundo. Ahora, veamos este otro modo de realizar la misma acción:


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FIGURA 7 - GOSUB ES SIMILAR A GOTO PERO GUARDA LA

DIRECCIÓN DONDE ESTABA EN EL STACK.

bucle: for b0 =1 to 5 high 1 pause 1000

low 1 pause 1000 next b0 end


En este punto le aconsejo que realiceuna práctica en su PC. Ejecute el software“Programming Editor” y copie las líneas deprogramación dadas en la figura 8 (con-figure el programa para usarlo con elPICAXE18X), revise las sintaxis y luegohaga la simulación mediante elcomando RUN del menú del“Programming Editor”.Al iniciarse el programa, cuando la lec-tura ingresa en el contador (for b0 = 1 to20), se precarga el valor 1 en un espaciode memoria determinado (en este casob0) y comienza un conteo que finalizarácuando llegue a 20. En el caso de la rutina que ejemplifiqué,luego de pasar por la instrucción decomenzar con el contador, sigue leyendoel resto de las líneas y ejecutando todaacción que conlleven en ellas (high1-pause-low1-pause) hasta llegar a la líneadonde dice “next b0”. En esta línea, loque hace, es decirle al contador que adi-cione un entero (que le sume uno) en lamemoria que alojamos el conteo (b0)yluego salta automáticamente a la líneadonde comienza el contador (for b0 =1to 20) iniciando nuevamente toda laacción descrita anteriormente hasta lle-gar a almacenar en la memoria el valor20 (por que esa fue la instrucción que ledimos cuando le dijimos que cuente de1a 20 en la línea de instrucción “for b0 = 1to 20”).Note que cuando llega a 20, en vez deretornar a la línea del contador, sigueleyendo la siguiente línea. En este caso, lasiguiente línea nos dice con el comandoPAUSE y GOTO que debe hacer un retardoy volver al programa u etiqueta “bucle”.Después de esto, como el contador tenía registrado el valor 20, no tendría que seguir contando... perono es así, ya que al volver a reiniciarse el programa, el contador vuelve a cero también. Para el caso enque nosotros quisiéramos que al llegar a determinado conteo, el programa termine, lo que podríamoshacer, es implementar la rutina mostrada en la figura 9.


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FIGURA 8 - FOR... NEXT SE EMPLEA PARA HACER BUCLES DE

FORMA DE REPETIR UN ALGORITMO TANTAS VECES COMO SE

REQUIERA EN UN PROGRAMA.

FIGURA 9 - EJEMPLO DE USO DEL COMANDO FOR... NEXT.


HIGH

A medida que vayamos avanzando ennuestros proyectos, iremos notando que lagran mayoría de nuestros desarrollosmicrocontrolados requieren de un controlde estados de las entradas y salidas. Haydos comandos que definen el estadológico de una salida: HIGH y LOW.El comando HIGH pone a nivel alto (“1”lógico) un pin determinado del microcon-trolador. Se usa este comando para activar unasalida.

LOW

Es el comando contrario a HIGH y se usa para poner una salida en estado bajo (“0” lógico) o desactivardicha salida.Veamos cómo funcionan los comandos high y low en el ejemplo mostrado en la figura 10: Simplementese pone un “1” lógico en el PIN 1 del microcontrolador, se detiene el programa durante 5 segundos, luegose pone un “0” lógico en el PIN 1, nuevamente se tiene una espera de 5 segundos y el programa vuelveal inicio. Es decir, se trata de un programa que activa y desactiva la pata del micro correspondiente alPIN1 en períodos de 5 segundos en cada estado.

INPUT

Este comando refiere a un puerto de entrada específico. En cierta manera, convierte una patita de unpuerto (PIN) en una entrada. O, mejor dicho, con esta instrucción se está diciendo que el PIN en cuestiónserá una entrada. Aclaremos que para definir nuestra entrada, se puede implementar el comando INPUT,o bien, podemos adoptar el número de puerto (0 a 7 para el caso de los micros 18x) y definirlo con unsencillo IN antes del número de puerto de entrada (in7 / input7).Al usar el comando IMPUT en nuestro programa automáticamente estamos mencionando que vamos atrabajar con señales digitales entrantes en un puerto definido.

OUTPUT

Este comando refiere a un puerto de salida específico.En cierta manera, convierte una patita de un puerto (PIN) en una salida. O, mejor dicho, con esta ins-trucción se está diciendo que el PIN en cuestión será una salida. Como mencionamos anteriormente aldescribir el comando input, no es que podemos configurar nuestros puertos como entradas y salidas; a


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FIGURA 10 - LAS INSTRUCCIONES HIGH Y LOW SE EMPLEAN

PARA ESTABLECER LAS CONDICIONES DE LAS SALIDAS DIGITALES.


lo que me refiero, es quedefinimos en una línea quéacción queremos queadopte esa salida. Para defi-nir nuestra salida, se puedeimplementar el comandoOUTPUT, o bien, podemosadoptar el número de puerto(0 a 7 para el caso de losmicros 18x) y definir la accióno estado de este puerto (high7 -low 7 / high output7 -lowoutput7). Es hora de realizaruna nueva práctica: ejecuteel “Programming Editor” en suPC y copie las instruccionesdel programa de la figura 11,nos preparamos para vercómo funcionan las instruc-ciones IMPUT y OUTPUT.Nota: en este ejemplo, citéambas maneras en las quepodemos definir o nombrarun puerto de entrada osalida. Cuando simule esta rutina, verá que el software las reconoce a ambas como lo mismo y nogenera ningún conflicto.

END

Este comando tiene como objeto detener la ejecución del proceso y el microcontrolador no sigue eje-cutando el programa hasta que lo reiniciemos o bien, hasta que no le demos la instrucción manual devolver a comenzar con su ciclo. Cuando el microcontrolador es detenido por el comando END entra enmodo de bajo consumo. Otra de las característica de este comando es que cuando se ejecuta estainstrucción todos los datos presentes en los pines de entrada y salida se congelan y permanecen en elestado en que se encuentran. Para ver mejor cómo funciona este comando, realice una nueva prác-tica; para ello, ejecute en su PC nuevamente el “Programming Editor” y copie el programa mostrado enla figura 12, realice la simulación y verifique la estructura del comando.

IF…THEN IF…AND…THEN IF…OR…THEN

Estos comandos son en sí, parte de una estructura de comparación con salto a una dirección determi-nada (siempre a una etiqueta), en el caso en que se cumpla la función asignada. Las funciones que se


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FIGURA 11 - LA CONFIGURACIÓN DE LOS PUERTOS, COMO ENTRADAS O SALI-DAS, SE PUEDE HACER CON LOS COMANDOS IMPUT Y OUTPUT.


pueden asignar a estas comparacionesson:

= (igual que) >= (mayor o igual que) > (mayor que) < (menor que) <= (menor o igual que) <> (no es igual que) & (función lógica AND) or (función lógica OR)

Estas son sólo algunas de las comparacio-nes a las que pueden responder estoscomandos. El principio básico de estos trescomandos son la de establecer una pre-gunta (IF...) sobre el estado de un puertodeterminado; compara, lee el estado, eva-lúa en términos de VERDADERO o FALSO y enel caso de ser cierto, se ejecuta la opera-ción a la que refiere el THEN (entonces...). Si lo considera falso, no se ejecuta la opera-ción posterior al THEN y prosigue con la lec-tura de la siguiente línea. Veamos algunosejemplos:

if…then if input1 =1 then action3

Esta sentencia indica que si la entrada 1 es igual a 1, entonces el programa sigue ejecutándose en laetiqueta “action3”. Si la entrada 1 es igual a cero se sigue ejecutando el programa normalmente.

if…and…then if input1 =1 and input0= 1 then action2

Aquí se dice que si la entrada 1 es igual a 1 y la entrada 0 es igual a 1, entonces el programa sigue eje-cutándose en la etiqueta “action2”. Si la entrada 1 y/o la entrada 0 es igual a cero se sigue ejecutandoel programa normalmente.

if…or…then if input1 =1 or input 0 = 1 then action3

Aquí se dice que si la entrada 1 es igual a 1 o la entrada 0 es igual a 1, entonces el programa sigue eje-cutándose en la etiqueta “action3”. Si la entrada 1 o la entrada 0 es igual a cero se sigue ejecutando elprograma normalmente.


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FIGURA 12 - LA INSTRUCCIÓN END SE EMPLEA

PARA DETENER EL PROGRAMA Y QUE EL MICRO

QUEDE EN LA CONDICIÓN DE BAJO CONSUMO.


if…or…then gosub if input1 =1 then gosub action3 if input2 =0 then actionx

En este caso estamos diciendo que si la entrada1 es igual a 1, entonces el programa sigue eje-cutándose en la etiqueta “action3” y cuando ter-mine, que vuelva y prosiga en la siguiente línea.En la figura 13 tenemos un ejemplo que Ud.puede utilizar para realizar una práctica en el“Programming Editor”.Es importante destacar que la mejor forma de“aprender” es practicando, es por ello que suge-rimos que realice cada ejercicio en lamedida que se lo vamos sugiriendo. Ahorabien, con los comandos explicados Ud. yaposee conocimientos suficientes comopara que pueda experimentar con un sis-tema útil. En la figura 14 tiene el programaque le permitirá simular el programa de unsencillo automático para detectar el nivelde un tanque de agua, de modo que seponga en marcha cuando el agua hayadescendido por debajo de cierto nivel yque la bomba se apague cuando el aguaalcance el nivel superior establecidocomo referencia. Note la inclusión dealgunos comandos que aún no hemosanalizado, que ello no lo detenga en supráctica. Trabaje de la misma maneraque hemos explicado hasta ahora sobreel “Programming Editor” para simular elfuncionamiento de esta rutina… notaráque “Readadc 2,b2”, por ejemplo, es unainstrucción que lee el estado de unaentrada y que se trata de una entradaanalógica… ¿qué otras cosas nota?Nuevamente: “La práctica es tanto másimportante que la teoría”, por lo tanto,“manos a la obra”.

PAUSE

Este comando, es implementado paragenerar retardos en los saltos entre líneas y


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FIGURA 13 - EJEMPLO DE USO DEL COMANDO IF... THEN

FIGURA 14 - OTRO EJEMPLO DE USO DEL COMANDO IF... THEN.


ejecución del código del programa. Ya lo hemos visto en algunos ejemplos anteriores, pero ahora lo pre-sentamos “formalmente”. En la siguiente rutina se está indicando que se ponga en “1” el PIN 1, luego quese mantenga asi durante 5 segundos (5.000 milisegundos), posteriormente se indica que se ponga un “0”en el PIN 1 durante otros 5 segundos y que vuelva a comenzar el programa:

inicio: high 1 pause 5000 low 1 pause 5000 goto inicio

Como especificación del tiempo de retardo está dada en “milisegundos”, en una estructura de 16 bits,los retardos pueden ser de hasta 65635 milisegundos (66 segundos).

WAIT

Este comando, al igual que el anterior, es implementado para generar retardos en los saltos entre líneas yejecución del código del programa. La única diferencia es que PAUSE establece unidades expresadas enmilisegundos y WAIT en segundos. Técnicamente decir WAIT 1 o decir PAUSE 1000 es lo mismo. Por lo dicho,el programa que vimos en la explicación del comando PAUSE se puede expresar de la siguiente manera:

inicio: high 1 wait 5 low 1 wait 5 goto inicio

Aquí también podemos esta-blecer un tiempo máximo de65 segundos, por lo cualnecesitaremos arreglos comoel uso de “for… next” parapoder tener tiempos mayores.

RETURN

Este es un muy buencomando que si lo sabemosimplementar, podemos hacerprogramas más rápidos e inte-resantes. En si, este comando


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4477

FIGURA 15 - RETORNO DE UNA SUBRUTINA POR MEDIO DEL COMANDO

RETURN.


tiene como función volver desde una subru-tina, retomando la ejecución en la declara-ción que sigue al GOSUB que llamó a lasubrutina. En la figura 15 tenemos un ejem-plo sencillo que podremos simular de laforma acostumbrada.

INFRAIN

Este comando se usa en sistemas decomunicación por infrarrojos. Se imple-menta para esperar en el receptor unaseñal infrarrojo procedente del transmisor IR.Este comando, además de poder imple-mentarlos en nuestros propios proyectos,podemos usarlo para crear nuestros propioscontroles remotos IR o bien repetidores IRpara toda la gama de equipos de lamarca SONY, ya que implementa el mismoprotocolo que esta compañía utiliza en susproductos. El comando en si, interactúa enel programa esperando la señal infrarroja y,una vez recibida esta señal, el valor de ellase almacena en la variable predefinida“infra” (es similar a b0,b1,etc., pero de usoexclusivo para este comando). En la figura16 tenemos el esquema de conexión deun receptor IR sobre un PICAXE-08 y en lafigura 17 hemos escrito una rutina que Ud.puede utilizar para practicar sobre elmanejo de esta instrucción. No hace faltatener el control remoto (el transmisor), yaque podemos ejecutar el “ProgrammingEditor” en nuestra computadora, escribir elprograma de la figura 17 y simularlo;podemos cambiar los valores desde latabla de variables de la derecha y vercómo cambia la simulación.

De esta manera damos por concluídoeste manual, que es el primero de 2 tomosque explican cómo programar PICAXE uti-lizando BASIC.


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FIGURA 16 - CONEXIÓN DE UN RECEPTOR INFRARROJO EN UN

PICAXE.

FIGURA 17 - INFRAIN ES UN COMANDO APLICABLE A LÍNEAS

DE ENTRADA QUE POSEEN SENSORES INFRARROJOS Y “LEE” EL

ESTADO DE DICHO SENSOR.


Científicos del Instituto Rothamsted deInglaterra descubrieron que algunaspersonas nacen con un tipo de olor

que ahuyenta a los mosquitos y concluye-ron que todos los seres humanos somosvíctimas potenciales de sus picaduras,pero aquellos que nacieron con la capaci-dad de fabricar las sustancias puedenlibrarse. Ahora, si Ud. no está dentro delgrupo que fabrican naturalmente estoscomponentes y quieren salir aljardín sin que los mosquitos lopiquen, este pequeño circuito esla solución. Es pequeño, portátil yla pila puede durar hasta 50horas. El transductor es un simplebuzzer piezoeléctrico y, si utilizauno grande (2 cm o más) no sólono lo picarán a usted sino que lomosquitos no se acercarán a 2metros a la redonda. Por ser tanpequeño puede llevarlo dentrode un bolsillo.

¿Usted es de los que no pueden salir al airelibre sin repelente porque los mosquitos lo per-siguen? Arme el circuito que proponemos y ten-drá la solución a este problema...

Por Federico Prado

MM ONTONTAA JEJE

AHUYENTA MOSQUITOS

PERSONAL

Saber Electrónica

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Mont - inversos mas variable 26/9/11 12:15 Página 49

MM ONTONTAA JEJE

INTRODUCCIÓN

Nuestro proyecto tiene dos partes, por un ladotenemos una etapa inversora convencional queentrega 110V o 220V de corriente alterna (50Hz o60Hz) a parir de tensiones de entrada de 6V o 12Vde corriente continua y, por otro lado, una etapaconvertidora o fuente de alimentación queentrega tensiones CC, variables de 1V a 32V, apartir de tensiones CC de 6V a 12V. De estamanera, contamos con un amplio abanico deposibilidades cuando montamos sistemas de ali-mentación a partir de energías alternativas (solar,eólica o hidráulica).

EL CIRCUITO DEL INVERSOR

En la figura 1 se muestra el circuito de un inver-sor clásico. Los transistores Q3 y Q4 forman un osci-lador (multivibrador) cuya frecuencia depende delos valores de R4 -C1 y de R5-C2. Los valoresdados son para una frecuencia de 50Hz, si se va aemplear para una red de 60Hz, en paralelo concada capacitor (C1 y C2) se debe colocar otrocapacitor de 100nF. Cada semiciclo de la señalgenerada por el oscilador se entrega a las basesde Q1 y Q2, que actúan como drivers de los tran-sistores de salida, los clásicos 2N3055 (Q5 y Q6)quienes alimentan al transformador de poder, el

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5500

Los inversores de potencia son muyrequeridos en aquellos lugares en losque no existe corriente eléctrica demodo de poder obtener 110V o 220Va partir de una tensión continua pro-vista por una batería. Con los nuevossistemas de generación de energíasalternativas es normal encontrar acu-muladores de CC de distintas tensio-nes, razón por la cual es necesariopoder contar con algún sistema quegenere la tensión de red a partir de

valores de continua ajustables. Además, suelen necesitarse tensiones de salida CC varia-bles de hasta 32V. En este artículo proponemos el armado de un inversor que puedeentregar 220V de CA a partir de tensiones de entrada de 6V hasta 12V y una tensión con-tinua variable de 1V a 32V..


INVERSOR DE 220V X 150W PARA ENERGÍAS ALTERNATIVAS


componente más caro del circuito. Si se empleanbaterías de 12V, se trata de un transformador conbobinado de acuerdo con la red local y secun-dario de 9V + 9V x 6A (si el circuito se va a ali-mentar con tensiones de 6V este transformadordebe tener un secundario de 4,5V + 4,5V x 12A).

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5511

Inversos de 220V x 150W para Energías Alternativas

Figura 1 - Circuito del inversor para 110V7220V x 150W.

Figura 2 - Placa de circuito impreso del inversor, vistadel lado de componentes.


Q1, Q2 - TIP42A - Transistores de potencia PNP.Q3, Q4 - BC548 - Transistores NPN de uso general.Q5, Q6 - 2N3055 - Transistores NPN de potenciacon disipador (ver texto).D1, D2 - 1N4148 - Diodos de uso generalR1, R8 - 22Ω x 2WR2, R3, R6, R7 - 330ΩR4, R5 - 27kΩSW1 - Interruptor simpleT1 - Transformador de poder con primario de acuerdocon la red local y secundario de 9V + 9V x 6A.

VariosPlaca de circuito impreso, disipadores para los tran-sistores de salida, conectores de entrada y tomapara tensión de red local, estaño, cables, gabinetepara montaje, etc.


Como puede observar, el circuito no requiere ajus-tes y sólo debe tener la precaución de colocar lostransistores de salida fuera de la placa de circuitoimpreso (figuras 2 y 3), con disipadoresde calor apropiados para poder obte-ner una potencia máxima de 150W.Sólo resta aclarar que los diodos D1 yD2 son importantes cuando se trabajacon sistemas de alimentación a partirde energías alternativas, dado que sepueden presentar parásitos y, de noestar, se pueden quemar dichos tran-sistores.

EL INVERSOR DE TENSIÓN VARIABLE

Si se tiene una fuente de energía de6V a 12V, es posible construir una

fuente estabilizada de tensión variable a partir deeste simple conversor con tensiones ajustablesdesde 1V a 32V.

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5522

Montaje

Figura 4 - Diagrama interno del TL497.

Figura 3 - Placa de circuito impreso del inversor de 110V / 220V x 150W.


Nuestro circuito posee tres partes fundamenta-les: un elevador de tensión, un conversor y unregulador. La base del circuito está en los dos pri-

meros bloques, cuyo “corazón” es el circuito inte-grado TL497 de Texas Instruments, que tiene el dia-grama interno mostrado en la figura 4.

En la figura 5 se puede observar la cubierta deeste integrado.

Consiste en un regulador de tensión conmutadocon un rendimiento del 58%, puede trabajar concorriente de salida del orden de los 600mA.

En realidad, este integrado posee característicassobresalientes, a tal punto que puede ser contro-lado a partir de circuitos TTL, particularidad que noes “aprovechada” en nuestro proyecto. Vea en lafigura 6 un par de circuitos suministrados por elfabricante del TL497 con las fórmulas de diseño.

Si desea el manual completo de este integrado,puede bajarlo de nuestra web con la clave TL497.

En la figura 7 se da el circuito completo del con-

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Figura 5 - Diagrama de pines del TL497.

Figura 6 - Circuitos de aplicación del TL497.


versor. El capacitor C5 determina la frecuenciade operación del oscilador interno que permi-tirá la “elevación de tensión”. Con C5= 220pF,la frecuencia de oscilación hace que el cicloactivo se ubique en torno de los 18µs.

Así mismo, el circuito integrado al que nosreferimos acepta capacitores en la banda de200pF a 2nF.

La configuración básica del TL497 utilizadaen este caso, permite operar con tensionescomprendidas entre 4,5 y 12V, lo que permiteel uso de baterías convencionales alimenta-das a partir de sistemas de generación deenergías alternativas.

El punto de disparo del circuito comparadory de la tensión de salida de dicho regulador seobtiene con el ajuste de VR1.

La tensión de salida elevada (30V), seobtiene de la pata 6 y es enviada al circuitoregulador que se construye a partir del circuitointegrado L200C, quien debe ser montado enun disipador de calor, pues manejará corrien-tes del orden de los 600mA (si bien el TL497también maneja corrientes altas, como prácti-camente no tiene tensiones de “disipación”,no debe manejar altas potencias).

Se pueden utilizar otros reguladores de ten-sión para esta función, tales como los clásicos

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Montaje

Figura 7 - Circuito eléctrico del conversor que permite obtener de 1V a 32V a partir de 6Va 12V CC.

Figura 8 - Placa de circuito impreso del conversor


TL085 o similares. El regulador de tensión L200 per-mite obtener una tensión de salida ajustable pormedio de VR1.

C3, ubicado a la salida del regulador, seemplea como elemento de desacople.

XRF es un choque de 150µH y es el encargadode producir la alta tensión del circuito con sus par-ticularidades de inductancia.

XRF puede ser un microchoque comercial o sela puede fabricar enrollando unas 100 espirasesmaltadas de alambre 30 en un resistor de100kΩ x 1/2W.

El montaje puede ser efectuado con la placade circuito impreso, como lo vemos en la figura 8.Para el montaje, deberá tener en cuenta que elconversor opera con frecuencias elevadas; por locual, las capacidades parásitas pueden modificarel funcionamiento.

Para la prueba, conecte a la entrada una ten-sión continua de 6V a 12V por 1A de corriente.Habrá que ajustar el trimpot VR1 para lograr lamáxima tensión de salida en la pata 6 (aproxima-damente 32V).

Luego habrá que revisar la banda de regulacióndel potenciómetro VR2.

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CI1 - TL497 - Circuito integrado conversor de ten-sión.CI2 - L200 - Circuito integrado regulador de tensión.R1 - 1ΩR2 - 22kΩR4 - 1kΩR5 - 560ΩR3 o VR1 - Trimpot de 10kΩR6 o VR2 - Potenciómetro de 10kΩC1 - 220µF x 25V - ElectrolíticoC5 - 220pF - CerámicoC2 - 470µF x 50V - ElectrolíticoC4 - 0,1µF - CerámicoC3 - 100µF x 50V - ElectrolíticoL1 o XRF - Choque - ver texto

Varios: Placa de circuito impreso, gabinetes para montaje,interruptor simple, disipador para el CI2, fuente dealimentación o batería de 6V ó 12V, etc.


INTRODUCCIÓN

En robótica, son indispensables “los movimientos

precisos”, donde los brazos mecánicos deben eje-

cutar movimientos de gran exactitud. Lo mismo

ocurre en sistemas autómatas o de control.

Un motor paso a paso resuelve en gran medida

este problema, ya que su principio de funciona-

miento le permite realizar pequeños movimientos

en pasos, con gran exactitud.

Estos motores son dispositivos especiales que

permiten el avance de su eje en ángulos muy pre-

cisos y por pasos en las 2 direcciones de movi-

miento, izquierda o derecha.

Para permitir este movimiento se debe dar una

determinada secuencia de señales digitales, para

poder avanzar por pasos hacia un lado u otro y se

detienen exactamente en una determinada posi-

ción, que es función de ese “juego de señales”

aplicadas.

Cada paso tiene un ángulo muy preciso, deter-

minado por la construcción del motor, lo que per-

mite realizar movimientos exactos sin necesidad

de un sistema de control por lazo cerrado.

Los motores paso a paso presentan grandes

ventajas con respecto a la utilización de servo-

motores debido a que se pueden manejar digital-

mente sin realimentación, su velocidad se puede

controlar fácilmente, tiene una larga vida, son

pequeños, robustos y poseen un elevado torque

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5566

Presentamos los circuitos de doscontroladores para motores paso apaso, ambos para dispositivos depoca corriente o de potencia paraaplicaciones tanto de robóticacomo para sistemas de control. Elprimero es microcontrolador yofrece mayores posibilidades detrabajo mientras que el segundoposee componentes analógicos ymuy fácil de montar, aún para elcontrol de motores de gran porte.


MM ONTONTAA JEJE

CONTROLADORES DE MOTORES

PASO A PASO MICROCONTROLADO

Y CON COMPONENTES DISCRETOS

Mont - paso a paso 26/9/11 12:17 Página 56

en bajas revoluciones, lo que permite un bajo con-sumo tanto en vacío como en plena carga, sumantenimiento es mínimo, debido a que no tie-nen escobillas.

El funcionamiento de los motores paso a pasose basa en el simple principio de atracción y repul-sión que ocurre entre los polos magnéticos. El prin-cipio básico del magnetismo establece que polosiguales se repelen y polos diferentes se atraen. Enla figura 1 se muestra un motor paso a paso ima-ginario con cuatro bobinas y un rotor formado porun imán.

Si aplicamos corriente a la bobina A y D, de talmanera que se formen electroimanes con laspolaridades vistas en la figura 1, el rotor gira hastaalcanzar la posición de reposo.

La aproximación realizada corresponde enton-ces, a un motor real que utiliza cuatro bobinasmediante las cuales podemos hacer girar el rotoren ángulos de 90º.

Al cambiar la polaridad de las bobinas del esta-tor, se presenta el efecto de repulsión y atracciónpor parejas de polos, con los polos del imán, queproduce el giro por pasos.

Los motores paso a paso se fabrican aumen-tando el número de polos del estator con el objetode conseguir pasos o giros más pequeños y se lespractican una serie de ranuras, tanto en el rotorcomo en el estator. Así se logran movimientos de

hasta 1.8º por paso. Los grados de avance porpaso son una de las características más importan-tes en este tipo de motores y generalmente estánindicados en su carcasa o cuerpo.

Según la construcción de su rotor, existen trestipos de motores paso a paso:

1) DE IMÁN PERMANENTE: en este tipo de motor, surotor es un imán permanente que posee unaranura en toda su longitud y el estator está for-mado por una serie de bobinas enrolladas alrede-dor de un núcleo o polo. Su funcionamiento sebasa en el principio explicado anteriormente deatracción y repulsión de polos magnéticos.

2) DE RELUCTANCIA VARIABLE: En estos motores el rotorestá fabricado por un cilindro de hierro dentado yel estator está formado por bobinas que crean lospolos magnéticos. Como este tipo de motor notiene un imán permanente, su rotor gira librementecuando las bobinas no tienen corriente, lo quepuede ser inconveniente en un momento dado sihay una carga que presione el eje. Este tipopuede trabajar a mayor velocidad que el anterior.

3) HÍBRIDOS: Estos motores combinan las doscaracterísticas anteriores, así logran un alto rendi-miento a buena velocidad.

En cuanto a la forma de conexión y excitaciónde las bobinas del estator, los motores paso apaso se dividen en 2 tipos.

En los motores paso a paso debemos diferenciarlos motores unipolares de los bipolares.

En los motores unipolares la corriente que circulapor los diferentes bobinados siempre corre en elmismo sentido. En los motores la corriente que cir-cula por los bobinados cambia de sentido en fun-ción de la tensión que se aplica, por lo que unmismo bobinado puede tener, en uno de susextremos, distinta polaridad (bipolar).

Algunos motores comerciales tienen los bobina-dos de tal manera, que en función de puentes,pueden convertirse en unipolares o bipolares. Lomás importante es saber el tipo de motor que es,

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Controladores de Motores Paso a Paso

Figura 1 - Formación de un motor paso a paso de 4 bobinas.


la potencia, el número de pasos, el par de fuerza,la tensión de alimentación y poco más si sonmotores sencillos.

En los motores bipolares, la dificultad radica encontrolar la alimentación y cambiar la polaridad yel ritmo de los bobinados para conseguir lasecuencia necesaria para permitir que el motorfuncione correctamente.

CONTROL DE MOTORES PASO A PASO CON PICAXE

En base a información suministrada porEducation Revolution, presentamos el circuito deun controlador de motores paso a paso quepodrá utilizar tanto en aplicaciones de robóticacomo en sistemas de control. El circuito es muysencillo y podrá realizar sus propios programas quedescargará directamente sobre un microcontrola-dor PICAXE sin necesidad de quitar el integradodesde su placa de circuito impreso.

En el caso de tener que controlar motores pasoa paso de alta precisión, comúnmente utilizadosen unidades de disco, impresoras, plotters y relojesde computadoras, es preciso emplear circuitosmicrocontrolados. A diferencia de los motores deCC, los cuales giran libremente al aplicarles poten-cia, los motores paso a paso requieren que sufuente de alimentación sea continuamente“impulsada” en cuatro patrones diferentes. Porcada impulso, el motor se mueve un “paso”, típi-camente 7.5° (requiriendo por lo tanto 48pasos para una revolución completa).

Los motores paso a paso tienen algunaslimitaciones. Primero, el consumo depotencia es mayor cuando el motor estádetenido (debido a que todas las bobinasrequieren estar energizadas). Segundo, lavelocidad de operación está limitada aaproximadamente 100 “pasos” porsegundo, lo cual equivale a 2 revolucio-nes por segundo ó 120 RPM.

El motor paso a paso contiene una seriede electroimanes fijos a la armadura cen-

tral y cuatro bobinas ubicadas alrededor de la car-casa del motor. Cuando pasa corriente eléctricapor estas bobinas, las mismas generan un campomagnético el cual atrae o repele a los electroi-manes permanentes en la armadura, provocandoque la armadura gire un “paso” hasta que loscampos magnéticos estén alineados.

Luego, las bobinas son energizadas con unpatrón diferente para crear un campo magnéticodiferente y provocar que la armadura gire otro“paso”, para ello, hay circuitos integrados que sefabrican específicamente, como el ULN2003A,cuya conexión simplificada se muestra en la figura2.

Para hacer que la armadura gire continua-mente, las cuatro bobinas internas del motor pasoa paso deben ser encendidas y apagadas conti-nuamente en cierto orden. El chip controladorULN2003A es un controlador Darlington que actúacomo interfaz para las cuatro bobinas del motorpaso a paso.

La siguiente tabla muestra los cuatro “pasos” dis-tintos requeridos para hacer girar el motor.

Paso Bobina 4 Bobina 3 Bobina 2 Bobina 1(Output 3) (Output 2) (Output 1) (Output 0)

1 1 0 1 02 1 0 0 13 0 1 0 14 0 1 1 01 1 0 1 0

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Montaje

Figura 2 - Formación de un motor paso a paso de 4 bobinas.


Para hacer girar al motor en dirección contraria,los pasos deben ser invertidos (4-3-2-1-4-etc. envez de 1-2-3-4-1-etc.)

Nota: La configuración del cableado de losmotores paso a paso puede variar según el fabri-cante, por lo tanto, puede que sea necesario reor-ganizar las conexiones de las bobinas para que lasecuencia mostrada en la tabla anterior operecorrectamente.

Una conexión incorrecta de las bobinas puedecausar que el motor vibre en una dirección y otra,en vez de girar continuamente. La mayoría de losmotores paso a paso están diseñados para traba-jar con 12V, pero generalmente pueden trabajarsin problemas (aunque con un torque reducido)con 6V.

La siguiente tabla muestra el número binario desalida para cada paso:

Paso Salida binaria1 %000010102 %000010013 %000001014 %000001101 %00001010

El programa de la tabla 1 también puede utilizarun número binario para encender y apagar todaslas líneas de salida al mismo tiempo. Intente cam-biar la velocidad de giro alterando el valor delretardo (delay) en el programa.

——————————————————————'Tabla 1 - Encendido de todas las líneas IO del PICAXE.

symbol delay = b0 'definir variablelet delay = 100 'fijar el retardo (delay) en

'0,1 segundos

main: let pins = %00001010 'primer pasopause delay 'pausa de 0,1 segundos

'(valor asignado al retardo)let pins = %00001001 'siguiente paso

pause delay 'pausa de 0,1 seg.let pins = %00000101 'siguiente pasopause delay 'pausa de 0,1 seg.let pins = %00000110 'siguiente pasopause delay 'pausa de 0,1 seg.goto main 'ir a “main (bucle perpetuo)

——————————————————————

SubrutinasUna subrutina es un “mini-programa” separado

que puede ser llamado desde el programa princi-pal. Una vez que se ejecuta la subrutina, el pro-grama principal continúa. Las subrutinas son fre-cuentemente utilizadas para separar el programaprincipal en pequeñas secciones, para hacerlomás fácil de comprender las subrutinas que reali-zan tareas comunes, también pueden ser copia-das de programa a programa para ahorrartiempo.

El programa de la tabla 2 utiliza dos subrutinaspara separar las dos secciones principales del pro-grama (“flash” y “noise”).

——————————————————————'Tabla 2 - Cotrol utilizando subrutinas

symbol dp = 7 'renombrar salida7 “dp”symbol buzzer = 6 'renombrar salida6 “buzzer”symbol counter = b0 'definir a la variable “counter” como b0

main: 'hacer etiqueta llamada “main”gosub flash 'ir al sub-procedimiento “flash”gosub noise 'ir al sub-procedimiento “noise”goto main 'ir a “main”end 'fin del programa principal

flash: 'hacer un sub-procedimiento llamado “flash”for counter = 1 to 25 'iniciar un bucle for....nexthigh dp 'encender diodo LEDpause 50 'esperar 0,05 segundoslow dp 'apagar diodo LEDpause 50 'esperar 0,05 segundosnext counter 'siguiente counter (b0)return 'retornar del sub-procedimiento

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noise: 'hacer un sub-procedimiento llamado “noisehigh buzzer 'encender timbrepause 2000 'esperar 2 segundoslow buzzer 'apagar timbrereturn 'retornar del sub-procedimiento

——————————————————————

Obviamente, suponemos que Ud. posee algúnconocimiento sobre los microcontroladoresPICAXE, si no es así, lea el manual que se publicaen esta edición donde se indica cómo hacer paradescargar de nuestra web un curso sobre el fun-cionamiento y manejo de estos microcontrolado-res.

El programa que podemos ver en la tabla 3,muestra cómo una variable puede ser utilizadapara transferir información hacia una subrutina.

En este caso, la variable b2 es utilizada para indi-car al controlador que debe ejecutar la subrutina

flash, primero cinco y luego quince veces.——————————————————————'Tabla 3 - Uso de variables en los programas de control

symbol dp = 7 'renombrar salida7 “dp”symbol counter = b0 'definir a la variable “counter” como b0

main: 'hacer una etiqueta llamada “main”let b2 = 5 'precargar a b2 con el número 5gosub flash 'ir al sub-procedimiento “flash”pause 500 'esperar 0,5 segundoslet b2 = 15 'precargar a b2 con el número 5gosub flash 'ir al sub-procedimiento “flash”pause 500 'esperar 0,5 segundosgoto main 'ir a “main”

end 'fin del programa principal

flash: 'hacer un sub-procedimiento llamado “flash”

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Montaje

Figura 3 - Circuito de un entrenador con PICAXE que se puede emplear como control de motores paso a paso.


for counter = 1 to b2 'iniciar un bucle for....nexthigh dp 'encender diodo LEDpause 250 'esperar 0,25 segundoslow dp 'apagar diodo LEDpause 250 'esperar 0,25 segundosnext counter 'siguiente counterreturn 'retornar al sub-procedimiento

——————————————————————

El Circuito del Controlador con PICAXEEn general, cuando se trabaja con PICAXE se

necesita un entrenador para corroborar los dife-rentes conceptos teóricos. Hay varios circuitos. Laempresa Revolution Education ofrece cada unode estos circuitos en forma de kits; sin embargo,Ud. puede armar su propio entrenador.

En la figura 3 se brinda el circuito de un entrena-dor para que Ud. realice sus propias experienciasy que le servirá para controlar motores paso apaso.

El entrenador incluye un circuito integradoULN2803A para que pueda manejar pequeños

motores. No tendrá problemas enconectarlos si sigue las instruccio-nes que se brindan en la explica-ción de cada programa. LK es unpuente de conexión (un jumper osimplemente un cable).En la figura 4 se reproduce elesquema de circuito impresopara que monte su propio entre-nador.En la figura 5 se muestra el detallede armado del cable que sirvecomo interfaz entre la placa con-troladora y la computadora. Para programar el PICAXE deberádescargar de nuestra web el pro-grama “Programming Editor”, ten-drá que instalarlo en su PC y al eje-cutarlo deberá escribir cualquiera

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Figura 4 -Circuito impresopara montar elcontrolador demotores paso apaso con micro-

controladorPICAXE.

Figura 5 - Armado del cable que debe utilizar para programar el PICAXEsobre la placa de circuito impreso.


de los programas controladores de motores quepresentamos en este artículo. Si no sabe cómohacerlo, lea el manual que publicamos en estamisma edición. Tanto el programa como más infor-mación puede descargar desde nuestra web:www.webelectronica.com.ar, haciendo clic en elícono password e ingresando la clave “picaxe”.

CONTROL DE MOTORES PASO A PASO

CON COMPONENTES DISCRETOS

El circuito que proponemos ahora permite elcontrol “manual” de motores unipolares, pudién-dose emplear cualquier dispositivo que no tengacorrientes de bobina superiores a 3A y se alimen-ten con tensiones de hasta 15V.

Las señales digitales que permiten el giro porpasos, son generadas por compuertas lógicas yflip-flops.

Estas señales se amplifican por transistores deltipo TIP31 antes de ser aplicadas a las bobinas,

con esto logramos el control de motores de hasta3A, lo suficientemente poderosos como para rea-

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6622

Montaje

Lista de materiales del circuito de la figura 4.

IC1 - PICAXE 18 - MicrocontroladorIC2 - ULN2303 - Driver para motores paso a paso.R1 - 10kΩR2 - 22kΩR3 - 4,7kΩR4 a R8 - 10kΩSW1 - Pulsador normal abiertoCN1 - Conector de 3 contactos para programación(puede emplear un mini jack estéreo o un postemacho de 3 contactos).CN2 - Bornera de 5 contactos para las entradasCN3 - Bornera de 8 contactos para las bobinas delmotor

VariosCable para programación (vea el armado en lafigura 5), programa: “Programming Editor”, placa decircuito impreso, fuente de alimentación, cables,estaño, etc.

Figura 6 - Control de motores paso a paso con componentes discretos.


lizar tareas de gran torque. Si va a emplear moto-res de 12V, la tensión de alimentación del circuito

puede ser de 12V, si el motor es de 5V, entoncespuede alimentar al circuito con esta tensión. Endefinitiva, puede emplear motores con tensionesde entre 5V y 15V y en todos los casos la tensiónde alimentación del controlador se adaptará a ladel motor.

Los pulsos que permiten el giro se aplican entreel borne marcado como step1 en el circuito de lafigura 6 y masa. La placa sugerida se muestra enla figura 7.

Sobre esta placa debemos aclarar que el posi-tivo de la tensión de alimentación (12V en estecaso) debe aplicarse a dos puntos de la placa yque se debe realizar una conexión por medio deun cable entre las patas 16 de IC1 y 9 de IC2.

Debe tener en cuenta que el diseño de estaplaca se ha realizado para soportar corrientespequeñas (control de motores de pequeñotamaño) razón por la cual, si desea controla moto-res de mayor tamaño, deberá aumentar eltamaño de las pistas tanto en colectores como enemisores de los transistores de salida.

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Figura 7 - Circuito impreso del controlador con componen-tes discretos.


IC1 - CD4027 - Circuito integrado CMOS, doble flip-

flop JK

IC2 - CD4027B - Circuito integrado CMOS con com-

puertas OR exclusive

Q1 a Q4 - TIP41A - Transistores NPN (dotados de

disipador en caso de emplear corrientes de más de

500mA de corriente de bobina)

D1 a D4 - 1N4002 - Diodos rectificadores de 1A

R1 a R4 - 1kΩSW1 - Interruptor simple inversor

BOB1 a BOB6 - Conectores o pines para los con-

tactos del motor paso a paso

STEP 1 - Contacto o pin para colocar los pulsos de

avance o retroceso del motor

Varios:

Placa de circuito impreso, gabinetes para montaje,

fuente de alimentación, motor paso a paso (ver

texto), etc.


Primero deberemos deshacer el primario origi-nal del fly-back y construir sobre el núcleo elnuevo. Si el fly-back tiene todo un recubri-

miento plástico es indicio de triplicador incorpo-rado, en cuyo caso nos convendría conseguir otromas antiguo. El bobinado de potencia (formadoentre los puntos C y D) está compuesto pordiez espiras de alambre AWG18 con una tomacentral (o sea, cinco espiras, la toma central yotras cinco espiras mas). El bobinado de con-trol (formado entre los puntos A y B) está com-puesto por cuatro espiras de alambre AWG22con una toma central (lo que sería igual a dosespiras, la toma central y otras dos espirasmas). Los transistores deberán estar debida-mente disipados térmicamente a fin de evitarproblemas por sobre temperatura. Las resisten-cias son de calentar mucho, así que a no asus-tarse si queman.

Podemos convertir este dispositivo en portátiltan solo reemplazando la fuente de CA-CC pordos baterías de auto en serie.

Es posible colocar un triplicador de TV en lasalida para multiplicar la tensión obtenida.

Otra prueba interesante es tomar un tubo fluores-cente con la mano y acercarse de a poco al fly-back. Mucho antes de hacer contacto la electrici-dad estática hará que el tubo brille con fuerza. J

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Este dispositivo, que bien podríamos llamarlo unabobina de efecto tesla de estado sólido, permiteobtener hasta 40.000 volt partiendo de 24V decorriente alterna. El equipo se alimenta de la redeléctrica aunque de forma aislada ya que el pri-mer transformador (de 220 a 24) aísla la red altiempo que reduce la tensión de entrada. En estecircuito, publicado en pablin.com, usamos un fly-back viejo obtenido de un televisor en desuso. Esmejor utilizar uno del tipo primitivo, sin triplicadorni diodo de alto voltaje. Este tipo de transforma-dores originalmente permitían obtener tensionesdel orden de los diez mil voltios fácilmente.

MM ONTONTAA JEJE

BOBINA DE TESLA


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En esta edición publicamos elmontaje de un termómetro condisplay de barras a Led, utili-zando el LM3914. Este circuito,muy similar al LM3915 es idealpara la construcción de voltíme-tros, vúmetros, etc., ya que tra-ducen la tensión presente enuna de sus entradas en estadosbajo/alto de sus diez salidas, pudiendo configurarse como un display de barra o de punto. Eneste artículo explicamos el detalle de uso de estos integrados en proyectos comunes.

Informe de Luis Horacio Rodríguez

Tal como explica Ariel Palazzesi en un post dewww.neoteo.com, estos circuitos integradosson a menudo usados por los amantes del

tuning, ya que brindan una alternativa muy senci-lla y económica de proveer a nuestros proyectosde atractivos pilotos luminosos como ser vúmetros,analizadores de espectro, etc.

El LM3914 es un circuito integrado monolíticoque censa el nivel de voltaje presente en suentrada, y controla 10 LEDs, proveyendo unaescala lineal de 10 pasos. Dispone de un pin paracambiar el modo de funcionamiento, permi-tiendo elegir si la representación va a ser unabarra de luz, o solo un punto. La corriente que cir-cula por los LEDs es regulada y programable, demanera que no se necesitan resistencias indivi-duales para cada uno de ellos. Esta caracterís-tica, entre otras, le permite trabajar con menos de3 volt de tensión de alimentación.

El integrado contiene su propia referencia detensión, y un divisor de tensión de 10 etapas,cuyas salidas son las encargadas de manejar losLEDs.

La entrada esta protegida contra sobre tensio-nes, por lo que no es necesario dotarlo de pro-tecciones adicionales si no se esperan entradasque superen los 35 volt.

Es posible “encadenar” varios LM3914 paraobtener escalas de 20, 30 o hasta 100 Leds (elproyecto que publicamos es un ejemplo de esto).Ambos extremos del divisor de voltaje son disponi-bles desde el exterior del chip.

Los componentes adicionales que se necesitanpara construir un voltímetro basado en este inte-grado son escasos, bastando con un resistor, los10 LEDs y una fuente de 3 a 15 volt para tener unprototipo funcionando. Si el resistor es un poten-ciómetro, se puede variar la intensidad del brillo

CC OMPONENTESOMPONENTES

LM3914 Y LM3915DISPLAY DE BARRAS MÓVILES

Compo - LM3914 26/9/11 13:46 Página 67

de los LEDs. Al usar el LM3914 enmodo punto, la corriente consu-mida es muy pequeña, ypuede ser alimentado con unasimple pila de 9V durante variosmeses. En este modo, se pro-duce un ligero solapamientoentre cada uno de los nivelesde la escala, brindando unefecto de transición entre elencendido de uno de los LEDs yel siguiente, de manera quenunca estén todos apagados yreproduzca una lectura erró-nea.

El LM3914, cuyo diagramainterno se muestra en la figura1, dispone de 18 pines, dispues-tos en dos filas de 9, como eshabitual en chips de estetamaño.

Dos de ellos están destinadosa la alimentación del integrado,por lo que el pin numero 2deberá conectarse al negativode la fuente de alimentación, yel pin 3 al positivo. Recordemosque la fuente debe entregaruna tensión de corriente conti-nua de entre 3V y 15V.

El pin 1 es el que controla elprimer LED de la escala. Losdemás Led deberán conec-tarse a los pines 18 al 10 (Led 2al 10 respectivamente). Estanumeración, que a primeravista puede parecer extraña, tiene una importanterazón de ser. Al estar distribuidos de esta manera,los Led se conectan a todos los pines de un mismolado del integrado, con la excepción del Led 1que se conecta al pin 1, lo que facilita mucho eldiseño de los circuitos impresos.

La pata número 9 es la encargada de seleccio-nar el modo de funcionamiento del chip. En

efecto, si conectamos este pin directamente a 0V,el display formado por los Led funcionará enmodo punto, mientras que si lo conectamos a +Vfuncionará en modo barra.

La corriente que circula por el pin 7 es la quedetermina el brillo de los Led. Un brillo adecuadose obtiene conectando una resistencia de unos1000 Ω entre este pin y 0V.

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Componentes

Figura 1 - Diagrama interno del LM3914.

Compo - LM3914 26/9/11 13:46 Página 68

El pin 8 es el que se encarga de tomar la refe-rencia de la escala. Mediante una resistenciaconectada entre este pin y 0V se puede variar elesquema de encendido de la escala.

Los pines 4 y 6 son los extremos (bajo y alto res-pectivamente) del divisor.

Por último, el pin número 5es la entrada de la tensióna medir, la que será tra-tada internamente paradecidir cuáles Led seencienden y cuáles debenpermanecer apagados.La figura 2 nos muestra ladisposición de pines delchip.Por lo dicho, las característi-cas del LM3914 lo hacenideal para la construcciónde indicadores, general-

mente destinados a medir tensiones (voltímetros).Uno de los esquemas propuestos por el fabri-

cante en la hoja de datos es el de la figura 3,donde podemos ver al LM3914 conectado a 10Led y que incluye un par de resistencias y opcio-nalmente un capacitor electrolítico, que sirve en

caso de que detecte-mos oscilaciones en elcircuito.Las fórmulas que se des-criben en el circuito nossirven para calcular elvalor de las resistenciasR1 y R2 en función de lacorriente que deseamosque circule por los Led yde la escala elegida. Losvalores propuestos sonpara un voltímetro conun rango de 0 a 5V, conmedio volt por LED, peropuede ser fácilmentemodificada. En general, un valor de1000 a 1200 ohm paraR1 permite una corrientepor los Led de unos10mA, lo que propor-ciona una luminosidadadecuada en la mayo-

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LM3914 y LM3915: Display de Barras Móviles

Figura 2 - Pines del LM3914/15.

Figura 3 - Escala gráfica propuesta por el fabricante como medidor de señal.

Compo - LM3914 26/9/11 13:47 Página 69

ría de los proyectos.Note que la pata 9 estáconectada a +V, estohará que nuestro voltí-metro funcione enmodo barra.

La figura 4, tambiénpropuesta por el fabri-cante, nos muestra lamanera en que pode-mos conectar dosLM3914, de forma detener una escala de 20Led. Hay que prestaratención a la maneraen que se conectan elúltimo LED del primerLM3914 con el primerLED del segundo inte-grado. Nuevamente, uncapacitor electrolíticode 2.2µF nos ayudará aevitar oscilaciones inde-seadas.

La parte del esquemacorrespondiente a laentrada de la señal esidéntica a la de la figura2, y compartida porambos integrados.

El LM3915 difiere delLM3914 solamente enque en lugar de teneruna escala lineal, poseeuna escala logarítmica,con una separación de+3dB entre puntos de laescala. Esta caracterís-tica lo hace ideal para las aplicaciones relaciona-das con el audio, dado que la intensidad sonoratambién es función logarítmica.

En este esquema también vemos una llave, quees la que nos permitirá seleccionar en cualquiermomento el tipo de escala a utilizar (barra o

punto). Los demás componentes solo se incluyena efectos de adecuar la señal de audio a laentrada del LM3915.

Por último, la figura 6 nos propone un circuitopara reemplazar el Led que indica la actividad deun disco duro de una PC mediante una barra lumi-

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Componentes

Figura 4 - Conexión de dos integrados para tener una escala de 20 Led.

Compo - LM3914 26/9/11 13:47 Página 70

nosa. En este caso la entrada del LM3914 estáconectada mediante un optoacoplador, cuyoLed está conectado (cuidando la polaridad) en ellugar donde se conecta en la placa madre el Leddel frente de la CPU.

Un pequeño capacitor se utiliza para “suavizar”los movimientos de la barra (o del punto), brin-

dando un efectoóptico muy agrada-ble a la vista.Las resistenciasvariables nos permi-ten ajustar elextremo de laescala, manipu-lando el nivel de laseñal de entrada.Estos dos potenció-metros pueden serdel tipo pre-set, yaque una vez ajusta-dos no es necesariovolver a tocarlos(incluso, pueden serreemplazados porresistencias de valorfijo).

Estos dos integrados de National son muy fácilesde conseguir, y su precio es sumamente accesi-ble. Estas características, sumadas a lo que se fueexplicando a lo largo del artículo, hacen que notengamos excusas para tomar el soldador y sobreun pequeño trozo de circuito impreso de los queya viene perforado, armar un pequeño indicador

luminoso. Seguramente encon-traremos utilidad paraél, ya sea en nuestroequipo de audio, TV ocomo indicador de latensión de la fuentede nuestra PC.

Bibliografía

LM3914: Dot/BarDisplay Driver(National Instruments).www.neoteo.com(Ariel Palazzesi)

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LM3914 y LM3915: Display de Barras Móviles

Figura 5 - Vúmetro a Led con el LM3915.

Figura 6 - Circuito para Reemplazar el LED que Indica la Actividad de un Disco Duro.

Compo - LM3914 26/9/11 13:47 Página 71

INTRODUCCIÓN

En varias ediciones de SaberElectrónica publicamos artículosrelacionados con la construcción yel funcionamiento de las pantallasplanas de LCD usadas en los tele-visores modernos, también publi-camos tomos de la colección ClubSaber Electrónica sobre estetema. Es por eso que este trabajo,que es una traducción con arre-glos del manual de entrenamientoSanyo TL5110LCD, abreviaremosconceptos y datos teóricos, dadoque está orientado a técnicosreparadores. Sólo mencionare-mos las principales funciones decada bloque y/o elemento y surelación con posibles fallas.

La pantalla de LCD se usapara mostrar la señal eléctricaconvertida a partir de datos deimagen en pantalla CRT. Se usantransistores de película delgada(TFT) conmutados por la señaleléctrica que cambian la transmi-sión a luz en pequeños elementos

de imagen (pixeles) del LCD. Lapantalla LCD construye la imagenagrupando estos elementos decada color RGB.

CONSTRUCCIÓN DE LA

PANTALLA LCD

Para la descripción de estemanual tomaremos como base lossiguientes bloques:

Pantalla LCD: El cristal líquidoestá empaquetado entre losmódulos de plaqueta (TFT yComún) y se construye el panelLCD. Se adosa una luz trasera alpanel LCD.

Módulo de plaqueta (elec-trodo común): El electrodocomún consta de una plaquetapolarizada, un filtro de color y unelectrodo transparente en unaplaca de vidrio. Se forma una pelí-cula de alineación en el electrodotransparente.

Módulo de plaqueta (elec-trodo TFT): El electrodo TFTconsta de una plaqueta polarizaday un electrodo transparente (elec-trodo de píxel y transistor excita-dor) en una placa de vidrio. Seforma una película de alineaciónen el electrodo transparente.

Para nuestra descripción, elpanel LCD y el obturador LCD sonla misma cosa pero el primero seusa cuando hablamos de suestructura y el segundo para indi-car la función.

COMPONENTES PRINCIPALES

DE LA PANTALLA LCD

Vea la figura 1 para referenciade los elementos que componenla pantalla LCD.

Obturador LCD: La tensión dealimentación a los electrodostransparentes entre el píxel y loslados comunes cambia el arreglodel cristal líquido. Armando 2 pla-

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Cuaderno del Técnico Reparador

Manual de Entrenamiento Sanyo TL5110LCD

TELEVISORES DE PANTALLA PLANA DE LCD

En base al manual de entrenamientoTI5110LCD de Sanyo, comenzamos apublicar una serie de artículos destinadosa explicar “técnicamente” el funciona-miento de los televisores de pantallaplana de LCD de Sanyo, con el objeto depoder brindar parámetros de búsquedade fallas y su reparación.

Autor: Ing. Carlos de la Fuente

Tec Repa - funca LCD.qxd 26/9/11 13:52 Página 72

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Figura 1


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Figura 2

Figura 3


quetas polarizadas, la transferen-cia de luz desde la luz trasera sepuede controlar mediante la rela-ción de transparencia del obtura-dor de LCD.

Cristal líquido: El cristallíquido es un material cuyo estadoestá entre sólido y líquido.

Tiene ambas características ygeneralmente es un líquido turbioblanco.

Sus moléculas normalmenteson de un arreglo comparativa-mente opaco y cambia a transpa-

rente con la aplicación de tensióno calor.

Electrodo transparente (pelí-cula): El Obturador LCD se operamediante tensión de alimentaciónderivada de la señal de video.Para su electrodo de conexión seusa una película transparente(figura 3).

Película de alineación: Esuna película para arreglar lasmoléculas de cristal líquido y estáhecha de resina poliamídica.

Plaqueta polarizada: La luzcon una dirección específica pasaa través de una luz polarizada.

Transistor excitador: El tran-sistor de película delgada (TFT) seusa para excitar el obturador LCDde cada píxel.

Filtro de color: Es un filtro con3 colores (R, G, B) arregladospara cada píxel.

Luz trasera: El cristal líquidono emite luz.

Se necesita una fuente de luzpara la pantalla. La fuente de luzse pone en el lado trasero delpanel LCD y se llama “Luz trasera”(backlight).

Vea en la figura 2 cómo es laconstrucción de un display de LCDy detalles del ensamble.

PRINCIPIO DEL CRISTAL LÍQUIDO

¿Qué es un cristal líquido?Es un material cuyo estado

está entre sólido y líquido. Tienecaracterísticas tanto de sólidocomo de líquido, y generalmentees un líquido turbio blanco. Susmoléculas generalmente son opa-cas y cambian a transparentescon la aplicación de tensión ocalor.

Casi todos los materiales cons-tan de un compuesto orgánico quetoma la forma de una vara delgadao una placa plana. Hay 3 tipos decristal líquido como se muestra enla figura 4 y dependen de la cons-trucción y arreglo de las molécu-las. Generalmente se usa el cristallíquido Nematic .

a) SmecticLas moléculas están en capas

y dispuestas en paralelo entre sí.El centro de gravedad está dis-puesto al azar en la capa.

b) NematicLas moléculas no están en

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Figura 4


capas. Están dispuestas en para-lelo. El centro de gravedad sepuede mover libremente alrededordel eje mayor.

c) CholestericLas moléculas están en capas

y dispuestas en paralelo. La direc-ción de disposición del eje mayorde las capas vecinas se desplazagradualmente.

A fin de usar el cristal líquidopara pantalla, es necesario dispo-ner regularmente las moléculas deNematic (proceso de frotamiento).

PROCESO DE FROTAMIENTO

Después que se ponen sustan-cias químicas en la placa devidrio, se endurecen, y luego lasuperficie de la placa se frota conuna tela para fijar la dirección delas brechas que se forman. Ladirección de disposición de las

moléculas se establece en las bre-chas.

Este proceso se usa para cam-biar las características de modoque las moléculas que tocan lasuperficie frotada están dispues-tas según el eje mayor de la direc-ción frotada.

Esta película delgada en laplaca de vidrio se llama “películade alineación”.

FUNCIONAMIENTO DEL

CRISTAL LÍQUIDO

La sustancia química reque-rida para el material de cristallíquido es una que reacciona demodo que la dirección del arreglocambia de acuerdo con el campoeléctrico aplicado. En la pantallaLCD, se pone un cristal líquidoentre dos electrodos. Cuando seaplica tensión entre ellos, segenera un campo eléctrico en el

cristal líquido, y las moléculas decristal líquido se mueven y arre-glan. La luz trasera aplicada alcristal líquido pasa o se bloqueade acuerdo con la disposición delas moléculas, figura 6.

Si se aplica un campo eléctricode una fuente externa al cristallíquido, se generarán dipolos eléc-tricos que reaccionarán según laintensidad y la dirección delcampo eléctrico. A través de laoperación de estos dipolos eléctri-cos y el campo eléctrico, segenera la potencia de cambio dela dirección de las moléculas decristal líquido. Por lo tanto, deacuerdo con un campo eléctricoexterno, las moléculas de cristallíquido se mueven y cambian ladirección de horizontal a vertical.

De esta manera culminamoscon esta primera entrega. En la pró-xima edición analizaremos los prin-cipios de operación del LCD.

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Figura 5

Figura 6


Vamos a explicar cómo se des-arma un iPhone 4, GSM, con16 o 32 GB de capacidad,

modelo A1332 (blanco y negro).Como es de costumbre, recuerde

tener las herramientas apropiadas yante la duda: “no lo haga”.

Paso 1 Antes de desmontar el iPhone,

asegúrese de que está apagado. _Retire los dos tornillos de 3,6 mm

tipo Phillips que están junto al conec-tor dock, figura 1. Apple ha sustituidorecientemente a los dos tornillos deestrella con cinco puntos"Pentalobe" por tornillos tipo Philips.Si su iPhone 4 tiene 5 puntos"Pentalobe" en lugar de tornillosPhillips, debe utilizar el destornilladorapropiado. Cuando haga el montaje,se recomienda colocar los tornillosde 5 puntos, equivalente de los torni-llos Phillips.

Paso 2Empuje el panel posterior hacia

el borde superior del iPhone. Elpanel se moverá alrededor de 2 mm,figura 2.

Paso 3Levante el panel trasero, figura 3.

Paso 4 Quite el único tornillo de 2,5 mm

Phillips que fija el conector de labatería a la placa lógica, figura 4.

Paso 5 Use una herramienta de aper-

tura para iPod (o una uña plástica)para hacer palanca con cuidado enel conector de la batería desde losextremos más cercanos a los bor-des superior e inferior del iPhone,figura 5.

No haga palanca contra el clip decontacto. Retire el clip de contactodesde el iPhone.

Paso 6Use la pestaña de plástico para

levantar suavemente la batería del

iPhone, figura 6. Tenga cuidado alquitar la batería con la lengüeta deplástico.

En algunas unidades, Apple uti-liza una cantidad excesiva de pega-mento, lo que hace prácticamenteimposible quitar la batería de estamanera. Si este es el caso, se puedeutilizar uña metálica tipo espátula(tener un cuidado especial mientrasse realiza esta operación).

Retire la batería. Antes de volvera conectar el conector de la batería,asegúrese de que la presión de con-tacto (en rojo, en la figura 7) estábien situado al lado del conector dela batería.

Antes de volver a montar, asegú-rese de limpiar todos los puntos decontacto de metal a metal en la pre-sión de contacto, así como su puntode contacto en el panel trasero conun limpiavidrios como desengra-sante. Tenga en cuenta que los quí-micos en sus dedos (por la transpira-ción) tienen el potencial de causarproblemas de interferencia.

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Reparando un iPhone 4CAMBIO DEL MOTOR VIBRADOR

Veremos los pasos a seguir para desar-mar un iPhone 4 con el objeto de reem-plazar el motor que permite la función“vibrador” de dicho equipo. Para másinformación y videos ilustrativos puededirigirse a www.ifixit.com.

Por: Ing. Horacio D. Vallejoe-mail: [email protected]

Tec Repa - vibra iPhione 4.qxd 26/9/11 13:54 Página 77

Paso 7 Retire los dos tornillos que suje-

tan el vibrador a la estructurainterna: uno es de 6 mm Phillips y elotro es de 1,4 mm Phillips, figura 8.

Paso 8Retire con cuidado el motor de

su compartimento y reemplácelo poruna unidad en buen estado, si noconsigue una unidad original, puede

emplear un sustituto de un teléfonosimilar.

Para volver a montar el disposi-tivo, siga estas instrucciones enorden inverso.

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Tabla 1

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S E C C I O N . D E L . L E C T O R

Pregunta 1: ¿Cuál es la definición quese tiene con blu-ray y cuál es la diferenciacon DVD?

Ernesto A. Selas.Respuesta: El DVD es capaz de dar

una resolución de 720x480 en NTSC o720x576 en PAL, lo que es ampliamentesuperado por la capacidad de alta definiciónofrecida por el Blu-ray, que es de 1920x1080(1080p). Blu-ray era el formato utilizado porlos estudios de cine y TV para archivar susproducciones por ser el de mayor resolución;

luego se exportaba a archivos con la defini-ción que se quisiera usar. Esto ya no esnecesario, ya que las pantallas planas sue-len traer esta definición y cuando se transmi-te en FULL HDTV se emplea esta resolu-ción.

Pregunta 2: Hola, compré las 3 revistasdel Club sobre electrónica automotor y arméla interfaz con PIC. Me costó cargar el pro-grama porque con el ICProg no pude progra-mar el microcontrolador, pero al final lo logré.Ahora tengo un problema: ¿cómo puedosaber para que autos me sirve esta interfaz?Yo uso el programa Scan Master ELM y enalgunos modelos conecta y en otros no.

Raúl Altamira.Respuesta: Si al PIC le cargó el progra-

ma que sugerimos en el libro, entonces esmultimarca y multiprotocolo, es decir, podráconectar con cualquier vehículo con OBD II.Ahora bien, el programa ScanMaster-ELMes una interfaz gráfica y, para algunos vehí-culos no sirve. De hecho, para autos marcaALFA, OPEL y WV posee una pestaña espe-cial de conexión. Es decir, si el auto tiene elconector OBD II y es a gasolina, podrá usaresta interfaz con cualquier PC, luego, segúnel modelo de auto, deberá emplear distintasinterfaces gráficas en lugar del ScanMaster-ELM como ser, Scan Tool, OBDII Scan, etc.Ahora bien, es probable que el vehículotenga en su ECU algún tipo de restricciónque sólo permita conectarse con algún equi-

po “autorizado” por el fabricante. En esecaso, a la ECU hay que quitarle la interrup-ción y eso se hace mediante la aplicación deuna tensión en algún punto del micro de laECU, a ese procedimiento se le denomina“test point” o “PIN” y hay bases de datoscomo “Autodata” o “Tolerance Data” queindican dónde está dicho punto. Es fácilsaber cuándo no conecta porque el progra-ma (interfaz gráfica) no es el correcto o por-que la ECU tiene algún tipo de protección,en los libros que usted posee se dice cómose puede dar cuenta. Gracias.

Pregunta 3: Quisiera saber qué capa-cidades voy a tener si estudio IngenieríaMecatrónica, porque en mi localidad sepuede estudiar esta carrera pero no sé sitiene que ver o no con las nuevas tecnolo-gías.

Luis Alberto Alvarado.Respuesta: Se trata de una nueva

carrera que trata de abarcar diferentesramas de ingeniería y, en principio, “apunta aser la carrera tecnológica más atractiva paralos próximos años”. La mecatrónica combinala mecánica de precisión, la electrónica, lainformática y los sistemas de control. Suprincipal propósito es el análisis y diseño deproductos y de procesos de manufacturaautomatizados razón por la cual, me inclinoa pensar que es la más apropiada para losque están interesados en el estudio de lasnuevas tecnologías.

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