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EDICION ARGENTINA - Nº 257 Director Ing. Horacio D. Vallejo Jefe de Redacción Ing. Horacio D. Vallejo Producción José María Nieves Columnistas: Federico Prado Luis Horacio Rodríguez Peter Parker Juan Pablo Matute En este número:

Ing. Alberto Picerno Ing. Ismael Cervantes de Anda Enrique Célis José Luis Hernandez Aguilar Ing. Luis Roberto Rodríguez EDITORIAL QUARK S.R.L. Propietaria de los derechos en castellano de la publicación mensual SABER ELECTRONICA Herrera 761 (1295) Capital Federal T.E. 4301-8804 Administración y Negocios Teresa C. Jara Staff Olga Vargas Hilda Jara Liliana Teresa Vallejo Mariela Vallejo Diego Vallejo Ramón Miño Ing. Mario Lisofsky Fabian Nieves Sistemas: Paula Mariana Vidal Red y Computadoras: Raúl Romero Video y Animaciones: Fernando Fernández Legales: Fernando Flores Contaduría: Fernando Ducach Técnica y Desarrollo de Prototipos: Alfredo Armando Flores Atención al Cliente Alejandro Vallejo [email protected] Internet: www.webelectronica.com.ar Club SE: Luis Leguizamón Editorial Quark SRL Herrera 761 (1295) - Capital Federal www.webelectronica.com.ar La Editorial no se responsabiliza por el contenido de las notas firmadas. Todos los productos o marcas que se mencionan son a los efectos de prestar un servicio al lector, y no entrañan responsabilidad de nuestra parte. Está prohibida la reproducción total o parcial del material contenido en esta revista, así como la industrialización y/o comercialización de los aparatos o ideas que aparecen en los mencionados textos, bajo pena de sanciones legales, salvo mediante autorización por escrito de la Editorial. Tirada de esta edición: 12.000 ejemplares.

DEL DIRECTOR AL LECTOR ¡LA UNION HACE A LA FUERZA! Bien, amigos de Saber Electrónica, nos encontramos nuevamente en las páginas de nuestra revista pre d i l e c t a para compartir las novedades del mundo de la electrónica. Si Ud. lleva unos años en la electrónica, re c o rdará que hasta poco se editaban en América varias revistas que se distribuían en d i f e rentes países de la región: Radio Gráfica, Electrónica Práctica, Electrónica y Telecomunicaciones, Electrónica y Computadoras (Cekit), Electrónica y Servicio y nuestra querida Saber Electrónica son algunas de ellas. También teníamos la oportunidad de “leer” títulos procedentes de España, tales como Elector, Nueva Electrónica, Resistor, etc. En la actualidad, si Ud. va a un kiosco de cualquier ciudad de habla hispana, de cualquier país de nuestro Continente y pide una revista de Electrónica, difícilmente vaya a conseguir una gran oferta… Saber Electrónica es la única “que queda” de distribución en toda América ¿los motivos? económicos, culturales… es difícil precisar una razón. El avance de Internet en nuestros hogares permite encontrar bibliografía en cualquier horario y de cualquier índole pero, además, el aumento sostenido en el precio del papel, los costos de distribución y los bajos ingresos en materia de publicidad son razones más que suficientes como para pensar que la publicación de una revista de Electrónica no resulte rentable. Sin embargo, sabemos que la lectura de una revista educativa y de actualidad en materia técnica es insustituíble y por eso quienes hacemos Saber Electrónica redoblamos esfuerzos para que nuestra querida revista siga llegando todos los meses a sus manos y como parte de nuestras acciones, estamos realizando acuerdos con revistas líderes del sector y por ello queremos darle la bienvenida a Electrónica y Servicio (México) y Nueva Electrónica (España) como publicaciones colaboradoras de Saber Electrónica. Desde este mes, los lectores de Saber Electrónica y la gran comunidad que se comunica a través de webelectronica tendrán la posibilidad de “disfrutar” de estas dos publicaciones, ya sea a través de artículos que iremos publicando, acercándole los kits, libros, videos y demás productos de ellos, en la coedición de determinadas obras, etc. Creemos que de esta manera estaremos dándole a toda la comunidad electrónica de habla hispana la posibilidad de contar con más información y servicios que de otra manera sería imposible tener ya que estamos convencidos que ¡La Unión Hace a la Fuerza!. Hasta la Próxima!!! Ing. Horacio D. Vallejo

SABER

EDICION ARGENTINA

ELECTRONICA

Año 22 - Nº 257 DICIEMBRE 2008

Ya Ya está está en en Internet Internet el el primer primer portal portal de de electrónica electrónica interactivo. interactivo. Visítenos Visítenos en en la la web, web, yy obtenga obtenga información informacióngratis gratiseeinnumerables innumerablesbeneficios. beneficios.

www.webelectronica.com.ar www.webelectronica.com.ar SECCIONES FIJAS Sección del Lector

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ARTICULO DE TAPA La electrónica de las computadoras

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MONTAJES Osciloscopio de radiofrecuencia Implementación de temporizadores con PIC Semáforo sencillo Alarma antirrobo de seguridad Teclado de seguridad con traba Implementación de convertidores análogico/digitales con PICAXE-28

18 26 44 55 56 57

SERVICE Curso de funcionamiento, mantenimiento y reparación de amplificadores de audio digitales - Lección 7 Proyecto de un amplificador PWM. La sección de fuentes

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CUADERNO DEL TECNICO REPARADOR Técnicas de liberación de celulares. Liberación de teléfonos celulares de tecnología ODM. Ejemplo: Motorola W220 sin cajas ni cables especiales

49

EL LIBRO DEL MES Proyectos con microcontroladores PIC. Fundamentos, diseño y programación

63

MANTENIMIENTO DE COMPUTADORAS Discos duros. La evolución del soporte por excelencia

68

MICROCONTROLADORES Uso de los temporizadores en los microcontroladores AVR de ATMEL

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AUTO ELECTRICO El sistema TURBO o turbocargador

Distribución en Capital Carlos Cancellaro e Hijos SH Gutenberg 3258 - Cap. 4301-4942

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

I m p res ión: Publimp rent S.A. - Cónd or 1785 - Bs. As. - Arg e n t i n a

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Uruguay RODESOL SA Ciudadela 1416 - Montevideo 901-1184

Publicación adherida a la Asociación Argentina de Editores de Revistas

ARTÍCULO

DE

TAPA

La Electrónica de las

Computadoras

Es muy común que un amigo o un vecino nos diga que su computadora es de mar ca XX con “Pentium IV” o Core Duo, o que el equipo tiene 1GB de memoria, o que el técnico le dijo que “se murió la placa madre”. Lo curioso es que uno no tiene ni idea de lo que están ha blando y, por ende, no puede dis cernir sobre la capacidad de su equipo. Además, los electrónicos generalmente hablamos de Mot herboard, BIOS, CMOS, MBR, POST, etc. pero muchas veces no sabemos bien cómo hace una PC para “arrancar” o cargar el siste ma operativo. Una computadora, un teléfono celular o cualquier otro dispositivo informático en esencia son iguales… todos poseen una CPU, todos tienen una pantalla, todos poseen un teclado y también puertos para comunicarse con el exterior. La computadora personal requiere de un programa de arranque o buteo… el teléfono celular también, la computadora posee un sistema operativo y en función de él será la imagen mos trada en la pantalla y/o las características del equipo… Si quiero abrir un archivo “.doc” en una PC y no posee instalado el office, no lo voy a poder abrir, en el teléfono celular si quiero reproducir un sonido MP3 pero el móvil no posee instalado el reproductor, entonces no lo po drá ejecutar. Con esto queremos significar que para los electrónicos resulta fundamental co nocer qué cosas posee una computadora por dentro y qué secuencias se siguen durante el arranque ya que este conocimiento nos permitirá entender el funcionamiento de otros equi pos informáticos. En esta nota explicaremos cómo es el arranque de una computadora per sonaL y qué elementos posee dicha PC. Informe de: Ing. Horacio D. Vallejo e-mail: [email protected]

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Artículo de Tapa Figura 1

Introducción La mayoría de los usuarios de computadoras personales, mundialmente conocidas como PCs (o compatibles), desconocen qué elementos posee el equipo y cuál es el mantenimiento básico que se les debe dar. Este desconocimiento suele traer aparejado severos trastornos como ser el hecho de no poder manejar el equipo cuando existe un conector flojo o no poder emplear un programa porque no hay memoria suficiente. El presente texto constituye una guía básica para el mantenimiento y la comprensión de las computadoras personales de la familia PC. Como tal, ha sido preparado para facilitar la solución de problemas comunes de estas máquinas, para lo cual no hace falta que posean conocimientos profundos o una amplia experiencia en el área. Cabe señalar que para la comprensión,de esta nota, no es necesario poseer conocimientos previos, simplemente “saber” conectar y prender una computadora, luego sabrá por qué es necesario tener más memoria RAM para ejecutar programas con cierta facilidad, por qué un procesador Duo es mucho más veloz que los primeros microprocesadores de IBM o cuál es la ventaja de tener más espacio en disco rígido. Definición de Computadora Una computadora es una máquina diseñada para procesar información, de acuerdo a un conjunto de instrucciones llamado programa. Hay otros aparatos electrónicos que procesan información de acuerdo a una serie de actividades predeterminadas en sus diseño. Por ejemplo, la videograbadora (qué viejo suena ¿no?) es una máquina que recupera la información grabada en la cinta magnética, la procesa

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ya convertida en una señal eléctrica y la envía al televisor, donde se despliega en forma de imágenes y sonidos. ¿Cuál es, entonces, la diferencia entre este aparato y la computadora? La principal y más importante diferencia reside en que la videograbadora es una máquina construida para un propósito determinado, es decir, sus funciones están claramente estipuladas y no pueden ser alteradas más allá de un límite. En cambio, una computadora es una máquina de propósito general, porque su función concreta sí puede modificarse con sólo intercambiar el programa. Usted sabe que la misma computadora sirve para llevar la correspondencia de la empresa, calcular las nóminas o salarios, controlar inventarios, jugar, etc. Cabe entonces plantearse una pregunta: ¿de qué depende que una misma máquina pueda ser tan flexible como pa ra utilizarla en aplicaciones tan variadas, sin requerir de adaptación aparente?... Ya lo mencionamos, depende del programa que ejecute en determinado momento. Conceptualmente, una computadora puede ser dividida en tres secciones principales: 1) Unidad de sistema - Es el bloque en el que se rea liza la mayor parte del trabajo de cómputo. En su interior se localiza la tarjeta principal o tarjeta madre, a la que van conectadas las tarjetas de interfase para la comuni cación con los dispositivos de almacenamiento (que también van en su interior) y los periféricos. 2) Periféricos de entrada de datos - Son aquellos ele mentos mediante los que el usuario se comunica con la unidad de sistema e introduce datos e instrucciones. Los más importantes son el teclado y el mouse. 3) Periféricos de salida de datos - Son aquellos dis -

Artículo de Tapa positivos que permiten al usuario recibir de manera concreta los re sultados del proceso informático, como son el monitor y la impreso ra.

Figura 2

A esta organización por bloques o módulos que dependen y se conectan a un bloque principal, la tarjeta madre, se la conoce como arquitectura modular, concepto de ingeniería revolucionario y muy poderoso que toma forma a nivel de estándar con el modelo PC de IBM, según explicaremos más adelante. Todo usuario de una computadora lógicamente conoce los pasos a seguir para ponerlo en funcionamiento, pero no todos conocen cómo funciona, ni pueden identificar su configuración interna,; es decir, las piezas y dispositivos principales que se encuentran alojados en el interior del gabinete de protección, los que se pueden apreciar en la figura 1. Aquél que está acostumbrado a trabajar con una PC sabe perfectamente cuáles son los elementos principales que la construyen, los que podemos clasificar en:

se debe preguntar directamente al vendedor, en el caso de adquirir uno nuevo, cuáles son las características principales de configuración como, por ejemplo: tipo de microprocesador y su velocidad o frecuencia de trabajo en Gigahertz (GHz), cantidad de memoria RAM en Megabytes (MB) o en Gigabyte GB y si permite su posterior ampliación, capacidad del disco duro en GB y si perCPU o gabinete con sus componentes de interac - mite también su posterior sustitución por otro de mayor ción con el usuario: disquetera (ya en desuso), unida - capacidad de almacenamiento de datos en caso que sea necesario, así como el tipo de placa gráfica que utides ópticas (lector y/o grabador de CD /DVD), etc. liza y el sistema multimedia. Teclado Monitor Parlantes Funcionamiento de la Computadora Mouse o ratón Ahora bien, por la apariencia de la PC no se puede saber cuáles son sus características, ni siquiera un especialista puede diferenciar una computadora más potente que otra solamente por su aspecto externo. Las características dependen de los elementos que tenga la PC instalados interiormente ya sea en la placa madre, cuyas características no se reconocen a simple vista, (a no ser que la persona sea un entendido en la materia y pueda interpretar los datos que tienen inscritos exteriormente los dispositivos) o hasta en la fuente de alimentación. Si la computadora es de alguna marca reconocida, la alternativa más práctica para conocer sus datos técnicos es consultar el manual de instrucciones, pero en general muchos equipos son “armados” casi artesanalmente o el montador va cambiando de elementos en función de lo que encuentra en el mercado por lo cual

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Supongamos que Ud. ya sabe qué tiene una computadora por dentro (si no lo sabe, salte esta parte de la nota y lea primero “Cómo es una Computadora por Dentro”). Vamos a explicar qué ocurre dentro de la computadora desde el momento en que la encendemos o ponemos en funcionamiento, para ello haremos referencia a los elementos de la figura 2. Cuando conectamos y prendemos la PC, la corriente eléctrica (1) llega al a la fuente de alimentación donde se generan todas las tensiones que alimentarán a los distintos dispositivos y componentes (2). Esta fuente distribuye la energía con diferentes tensiones a través de un conector que se conecta a la placa madre (incluyendo el microprocesador o CPU (4)) y a otros elementos (disco rígido, lector – grabador de CD y DVD, etc.). Inmediatamente que el microprocesador recibe corriente, envía una orden al

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Artículo de Tapa chip de la memoria ROM del BIOS (5) (Basic Input/Out put System – Sistema básico de entrada/salida), donde se encuentran grabadas las instrucciones de “qué es lo que debe hacer el equipo cuando se enciende”, nos referimos a las rutinas del POST (Power-On Self-Test – Autocomprobación diagnóstica de encendido) o programa de arranque. Si no existiera el sistema BIOS conteniendo ese conjunto de instrucciones grabadas en su memoria, el sistema informático de la computadora no podría cargar en la memoria RAM los archivos del Sistema Operativo requeridos para comenzar el arranque y permitir que se puedan utilizar el resto de los programas instalados. Es decir, para que la computadora arranque debe haber un sistema de arranque o sistema de buteo (boot) que se encuentra en la memoria que denominamos BIOS, pero antes de “arrancar” primero revisa si en el hardware está todo bien. Una vez que el BIOS recibe la orden del microprocesador, el POST comienza a ejecutar un programa de diagnóstico para comprobar si la tarjeta de vídeo (6), la memoria RAM (7), las unidades de discos (disquetera si la tiene, disco duro (8), reproductor y/o grabador de CD o DVD), el teclado, el ratón y otros dispositivos de hardware conectados a la PC, se encuentran en condiciones de funcionar correctamente. Cuando el BIOS no puede detectar correctamente un determinado dispositivo que entiende que está instalado o si detecta fallos en alguno de ellos, se oirán una serie sonidos en forma de “beeps” o pitidos y hasta es probable que aparezcan, en la pantalla del monitor, mensajes de error indicando que hay problemas. En caso de que el BIOS no detecte nada anormal durante la revisión, se dirigirá al sector de buteo (sector de arranque del disco duro) para proseguir con la secuencia de encendido o arranque de la computadora. Durante el chequeo previo, el BIOS va mostrando en la pantalla del monitor diferentes informaciones con textos en letras blancas y fondo negro. Cuando se hace la verificación de la memoria RAM, en la pantalla o monitor de la PC se muestra la cantidad de bytes que va comprobando y, si no hay ningún fallo, la cifra que aparece al final de la operación coincidirá con la cantidad total de megabytes instalada y disponible en memoria RAM que tiene la computadora para procesar información. Durante el resto del proceso de revisión el POST muestra también, en el monitor, un listado con la relación de los dispositivos de almacenamiento masivo de datos que tiene instalados y que han sido comprobados como, por ejemplo, el disco duro y el lector/grabador de CD o DVD, etc. Cualquier error que encuentre el BIOS durante el

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proceso de chequeo se clasifica como “no grave” o como “grave”. Si el error no es grave el BIOS sólo muestra algún mensaje de texto o sonidos de “beep” sin que el proceso de arranque y carga del Sistema Operativo se vea afectado. Si detecta un error grave, el proceso se detiene y la PC se quedará bloqueada (se colgó la computadora). En ese caso lo más probable es que exista algún dispositivo de hardware que no funcione bien, por lo que será necesario revisarlo, repararlo o sustituirlo. Hasta la aparición de los lectores de CDs, el programa POST de la BIOS se dirigía primero a buscar el sistema operativo en la disquetera, luego, ya con el disco rígido instalado primero buscaba en la disquetera y si no lo encontraba allí, pasaba entonces a buscarlo en el disco duro. Hoy, como es probable que ni siquiera haya disquetera, directamente va a buscar al disco rígido. Para explicar mejor lo que estamos diciendo, cuando aparecieron las primeras computadoras personales no existían todavía los discos duros, por lo que tanto el sistema operativo como los programas de usuarios había que cargarlos en la memoria RAM a partir de un disquete que se colocaba en la disquetera. Cuando surgió el disco duro y no existían todavía los CDs, los programas se continuaron introduciendo en el ordenador a través de la disquetera para grabarlos de forma permanente en el disco duro, para lo que era necesario utilizar, en la mayoría de los casos, más de un disquete para instalar un solo programa completo. Si al apagar esos antiguos equipos se había quedado por olvido algún disquete de datos introducido en la disquetera, al encender de nuevo el equipo el proceso de inicialización se detenía a los pocos segundos, porque el BIOS al leer el contenido de ese disquete encontraba otro tipo de datos y no el sistema operativo. Entonces, había que extraer el disquete de la disquetera y oprimir cualquier tecla en el teclado para que la rutina de arranque pueda continuar. De inmediato el BIOS continuaba la búsqueda, dirigiéndose al disco duro, lugar donde se encontraba y encontramos grabado todavía el sistema operativo. Cuando el BIOS termina de chequear las condiciones de funcionamiento de los diferentes dispositivos de la computadora, si no encuentra nada anormal, continúa el proceso de buteo o “booting” (secuencia de instrucciones de inicialización o de arranque del ordenador), cuya información se encuentra grabada en una pequeña memoria ROM denominada CMOS (Complementary Metal-Oxide Semiconductor – Semiconductor de óxidometal complementario). Para comenzar el proceso de inicialización, el BIOS localiza primeramente la información de configuración del CMOS que contiene, entre otros datos, la fecha y la hora actualizada, la configuración de los puertos, los pa-

La Electrónica de las Computadoras rámetros o características del disco rígido y la secuencia de inicialización o arranque de la computadora. Esta rutina (quizá la más importante) le indica al BIOS el orden de búsqueda en los discos rígidos para encontrar en cuál de ellos se encuentra el Sistema Operativo, sin el cual la PC no podría ejecutar ninguna función. Entre los sistemas operativos más comúnmente utilizados hoy en día en las computadoras personales o PC se encuentra el Windows (de Microsoft), el Linux (de código abierto) y el Mac-OS (Macintosh Operating System - sistema operativo Macintosh), que emplean los ordenadores Apple. En las computadoras personales actuales, el BIOS está programado para que el POST se dirija primero a buscar el “boot sector” o sector de arranque al disco duro. En el primer sector físico del disco duro (correspondiente también al sector de arranque) se encuentra grabado el MBR (Master Boot Record - Registro Maestro de Arranque) o “boot record”, que contiene las instrucciones necesarias que permiten realizar el proceso de carga en la memoria RAM de una parte de los ficheros del sistema operativo que se encuentra grabado en la partición activa del disco duro y que permite iniciar el proceso de carga. El disco duro puede tener una sola partición activa, coincidente con la unidad “C:/”, que es donde se encuentra localizado el sistema operativo. No obstante, de acuerdo a como lo haya decidido el usuario, un mismo disco duro puede estar dividido en dos o más particiones, e incluso tener un sistema operativo diferente en cada una de esas particiones (nunca dos sistemas operativos en una misma partición). Por ejemplo, en la computadora que utilizo para dictar seminarios actualmente tengo 4 particiones que selecciono al momento de arranque en función de la actividad que deba realizar. Cabe mencionar que, en este caso, poseo licencia para utilizar los sistemas operativos instalados que así lo requieren. En Windows XP, después que el MBR comienza el proceso de carga, el programa del sector de arranque ejecuta las instrucciones de inicialización o de arranque para el microprocesador, las de la BPD (BIOS Parame ter Block - Bloque de Parámetros del BIOS) y las del código que permite poner en ejecución los ficheros correspondientes al sistema operativo. En el caso de Windows 2000 y Windows XP el fichero que asume la función de cargador del sistema se denomina NTLDR (NT Loader - Cargador NT). Ese fichero carga los controles básicos de los dispositivos y ejecuta también los ficheros ntdetec.com, boot.in y bootsect.dos hasta que el sistema operativo Windows XP queda cargado. Una vez que el sistema se pone en funcionamiento, NTLDR carga los ficheros ntoskenl.exe y

hall.dll, cuya función es mostrar las ventanas de Windows. En Windows 95 y 98, la secuencia de inicialización está basada en el primer Sistema Operativo que comercializó Microsoft: el MS-DOS. En esos sistemas operativos, finalizado el cheque previo del POST del BIOS, el Bootstrap Loader localiza el MBR, que carga el fichero io.sys para la correspondiente versión de Windows. Este fichero chequea los parámetros de configuración del sistema contenidos en config.sys y carga el archivo msdos.sys, chequea su información y pone en funcionamiento el sistema operativo. En algunos casos io.sys también ejecuta el fichero command.com y éste, a su vez, a autoexec.bat. Una vez que se ha cargado el sistema operativo, la computadora ya puede funcionar en estrecha relación con el microprocesador, obedeciendo las órdenes procedente de los programas de aplicaciones o software que emplean los usuarios como por ejemplo: gestionador de correo electrónico, procesador o editor de texto, hoja de cálculo, base de datos, programas multimedia, etc. Una vez cargado, el sistema operativo maneja o controla al microprocesador, la memoria RAM, los programas o software que se ejecutan, los diferentes dispositivos conectados a la PC, el almacenamiento de datos y la interacción entre el micro y el exterior.

La Computadora por Dentro Generalmente todas las PCs o computadoras personales tienen instalados en su placa madre los mismos dispositivos, pero con diferentes características de capacidad y velocidad de procesamiento de datos, lo que hace que puedan realizar las operaciones con mayor o menor rapidez y permitan trabajar con más o menos aplicaciones (programas) abiertos simultáneamente. Al abrir la tapa lateral o quitar el gabinete de la CPU nos encontraremos con una placa de mayores dimensiones que las restantes denominada placa madre o “mother board”. En ella se colocan los denominados “periféricos”, ya sea directamente o por medio de tarjetas específicas con sus conectores. Los periféricos más reconocidos son la disquetera para discos de 3,5 pulgadas (ya ni existen en las computadoras actuales), el lector/grabador de CDs y DVDs, el monitor, el teclado, el ratón, la impresora, los parlante o bocinas, etc. En la figura 3 podemos observar una computadora personal de mesa moderna, con la cubierta protectora lateral abierta. Posee un CPU tipo Dual-Core de 2,7GHz. En dicha figura, las referencias son las siguientes:

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Artículo de Tapa Figura 3

1) Lector y grabador de CDs y DVDs. 2) Ventilador del procesador Dual-Core. 3) Disco duro Serial ATA. 4) Fuente de alimentación. 5) Placa madre. 6) Placa de video. Elementos de la Placa Madre El microprocesador es el cerebro de la computadora y la placa madre es la columna vertebral, donde están conectados todos los demás elementos. De ella dependen todos los demás componentes y, por lo tanto, el rendimiento global del equipo. Físicamente, se trata de una “tarjeta” de material sintético, sobre la cual existe un circuito electrónico que conecta diversos elementos que se encuentran anclados sobre ella; en la figura 4 podemos observar cuáles son los principales elementos que podemos destacar de dicha placa. El Microprocesador La Unidad Central de Proceso, microprocesador, o simplemente “procesador”, constituye el “cerebro” o par-

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te “inteligente” de todo el sistema informático. En líneas generales su misión es supervisar todas las funciones que realiza la computadora, comparar el resultado de las operaciones, incluyendo las matemáticas, y seguir las instrucciones contenidas en los programas que se ejecutan. Los procesadores pueden clasificarse en función de los bits que posee cada palabra que es capaz de manejar (microprocesadores de 8 bits, de 16, 32, 64 o 128) y por la velocidad de trabajo. Entre los procesadores de gama baja más empleados se encuentran el Celeron, de INTEL y el Sempron (sucesor del Duron) de AMD. Entre los de gama alta y, por tanto, más rápidos y costosos, se encuentran el Pentium, de INTEL y el Athlon de AMD. Actualmente tanto Intel como AMD producen también procesadores de doble núcleo (Dual-Core) y de cuádruple núcleo (Cuad-Core), que permiten realizar multitareas con mucha más rapidez y eficiencia que las que permitían hacer los anteriores procesadores de un solo núcleo. En la figura 5 se pueden observar algunos de los microprocesadores más comunes. Una característica fundamental que distingue a los microprocesadores es su velocidad de trabajo (frecuen-

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Figura 4 cia de operación), que en la actualidad supera el Gigahertz (GHz). Mientras más alta sea la frecuencia del microprocesador, mayor será la cantidad de operaciones por segundo que podrá realizar el ordenador. Memoria La memoria es el dispositivo que almacena los datos que procesa la computadora y que guarda la información de lo que debe hacer el equipo. Físicamente una

memoria está constituida por circuitos integrados colocados en una oblea de silicio (figura 6). Podemos imaginar a la memoria de una computadora como a una estantería donde colocamos cosas que vamos a ir usando en un trabajo. Si la estantería se llena, deberemos desocuparla, colocar todas las cosas en otro lugar para disponer del espacio necesario para colocar las cosas nuevas. Luego tendremos que sacar estas cosas para poder acomodar otras. Si el sistema Figura 6

Figura 5

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Artículo de Tapa Figura 7

BIOS Caché Virtual RAM. (Random Access Memory – Memoria de acce so aleatorio). Constituye la memoria principal de trabajo. En ella se carga parte del sistema operativo instantes después que ponemos en marcha a la computadora. En este dispositivo se cargan también todos los programas que ejecutamos para trabajar con ellos (Office, Outlook, Photoshop, etc.), el archivo o los archivos con los cuales nos encontramos trabajando en un momento dado, así como también los que abrimos para verlos o modificarlos. La RAM es una memoria volátil, es decir, que todo el contenido que tiene transitoriamente almacenado se borra o se pierde cuando se ejecuta el “reset” o se apaga la PC, se provee en packs enchufables dentro de la placa madre (figura 8).

(computadora) tiene poca memoria, se pierde tiempo volcando datos de la memoria al disco rígido y del disco a la memoria, además de acortar la vida útil del disco rígido. Los módulos de memoria son plaquetas de circuito que se pueden insertar en las ranuras o slots que disponen las placas madres o motherboards de una PC (figura 7). Las memorias son un espacio de almacenamiento de datos temporarios que se necesitan para hacer cálculos, procesos, etc. Se dice que la memoria es el cuello de botella de un sistema porque por más rápido que sea el microprocesador si disponemos de poca memoria, o ésta es lenta, todo el proceso se enlentece. La marca de la memoria es muy importante. Una memoria de fabricación dudosa puede estar bajando el rendimiento de nuestro equipo sin que nos demos cuenta de que es ella la culpable. Por esto se recomienda elegir memorias de marca reconocida. Las memorias están construidas con chips que son muy sensibles a las descargas electrostáticas las cuales los pueden quemar en todo o en parte y producir un mal funcionamiento. La electrostática es esa electricidad que adquirimos cuando caminamos sobre alfombras y luego sentimos la descarga al tocar un picaporte metálico, por ejemplo. Para evitar que las memorias se dañen con descargas de este tipo existen unas bolsitas antiestática que suelen ser metalizadas, con tramado negro o de otro tipo. Antes de tomar una memoria con las manos se debe tocar un elemento metálico o utilizar una pulsera metálica conectada a una descarga a tierra. El ordenador, para trabajar, utiliza varios tipos de memorias, como son: RAM ROM

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BIOS. (Basic Input/Output System – Sistema Básico de Entrada/Salida) Se trata de una memoria ROM (Read Only Memory – Memoria de sólo lectura) que es un tipo de memoria permanente que contiene grabada instrucciones que no cambian y que el ordenador necesita para trabajar. La BIOS contiene grabadas las instrucciones POST (Power-On Self Test - Autocomprobación de arranque o encendido) que controla la secuencia de revisión de los dispositivos del ordenador y proporciona la puesta en marcha e inicialización del programa del sistema operativo cuando lo encendemos. La figura 9 muestra una memoria BIOS instalada en una placa madre. Caché. Es un tipo de memoria muy rápida donde se van almacenando datos de los programas en ejecución que el microprocesador necesita utilizar reiteradamente mien-

Figura 8

La Electrónica de las Computadoras Figura 9

cuencia suficiente para mejorar el desempeño de una PC. Las instrucciones de programas a menudo se encuentran en la memoria caché. Con frecuencia, los programas piden a la computadora que haga la misma operación de manera repetida hasta que se cumpla una condición particular. La figura 10 muestra el aspecto de una memoria caché

tras estamos trabajando con el ordenador, aliviando así el trabajo de la memoria RAM. El ordenador trabaja con tres tipos de memorias caché: de nivel 1, de nivel 2 y de nivel 3. Mover datos entre la Memoria RAM y los registros de la CPU es una de las operaciones que debe desempeñar una CPU que consumen más tiempos, simplemente porque la Memoria RAM es mucho más lenta que la CPU. La memoria caché, que soluciona parte de este problema, es similar a la Memoria RAM, excepto que es muy rápida comparada con la memoria normal, y se usa en forma diferente. Cuando un programa está corriendo y la CPU necesita leer datos o instrucciones desde la RAM, la CPU verifica primero para ver si los datos están en la memoria caché. Si los datos que necesita no están ahí, lee los datos desde la RAM a sus registros, pero también carga una copia de los datos en la memoria caché. La siguiente vez que la CPU necesite los mismos datos, los encontrará en la memoria caché y ahorrará el tiempo necesario para cargar los datos desde la RAM. Conociendo el tamaño de la mayor parte de los programas y muchos archivos de datos, podrás pensar que las probabilidades de que la CPU encuentre los datos que necesita en la memoria caché son pequeñas, pero en realidad encuentra los datos que necesita con la freFigura 10

Virtual. Esta memoria físicamente no está constituida por un chip de silicio como las que se han relacionado anteriormente, sino que es un archivo o fichero de paginación o intercambio, que en Windows 95, 98 y Me se denominaba “win386.swp, mientras que en Windows 2000 y XP se denomina “pagefile.sys”. Este es un fichero oculto, que se regenera en el disco duro cada vez que se pone en funcionamiento la PC como apoyo a la memoria RAM. Cuando la capacidad de la RAM no es suficiente para mantener en un momento determinado varios programas abiertos y funcionando de forma simultánea, la memoria virtual asume parte de esas funciones.

Controladoras Las controladoras de uso más generalizado son la IDE y la EIDE, mientras que la más profesional y, por tanto, más costosa es la SCSI. IDE. (Integrated Drive Electronics – Electrónica inte grada en la unidad). Se trata de un zócalo o conector destinado a colocar dispositivos que utilizan la controladora IDE, como la disquetera de discos flexibles de 3.5 pulgadas (ya en desuso), los discos rígidos (figura 11) y los lectores-grabadores de CDs y/o DVDs. La placa madre posee dos conectores IDE, que permiten instalar dos dispositivos de este tipo a cada uno de ellos por medio de un cable plano de 40 hilos. En las computadoras actuales esta controladora se ha sustituido por la EIDE (Enhanced IDE - IDE Mejorada), que permite el uso de Figura 11

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Artículo de Tapa dispositivos Serial ATA (Serial Advanced Technology At tachment - Conexión de Tecnología Avanzada Serie) como, por ejemplo, discos rígidos fabricados específicamente para esta tecnología, cuya tasa de transferencia de datos es mucho mayor que la que permitían los anteriores de tecnología ATA. SCSI. (Small Computer System Interface – Sistema de interfaz para pequeños ordenadores). Es una controladora de uso profesional para disqueteras, unidades lectoras/grabadoras de CDs /DVDs y discos duros de tecnología SCSI, que permite transferir y recuperar datos a gran velocidad. Este tipo de controladora es más confiable que la IDE o la EIDE y permite instalar hasta siete dispositivos también SCSI. Ni la controladora SCSI (figura 12), ni los dispositivos preparados para utilizar esta tecnología se encuentran normalmente en las computadoras de escritorio, pues su instalación se realiza exclusivamente a solicitud de los clientes que la requieran según el tipo de trabajo que vayan a desempeñar. Por ejemplo, para edición de vídeo digital se recomienda utilizar discos duros SCSI con su correspondiente controladora, en lugar de discos duros para tecnología IDE o EIDE.

Otros Elementos de la Computadora Bus. Así se denominan los conductos o cableado impreso de la placa madre, por donde circulan los datos entre los diferentes dispositivos que se conectan a la misma. Las placas madre de las primeras PC tenían un sólo bus al que se conectaban todos los dispositivos periféricos. En la actualidad las placas madre poseen varios tipos de bus entre los que se encuentra el PCI que es el más importante. Los otros son el bus USB (donde van conectados todos los dispositivos periféricos que admiten ese tipo de conexión) y el Bus IDE dual (donde van conectados el disco duro y el lector/grabador de CDs o DVDs. Zócalos (Slots). Son ranuras de expansión situadas en la placa base donde se enchufan o conectan a presión las tarjetas de interfase de los distintos periféricos (dis-

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Figura 12

tintos hardware) que se instalan en la PC, como por ejemplo: placa gráfica o de vídeo, placa de sonido, placa de red Ethernet, etc. Es probable que encuentre alguna PC viejita que tenga zócalos ISA (vea la figura 13, Industry Standard Arquitecture - Arquitectura Estándar de la Industria) para conectar ciertas placas o tarjetas controladoras de dispositivos. A partir de la aparición del microprocesador Pentium 4 esas ranuras fueron sustituidas por las actuales PCI (Peripheral Component< Interconnect - Interconexión de Componentes Periféricos). Hasta hace poco se utilizaba también la ranura AGP (Advanced Graphic Port - Puerto de Gráficos Avanzados) para la conexión de la tarjeta gráfica a la que se conecta, a su vez, el monitor. Con el avance de los videojuegos y las presentacio-

Figura 13

La Electrónica de las Computadoras Figura 14

recen constantemente, han hecho que la importancia del chipset crezca enormemente. De la calidad y características del chipset dependerán: Obtener el máximo rendimiento del microprocesador. La posibilidad de actualización del equipo. El uso de ciertas tecnologías más avanzadas de me morias y periféricos. En la placa madre existen dos tipos de chipsets (figura 14): 1. El denominado “North Bridge” o Puente Norte, que conecta el microprocesador, la memoria RAM y la tarje ta de vídeo directamente con el Bus PCI. 2. El “South Bridge” o Puente Sur, que conecta el Bus IDE y el Bus USB igualmente con el Bus PCI (figu ra 15).

nes multimedia que requieren una mayor velocidad para la formación de la imagen (rendering) esta ranura se ha ido sustituyendo en los ordenadores más modernos por los slots o ranuras PCI Express x1, x4 y x16 para conectar las actuales tarjetas gráficas. Chipset. El “chipset” es el conjunto de chips o circuitos integrados que se encargan de controlar determinadas funciones del ordenador, como la forma en que interacciona el microprocesador con la memoria o la caché, o el control de los puertos y slots ISA, PCI, PCI-E, AGP, USB, etc. Antiguamente estas funciones eran relativamente sencillas de realizar y el chipset apenas influía en el rendimiento del ordenador, por lo que el chipset era el último elemento al que se concedía importancia a la hora de comprar una placa madre, pero los nuevos procesos, junto con el avance de la tecnologías en materia de memorias, caché y periféricos que aparecen y desapa-

Batería CMOS. Es la fuente de energía eléctrica que mantiene la configuración del sistema de la computadora, así como la fecha y hora actualizada cuando no está conectada a la energía eléctrica o batería de respaldo. Generalmente es una batería redonda y plana, tipo CR 2032, de 3 volt de tensión (figura 16). Puertos. La placa madre suele poseer puertos I/O (Input/Output - Entrada/Salida) de datos para comunicarse con el exterior. En los más antiguos podemos encontrar los puertos paralelo, serie y PS/2 que ya han sido prácticamente sustituidos por puertos USB-2, Firewire, Bluetooth y de rayos infrarrojos (IR) en los ordenadores más actuales (figura 17). Fuente de Alimentación Todas las computadoras cuentan con una fuente (generalmente del tipo conmutada) que suministra co-

Figura 15

Saber Electrónica 15

Artículo de Tapa rriente eléctrica de diferentes tensiones o voltajes para que puedan funcionar los diferentes elementos instalados en la placa base y los dispositivos internos como la disquetera, el disco duro y el lector/grabador de CDs o DVDs. Disco Rígido El disco rígido es el componente utilizado para almacenar los datos de manera permanente, a diferencia de la memoria RAM, que se borra cada vez que se reinicia el ordenador, motivo por el cual a veces se denomina dispositivo de almacenamiento masivo a los discos rígidos. Figura 18 El disco rígido (figura 18) se encuentra conectado a la placa madre por medio del controlador de disco rígido que actúa a su vez como una interfaz entre el procesador y el disco rígido. El controlador de disco rígido administra los discos relacionados con él, interpreta comandos enviados por el procesador y los envía al disco en cuestión. Los discos rígidos generalmente están agrupados por interfaz de la siguiente manera: • IDE • SCSI (Interfaz para siste mas de equipos pequeños) • Serial ATA Cuando apareció la norma USB se lanzaron al mercado carcasas que podían conectar un disco rígido mediante un

Saber Electrónica 16

puerto USB, lo que facilitó la instalación de discos rígidos y aumentó la capacidad de almacenamiento para hacer copias de seguridad. Estos discos se denominan discos rígi-

La Electrónica de las Computadoras dos externos, en oposición a los discos rígidos internos que se encuentran conectados directamente a la placa madre; de todas maneras, son el mismo tipo de discos, con la diferencia de que los discos duros externos se hallan conectados al ordenador mediante una cubierta enchufada a un puerto USB. Un disco rígido está compuesto por varios discos rígidos que pueden ser de metal, vidrio o cerámica, apilados muy juntos entre sí y llamados platos. Los discos giran rápidamente alrededor de un eje (en realidad, a varios miles de revoluciones por minuto) en sentido contrario a las agujas de un reloj. Los datos se almacenan en formato digital, es decir, en forma de ceros y unos (denominados bits). Los discos rígidos contienen millones de estos bits, almacenados muy próximos unos de otros en una delgada capa magnética de unos pocos micrones de espesor, recubierta a su vez por una película protectora. Estos datos pueden leerse y escribirse por medio de cabezales de lectura ubicados a ambos lados de los platos. Estos cabezales son electroimanes que suben y bajan para leer la información o bien escribirla. Los cabezales de lectura se encuentran a sólo unos micrones de la superficie, separados por una capa de aire creada por la rotación de los discos, que genera una rotación de aproximadamente 250km/h. Estos cabezales son móviles y pueden mover hacia los laterales para que las cabezas puedan barrer toda la superficie. Los cabezales se encuentran unidos entre sí y solamente uno de ellos puede leer o escribir en un momento preciso. Se utiliza el término cilindro para hacer referencia a todos los datos almacenados verticalmente en cada uno de los discos. El mecanismo completo de precisión se encuentra Figura 19

dentro de una caja totalmente hermética, debido a que la más mínima partícula puede degradar la superficie del disco. Es por esta razón que los discos rígidos están sellados y muestran la advertencia "Garantía nula si se extrae", ya que únicamente los fabricantes de discos rígidos pueden abrirlos. Los cabezales de lectura/escritura son "inductivos", lo que significa que pueden generar un campo magnético. Los cabezales, al crear campos positivos o negativos, tienden a polarizar la superficie del disco en un área muy diminuta, de modo tal que cuando luego se leen, la inversión de polaridad procede a completar el circuito con el cabezal de lectura. Estos campos luego son transformados mediante un conversor analógico-digital (CAD) en 0 ó 1 para que el ordenador los pueda comprender (figura 19). Los cabezales comienzan a escribir datos comenzando desde el borde del disco (pista 0) y avanzando hacia el centro. Los datos se organizan en círculos concéntricos denominados "pistas", creadas por un formateo de bajo nivel. Las pistas están separadas en zonas (entre dos radios) llamadas sectores, que contienen los datos (por lo menos 512 octetos por sector). Dispositivos de Almacenamiento de Datos Las computadoras antiguas tenían en su interior dispositivos de hardware para el almacenamiento de datos, ya sea de forma magnética, óptica o electrónica, que no forman parte de la placa madre, pero que se instalan a ésta, como el disco duro, la disquetera para disquetes de 3,5 pulgadas y hoy ya encontramos el lector/grabador de CD y/o DVD, y hasta lectores de tarjetas externas como Compact Flash (CF), Secure Digital (SD), Memory Stick, XD, etc. Estos dispositivos permiten pasar directamente a la PC datos almacenados en esas tarjetas como, por ejemplo, fotos y videos tomados con una cámara digital. Otro dispositivo utilizado para el almacenamiento de datos es la memoria externa conocida como Pen Drive (memoria flash portátil en forma de llavero) que se puede conectar a un puerto USB para intercambiar datos entre ese dispositivo y el ordenador. Periféricos Externos Todas las computadoras personales utilizan dispositivos periféricos de hardware externos, indispensables para su funcionamiento, como son, fundamentalmente, monitor, teclado y ratón, y otros opcionales como impresora láser o de tinta y altavoces, aunque existen muchos otros dispositivos más para ejecutar diferentes funciones, que se pueden conectar también al ordenador. Demás está decir que el tema no termina aquí y que, oportunamente, lo retomaremos. ✪

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MONTAJE

Osciloscopio de Radiofrecuencia Construya un Osciloscopio Capaz de Mostrar Señales de Video con la Placa IGTV Empleando la placa IGTV y dos circuitos integrados, con struya un osciloscopio capaz de desplegar señales de fre cuencia 20 veces mayor a las mostradas con nuestro primer instrumento, donde sólo empleamos un circuito integrado. Con este instrumento ahora podrá visualizar señales de hasta 300kHz. Por: Luis Roberto Rodríguez Introducción Si usted ha seguido nuestra serie de proyectos publicados con aplicaciones para la placa de Interfase Grafica Para Televisión (IGTV), recordará que en el número 250 (Argentina) de nuestra querida revista construimos un osciloscopio simple empleando un solo integrado. Aunque con limitaciones en cuanto a funciones, tal instrumento es capaz de mostrar señales de audio con una frecuencia de aproximadamente 15kHz. En esta ocasión proponemos la construcción de un osciloscopio capaz de mostrar 20 veces esa frecuencia, de tal manera que nuestro instrumento podrá mostrar señales de 300kHz. Con esta característica nuestro nuevo osciloscopio cumplirá con los requerimientos de servicio de una buena cantidad de técnicos dedicados a la reparación de equipos electrónicos. Los estudiantes y aficionados a la electrónica podrán utilizar nuestro osciloscopio para analizar y detectar problemas en los circuitos donde se requiera un instrumento capaz de demostrar señales que fluctúan en el tiempo. En realidad, éste será el primero de una serie de artículos dedicados al desarrollo y construcción del

osciloscopio. En cada artículo que publiquemos se agregará una función más al instrumento hasta terminar con un aparato muy completo y funcional. De este modo el lector irá adquiriendo los conocimientos necesarios para el diseño y construcción de osciloscopios digitales de manera gradual. Comenzaremos desde lo más básico y progresivamente integraremos las funciones típicas de un osciloscopio de tal forma que el lector no tendrá que asimilar los pormenores del funcionamiento en un solo artículo.

Características del Primer Osciloscopio En el artículo de nuestro osciloscopio básico mostramos las características (que más bien son restricciones) de aquel instrumento, las cuales reproducimos a continuación:

A partir del presente artículo iremos solucionando cada restricción hasta terminar con un instrumento muy completo, funcional y de costo muy bajo. Por lo pronto trataremos de solucionar la restricción mas grave: la velocidad.

Aumentando la Velocidad de Muestreo

Lo que determina la velocidad de muestreo es el convertidor analógicodigital. En nuestro osciloscopio básico empleamos el convertidor integrado en el mismo microcontrolador el cual Sólo puede mostrar señales de no puede realizar la conversión en audio (baja frecuencia). menos de 20 microsegundos, lo que Sólo puede mostrar señales de co - limita su velocidad. rriente alterna. La solución que emplearemos en No tiene sincronía del disparo. nuestro nuevo instrumento será utiliSólo tiene una escala vertical. zar un convertidor externo, el cual No tiene posición horizontal ni ver - puede realizar la conversión en metical. nos de 1.5 microsegundos.

Saber Electrónica 18

No tiene cursores. Sólo tiene memoria para una pan talla. Sóo tiene un canal. Tiene impedancia baja a la entra da.

Osciloscopio de Radiofrecuencia Aunque no es una velocidad extraordinaria, el integrado es relativamente fácil de conseguir, su costo es bajo y su utilización es muy simple. De esta manera respetaremos nuestro lema: “Bajo costo y piezas fáciles de conseguir”. Convertidor Analógico-Digital DAC0820 El integrado seleccionado es fabricado por National Semiconductors, su número es DAC0820 y tiene un costo aproximado de 6 dólares Estadounidenses. Si agregamos este costo al del microcontrolador que utilizaremos y a las diferentes piezas empleadas, el costo total apenas rebasará los 20 dólares (claro, recuerde que también necesitará la placa IGTV). Esta es la primera fase del proyecto y conforme agreguemos funciones se hará necesario agregar más circuitos integrados, sin embargo estos dos (convertidor y microcontro-

lador) serán los de mayor costo. Los demás serán simples amplificadores operaciones, interruptores analógicos y algunos relevadores (cuyo costo muchas veces es mayor al de un integrado), sin embargo garantizamos un costo bajo aun con las funciones completas. En la figura 1 se muestra el convertidor con la función de cada pata. El voltaje que se desea medir se introduce por la pata 1 (VIN). El dato analógico, convertido en digital, aparece en las patas DB0DB7. El convertidor tiene 3 modos de funcionamiento, los cuales son: WR-RD, RD y Stand Alone (Autonomo). El tercer modo es el más veloz y es el que usaremos. En la figura 2 se muestran las señales involucradas en el modo Stand Alone. Como podrá observar, para este modo CS y RD deben conectarse a nivel lógico “0” (tierra). El funcionamiento básico en este modo es el siguiente: 1) Colocar a “0” WR. Con esto ini ciamos la retención del voltaje. 2) Esperar aproximadamente 600 nano segundos. 3) Colocar a “1” WR. Con esto ini ciamos la conversión. 4) Esperar aproximadamente 600 nano segundos. 5) Leer los datos de la conversión en DB0-DB7.

Figura 1 - Integrado ADC082.

Figura 2 - Modo Stand Alone.

La señal INT podría utilizarse para interrumpir al microcontrolador al

momento de concluir la conversión, sin embargo en nuestro caso no se usará. Las entradas de VREF se utilizan para introducir los niveles de voltaje máximo y mínimo que se espera a la entrada de VIN, por lo que estos son los niveles de referencia sobre los que actuará la conversión. En nuestro caso VREF- es tierra y VREF+ es +5V. Con estos voltajes de referencia, a la salida del convertidor se tendrá el número 0 en DB0-DB7 con cero volts en la entrada y el número 255 con 5 volt en la entrada. La señal OFL (Overflow) señala cuando se ha producido un sobreflujo debido a que se ha introducido un voltaje un voltaje mayor a VREF.

Diagrama en Bloques La figura 3 muestra el diagrama general en bloques de nuestro osciloscopio. Las entradas DISPARO y T HOR son tres interruptores para controlar el momento de disparo de la conversión y el tiempo de barrido horizontal.

Diagrama Esquemático En la figura 4 se muestra el diagrama esquemático, el cual se explica a continuación: J1 es el conector que va hacia la placa IGTV. Observe que en la pata 12 de dicho conector tenemos una salida de 12 voltios, la cual viene directamente de la entrada del conector de alimentación.

Figura 3 - Diagrama en bloques del osciloscopio.

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Montaje Esta alimentación se introduce a un regulador de 5 volt cuya salida se usa para alimentar nuestro circuito de osciloscopio. Aunque en el conector de la placa IGTV tenemos disponible una salida de 5 volt, solo podemos extraer cerca de 300 miliamper sin que se caliente demasiado el regulador de 5 voltios de la placa. Aunque este circuito no consume mucha corriente, recuerde que con el tiempo iremos aumentando la cantidad de elementos y consecuentemente la demanda de corriente irá creciendo. Además, al aislar la alimentación de la placa y el circuito del osciloscopio, disminuye el ruido. En realidad no hay mucho quE explicar en el diagrama esquemático.

La complejidad del diseño se manifiesta en el programa del PIC.

Software Si usted sólo desea construir el osciloscopio y pasar por alto los detalles del software, puede saltarse esta sección sin que su objetivo pierda continuidad. La gratícula que utilizaremos será la misma que en nuestro osciloscopio básico, es decir, serán 8 por 8 cuadros de 20 pixeles cada uno. El convertidor es capaz de convertir la señal en digital en 1.5 microsegundos, si multiplicamos este tiempo por 20 cuadros que tiene cada división obtenemos que la máxima velocidad

Figura 4 - Diagrama esquemático.

Saber Electrónica 20

es de 1.5 x 20 = 30 µseg/división, Sin embargo hay un problema: debemos almacenar en la memoria del PIC cada dato proporcionado por el convertidor, lo que ocasiona que el tiempo total sea mayor a 1.5 microsegundos. En la tabla 1 se muestra el código empleado para medir y almacenar cada dato, el cual se obtiene cada 2.5 microsegundos. El tiempo de barrido horizontal más rápido es de 50 µseg/división, y la subrutina mostrada en la tabla 1 es la que se utiliza en esta escala. Este tiempo resulta de multiplicar el tiempo de conversión de cada dato (2.5 µseg) por 20 pixeles que tiene cada división. El registro DATOS es simplemente el puerto D del microcontrolador, que

Osciloscopio de Radiofrecuencia MEDIR50 ;--------------SigLect1

MOVLW 0x2F MOVWF FSR

; Sigue 0x30. ; Inicializar registro índice (FSR=0x30-1).

BCF _WR MOVWF INDF INCF FSR,F NOP BSF _WR NOP NOP NOP MOVF DATOS,W BTFSS FSR,7 GOTO SigLect1

; Iniciar retención. ; Guardar el dato leído (anterior). ; Siguiente localidad.

MOVLW 0xAF MOVWF FSR

; Sigue 0xB0 ; Inicializar registro índice (FSR=0xB0-1).

BCF _WR MOVWF INDF INCF FSR,F NOP BSF _WR NOP NOP NOP MOVF DATOS,W BTFSC FSR,7 GOTO SigLect2 RETURN

; Iniciar retención. ; Guardar el dato leído (anterior). ; Siguiente localidad.

; Iniciar conversión.

Programación del Timer 1 ; Poner la lectura en W. ; ¿Ya son 80 datos? ; Si no es así, leer otro dato.

;---------------

;--------------SigLect2

pedimos a la IGTV que los grafique en la pantalla. Luego detenemos el Timer 1 y esperamos que se presione nuevamente el botón de “DISPARO”, para repetir el ciclo anterior.

; Iniciar conversión.

; Poner la lectura en W. ; ¿Ya son 80 datos ? ; Si no es así, leer otro dato. ; De otro modo regresar.

Tabla 1 - Subrutina de conversión de 50 microsegundos.

es donde se introducen los datos del convertidor. El motivo principal de un tiempo de conversión relativamente largo es que debemos almacenar los primeros 80 datos en el banco 0 de la memoria del PIC y los otros 80 en el banco 1. Desafortunadamente en los microcontroladores PIC16FXXX la memoria RAM interna no está disponible de manera continua, sino que está dividida en varios bancos de 96 u 80 bytes cada uno, lo que dificulta el almacenamiento. Por ese motivo fue necesario dividir la RAM de almacenamiento en dos segmentos: de la localidad 0x30 hasta la 0x80 en el banco 0 y de la localidad 0xB0 a 0xFF en el banco 1, lo que hace un total de 160 datos (20 pixeles de cada cuadro por 8 cuadros=160). El estar verificando cuáll banco es el actual (SigLect1 o SigLect2) hace que aumente el tiempo de almacenamiento, tal como se puede apreciar en el código de la tabla 1.

Bien, esto es para la escala más rápida. Para las demás escalas de tiempo las cosas se simplifican. Para los demás tiempos de barrido horizontal utilizamos el Timer 1 del microcontrolador, el cual es de 16 bits. Una vez que se presiona el botón de “DISPARO” lo programamos para que al cambiar de la cuenta máxima a cero, genere una interrupción. En la subrutina de interrupción efectuamos una conversión analógica-digital y la almacenamos. Luego reprogramamos el Timer con el dato apropiado para que genere otra interrupción al cabo del tiempo de barrido seleccionado. Cuando se hayan generado 160 interrupciones (y almacenado 160 datos), entonces enviamos los datos y le

En la figura 5 se muestra el registro de control del Timer 1, el cual recibe el nombre de T1CON. El bit TMR1ON se utiliza para arrancar o detener el Timer. “1” arranca y “0” se detiene. El bit TMR1CS selecciona la entrada de pulsos al Timer, ya sea del exterior (T1CKI), pata 15 del PIC16F874 o del oscilador interno, cuya frecuencia es la cuarta parte del cristal. El bit T1SYNC se utiliza para sincronizar los pulsos de entrada con el reloj interno. Es posible habilitar un oscilador interno independiente para la entrada del Timer 1, dicho oscilador se habilita mediante el bit T1OSCEN. Los bits T1CKPS1 y T1CKPS0 se utilizan para programar el preescalador de entrada al Timer, es decir, se pueden dividir por1, 2, 4 y 8 los pulsos de entrada. Los bits 6 y 7 no se usan. En nuestro caso, al inicio del programa el registro se programa con 0x04, lo que significa una división por 1 del preescalador (T1CKPS1,0=0), deshabilitar el oscilador interno (T1OSCEN=0), no sincronizar la entrada con el reloj interno (T1SYNC=1), contar pulsos del reloj interno (TMR1CS=0) y detener el Timer (TMR1ON=0). Los registros de datos del Timer1 son TMR1H y TMR1L.

Figura 5 - Registro T1CON.

Saber Electrónica 21

Montaje Ejemplo con Barrido Horizontal de 100µseg/V Supongamos que seleccionamos un tiempo horizontal de 100 µseg/div. Cada cuadro es de 20 pixeles, lo que nos da 5 microsegundos por pixel, esto es, debemos realizar una conversión cada 5 microsegundos. En cuanto presionamos el botón “DISPARO” cargamos los registros del Timer 1 con el número 65511 (25 antes de 65535, la cuenta máxima). Programamos al Timer 1 para que cuente los pulsos de reloj interno, los

cuales tienen una duración de 200 nanosegundos (5MHz, la cuarta parte del cristal). Desde la cuenta inicial que programamos en TMR1H y TMR1L (65511), el Timer llega a su máxima cuenta 25 pulsos después. Al cambiar de 65535 a 0 se produce una interrupción. En la subrutina de interrupción lo que hacemos inmediatamente es volver a cargar el TMR1H y TMR1L con el número 65511 (FFE7 en hexadecimal) para que vuelva a suceder otra interrupción dentro de otros 5 microsegundos.

;--------------------------------------------------------------------------; INTERRUPCION (TMR1) ;--------------------------------------------------------------------------INTERRUPCION BCF PIR1,TMR1IF ; Borrar bandera de interrupción del TMR1. MOVR TMR1H,THH ; cargar el TMR1 con los valores de THOR. MOVR TMR1L,THL BTFSC Bandera,1 ; ¿Estamos en la primera memoria? GOTO Memoria2 BCF _WR ; Iniciar Conversión. NOP NOP BSF _WR NOP NOP NOP MOVF DATOS,W ; Leer el resultado. MOVWF INDF ; Almacenar la lectura. INCF FSR,F BTFSS FSR,7 RETFIE ;--------------BSF Bandera,1 ; Fin de la primera memoria. MOVLW 0xB0 MOVWF FSR RETFIE ;--------------Memoria2 BCF _WR ; Iniciar la conversión. NOP NOP BSF _WR NOP NOP NOP MOVF DATOS,W ; Leer el resultado. MOVWF INDF ; Almacenar la lectura. INCF FSR,F BTFSC FSR,7 ; ¿160 Datos? RETFIE BCF T1CON,TMR1ON ; Detener el TMR1. CALL DESP_DATOS BCF Bandera,1 ; A la siguiente inicia primera memoria. RETFIE

Tabla 2 - Subrutina de interrupción.

Saber Electrónica 22

Luego de cargar los registros del Timer iniciamos una conversión analógica-digital la cual dura menos de 5 microsegundos (antes de la siguiente interrupción), enseguida almacenamos el dato obtenido y preguntamos si ya han sido almacenados esos 160 datos. Si es así se detiene el Timer 1 (TMR1ON=0), se anulan las interrupciones y se envían los datos a la IGTV para que a su vez ésta los grafique en la pantalla del televisor. Si no se han completado 160 muestras, simplemente se vuelve de la subrutina de interrupción al programa principal donde en un ciclo infinito se muestrea si se presiona algún botón mientras se espera la siguiente interrupción del Timer 1. Al llegar el Timer 1 a su cuenta máxima, de nuevo se produce otra interrupción y de esta manera el ciclo se repite 160 veces. En la tabla 2 se muestra el código de la subrutina de interrupción, que es la parte donde se mide la señal de entrada y se almacena el dato en la RAM interna del PIC. Lo primero que se hace es borrar la bandera indicadora de petición de interrupción (TMR1IF). Enseguida se carga TMR1H y TMR1L con los valores apropiados de THH y THL, de acuerdo al tiempo horizontal. Estos registros contienen el valor numérico de cada escala horizontal los cuales cambian cada vez que se presionan los botones de tiempo horizontal. Observe que se prueba el bit Bandera,1, el cual indica el banco de memoria RAM actual. Enseguida iniciamos la conversión analógica a digital de la misma manera que para el tiempo de 50 µseg. Luego almacenamos el resultado y preguntamos si hemos llenado la primera parte de la memoria. Si esto es así, la siguiente vez el bit Bandera,1 será “1” y continuaremos con la segunda parte de la memoria RAM.

Osciloscopio de Radiofrecuencia Es en el segundo bloque de memoria donde preguntamos si ya han sido grabados 160 datos. Si no es así simplemente regresamos de la subrutina (RETFIE). De otro modo detenemos el TMR1 (BCF T1CON,TMR1ON), enviamos los datos a graficar (CALL DESP_DATOS) y borramos Bandera,1 para indicar que la próxima vez iniciamos con el primer bloque de memoria. A decir verdad, el código no es muy largo; en realidad es la placa IGTV la que realiza la parte más compleja del software. Por cuestiones de espacio no podemos publicar el código completo del osciloscopio, sin embargo éste está disponible en el sitio WEB de la revista para quien desee estudiarlo a detalle. Los archivos fuente y binario (los que se usan para programar el PIC) los puede obtener gratuitamente descargándolos del sitio WEB y son: OsciloscopioMF_1.asm (Código fuente). OsciloscopioMF_1.HEX (Archivo binario para interruptores normales). OsciloscopioMF_1_t_HEX (Ar chivo binario para interruptores de tac to). Macros6IG.asm (Archivos actuali zados de Macros).

Construcción Usted puede optar por armar el osciloscopio en una tarjeta protoboard o perfoboard (semejante a la anterior pero en circuito impreso). Dada la sencillez del instrumento no consideramos necesario diseñar un circuito impreso, además, esta es la primera fase de construcción y aunque es un instrumento funcional, no es el circuito definitivo. La tabla 3 muestra la lista de componentes. El diagrama es muy sencillo y la construcción del circuito no presenta mayores complicaciones. Procure colocar el condensador C6 lo más cerca posible de la alimentación del DAC0820.

Operación El osciloscopio tiene tres botones: DISPARO, FLECHA ARRIBA y FLECHA ABAJO. DISPARO se utiliza para iniciar el muestreo de la señal (sin sincronía), y los otros dos botones incrementan o disminuyen el barrido horizontal, el cual puede seleccionarse desde 50

Circuitos Integrados U1 - Regulador de voltaje 7805 U2 - ADC0820 Convertidor A/D U3 - Microcontrolador PIC16F874 de 20 MHz Resistores y capacitares R1 - 1 M R2 - 1K R3 - 680K C1 - 100 uF C2, C3, C6 - 0.1 uF C4, C5 - 15 pF Varios Y1 - Cristal 20 MHz S1, S2, S3 - Interruptor Mini para impreso J1 - Conector DIP de 16 patas

Tabla 3 - Lista de componentes.

µseg/div hasta 10 miliseg/div. Observe que una vez que se selecciona la escala más baja o más alta del tiempo horizontal, se deshabilita el botón de control correspondiente, cambiando el color de la flecha a un tono muy tenue. Si se vuelve a presionar no se obtiene respuesta. La figura 6 muestra una imagen de nuestro osciloscopio con la captura de un pulso de sincronía vertical de una señal de video. La figura 7 muestra unas líneas de video con su sincronía horizontal.

Recordará que en el número 253 (Argentina) publicamos un artículo sobre la integración de interruptores sensibles al tacto a nuestros proyectos con la placa IGTV. Desde entonces publicamos dos archivos binarios, uno para cada clase de interruptores.

Actualización Esto sólo concierne a los lectores interesados en el desarrollo de aplicaciones para la placa IGTV. En esta ocasión hemos actualizado las macros, por lo que debe agregar el archivo Macos6IG.asm al directorio “Comunes”.

Figura 6 - Pulso vertical de una señal de video.

Saber Electrónica 23

Montaje muestreo será más rápida ya que no tendremos que grabar el dato en el PIC, sino que lo haremos en una RAM externa. Esto aumentará la velocidad del barrido horizontal hasta 25 µseg/div o menos. A continuación mostramos nuestra “tabla de restricciones” donde hemos marcado las que hasta el momento hemos mejorado o solucionado.

Figura 7 - Pulsos horizontales de una señal de video.

Comentarios Finales Seguramente el lector se estará preguntando po rqué utilizamos un microcontrolador de 40 patas si quedan muchas sin utilizarse. Recuerde que ésta es la primera fase de construcción y conforme agreguemos más funciones a nuestro ins-

trumento se irán utilizando más patas. Habrá observado que la impedancia de entrada ha mejorado. Esto debido a que el DAC0820 nos proporciona una buena impedancia a su entrada. En alguna fase posterior, cuando agreguemos una memoria externa a nuestro instrumento, la velocidad de

Saber Electrónica 24

Sólo puede mostrar señales de audio (baja frecuencia). Mejorado Sólo puede mostrar señales de corriente alterna. No tiene sincronía del disparo. Sólo tiene una escala vertical. No tiene posición horizontal ni ver tical. No tiene cursores. Sólo tiene memoria para una pan talla. Sólo tiene un canal. Tiene impedancia baja a la entra da. Mejorado En un futuro artículo continuaremos mejorando nuestro osciloscopio básico. ¡Hasta entonces! ✪

MONTAJE

Tarjeta Integradora de Aplicaciones

Implementación de Temporizadores con PIC En la presente entrega se muestra un empleo práctico de la tarjeta integradora de aplicaciones cuya clave es ICA-023; en esta oportunidad estaremos ilustrando la manera de im plementar un reloj que nos indique la hora, los minutos y los segundos, dejando para una segunda entrega el mate rial complementario para poder ajustar la hora del reloj. Autor: M. en C. Ismael Cervantes de Anda Docente ESCOM IPN [email protected]

E

n el presente material desarrollaremos en detalle el código para generar un reloj que posea una base de tiempo de 1 segundo (aproximadamente). El presente reloj aún no podrá ser ajustado a la hora exacta, ya que esa parte del programa la agregaremos como un módulo en la entrega del próximo mes. Nuestro reloj comenzará indicando el tiempo 00:00:00 (hh:mm:ss), el cual se incrementará cada vez que transcurra un tiempo de 1 segundo, comenzado con la actualización de las unidades de los segundos, posteriormente las decimales de los segundos, como paso siguiente las unidades de los minutos, después las decimales de los minutos, casi para terminar las unidades de las horas y por último las decimales de las horas. Las modificaciones de los segundos, minutos y horas se realizarán tomando en cuenta que el conteo de los EDITORIAL QUARK S.R.L. Propietaria de los derechos en castellano de la publicación mensual SABER ELECTRÓNICA Herrera 761/763 Capital Federal (1295) TEL. (005411) 4301-8804

EDICION ARGENTINA Nº 108 ABRIL 2009 Distribución: Capital: Carlos Cancellaro e Hijos SH, Gutenberg 3258 - Cap. (4301-4942) Interior: Distribuidora Bertrán S.A.C., Av. Vélez Sársfield 1950 - Cap. Uruguay: RODESOL: Ciudadela 1416 - Montevideo, TEL: 901-1184

segundos y minutos es de naturaleza sexagecimal, esto es, su conteo va del valor 00 al 59, mientras que el conteo de las horas va del 00 al 23. Una vez que hemos planteado la forma en que trabajará nuestro reloj (considerar también que indicará un horario corrido desde las 00 hs, hasta las 23 hs.), el siguiente paso es mostrar el diagrama de flujo a partir del cual se desarrollará el programa para el microcontrolador PIC. Por otra parte, también será empleado el display LCD, pero como el funcionamiento y configuración de éste fue explicado anteriormente, en esta oportunidad no será el tema central aunque dentro de la exposición se muestra la manera en que se realiza el conteo del tiempo, y del control de los dígitos que conforman la hora del reloj. Recordando nuevamente que para enviar datos al display LCD, el microcontrolador tiene que enviar la información bajo código

ASCII. En primer instancia se tienen que dar de alta todos los registros que tomarán parte dentro del programa que se alojara en el microcontrolador PIC, los registros que serán empleados para controlar el tiempo en el reloj se especifican a continuación: continter.- registro encargado de contar el número de interrupciones. segundoU.- registro encargado de contar las unidades de segundo. segundoD.- registro encargado de contar las decimales de segundo. minutoU.- registro encargado de contar las unidades de minuto. minutoD.- registro encargado de contar las decimales de minuto. horaU.- registro encargado de contar las unidades de las horas. horaD.- registro encargado de contar las decimales de las horas. varLCD.- registro encargado de cargar el dato que será impreso en el display LCD.

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Implementación de un Reloj A través del bit 3 del registro OPTION REG se configura el destino del prescaler, que tiene como función la de establecer cuantos ciclos de insFigura 1 - Detalle del registro OPTION_REG. trucción deben ejecutarse para que Los demás registros que son de mo timer0) en el microcontrolador se tenga un incremento de una uniconfiguración por el momento no se PIC, es el identificado como “OPTION dad en el registro contador del timer. han descrito, pero también deben REG” (opsion) y en él se configuran El bit 3 se identifica como PSA (Bit de darse de alta. los bits que se describen a continua- asignación del Prescaler), el cual se El puerto del microcontrolador ción: coloca en estado lógico “0” ó “1”, deque será empleado para controlar al El bit 5 del registro OPTION REG pendiendo de las siguientes posibilidisplay LCD es el puerto D, por lo tan- se coloca en estado lógico “0” ó “1”, dades: to éste tiene que ser configurado co- de acuerdo de donde se quiera tomar 1 = El Prescaler es asignado al mo salida, por medio del registro la fuente que da origen al incremento WDT.- Esta configuración se emplea “trisd” colocándole el valor de 00H. del conteo que se realiza en el regis- para activar al watch dog. Como paso siguiente se tiene que tro contador del timer, tomando en 0 = El Prescaler es asignado al inicializar al display LCD, por medio cuenta que la manipulación del con- módulo Timer0.- Esta configuración de las rutinas descritas en las notas teo se puede dar a través del pulso se emplea para activar al registro publicadas con anterioridad, y aun- que entregue un circuito oscilador ex- TMR0, que es el registro contador del que aquí no las vamos a explicar con terno, conectado a la terminal del mi- timer. Los bits 2, 1 y 0 del registro OPdetalle sí se muestra el correspon- crocontrolador identificada como TION REG se identifican como PS2, diente código en el listado de instruc- RA4/T0CKI, o el conteo también se PS1 y PS0 (Bits selectores del rango ciones que componen al programa puede dar empleando el circuito de Prescaler) respectivamente, tienen la que controla el reloj. Cuando ha si- reloj interno que posee el microcon- tarea de fijar el número de ciclos de do inicializado el display LCD, el pri- trolador. El bit 5 del registro OP- instrucción que se deben ejecutar pamer mensaje que se le enviará es el TION REG se identifica como T0CS ra que se incremente en una unidad de la palabra “Reloj” que será desple- (Bit selector del origen del reloj del el valor del registro contador del tigado sobre el renglón superior, inme- TMR0), a continuación se expresan mer, para ello en la tabla 60, se muesdiatamente como paso siguiente se las posibilidades de configuración del tran las combinaciones binarias que envían los siguientes caracteres bit 5: pueden adquirir los bits PS2, PS1 y “00:00:00” que se ubicarán sobre el 1 = Transición en el pin RA4/T0C- PS0 generando las diferentes posibirenglón inferior. KI.- Esta configuración se emplea pa- lidades de configuración de las cuaEl mensaje que fue enviado al dis- ra implementar un contador externo les se tiene que seleccionar la más play marca el inicio del conteo del de eventos. adecuada en función del valor de la tiempo por parte del reloj, por lo que 0 = Ciclo de reloj Interno (CL- temporización que sea necesario haahora tiene que inicializarse el tempo- KOUT).- Esta configuración se em- bilitar. (Ver la tabla 1). rizador principal, para que basado en plea para implementar un temporizaLos bits restantes del registro OPla base de tiempo de 1 segundo se dor. TION REG que no han sido descritos contabilice los segundos en primera se deben colocar en esinstancia. tado lógico “0” para que La base de tiempo se el timer0 sea completaencuentra implementada mente configurado, por por medio de la herramienta otra parte, el detalle de interna que poseen los mieste registro se muestra crocontroladores PIC que de manera completa en tiene por nombre “timer”. En la imagen de la figura 1. esta oportunidad estaremos Pasando a otra parte de habilitando el timer de 8 bits, la configuración del tiel cual se configura de la simer0, se mencionará guiente manera. que tiene que hacerse El registro esencial que uso del manejo de las intiene que ser intervenido paterrupciones, cada vez ra configurar al timer de 8 que el registro “TMR0” Tabla 1 - Configuración del preescaler del Timer0. bits (también conocido co(registro contador del ti-

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Montaje mer0) sufre un desbordamiento de sus datos (cuando pasa del valor FFH al 00H). Este desbordamiento es causado por la ejecución de las instrucciones en el microcontrolador, que de acuerdo al preescaler seleccionado se requerirá de un cierto número de ciclos de instrucción para que se vaya incrementando de unidad en unidad el valor del registro TMR0. Para que sea entendible la presente explicación, emplearemos un ejemplo en donde el valor del preescaler que se ha seleccionado es de 64, que equivalente a colocar los datos binarios “1”, “0” y “1” respectivamente en los bits PS2, PS1 y PS0 del registro OPTION REG. Cada vez que se desborda el registro TMR0 se tiene que producir una interrupción para “avisar” que se ha completado un ciclo de tiempo bien establecido, para lo cual en primera instancia se realizan las operaciones que vemos en la fórmula 1. Para calcular el tiempo en el que se incrementa en una unidad el valor del registro TMR0 se hace lo siguiente: (Prescaler)*(Tiempo del ciclo de instrucción) = (64)*(1 µseg) = 64 µseg Por último, para calcular el intervalo de tiempo que se consume (también llamado Ciclo de tiempo), para generar una interrupción se efectúa la siguiente operación: Ciclo de tiempo = (64 µseg)*(256 conteos en el registro TMR0) Ciclo de tiempo = 16.38 mseg Esto quiere decir que cada 16.38 mseg se produce una interrupción, por lo que para establecer un tiempo base de 1 segundo tenemos que determinar el número de interrupciones que se requieren a través de la operación de la fórmula 2 De manera práctica para el desarrollo de la presente aplicación, se tienen que contabilizar 61 interrupciones, lo cual se realiza por medio del registro identificado como “continte”. El timer se encuentra operando de manera totalmente independiente a la

Fórmula 1

Fórmula 2

ejecución de las instrucciones del programa, lo cual significa que tan solo se tiene que estar preguntando por el valor que adquiera el registro “continte” y cuando éste llegue a 6110, quiere decir que se ha consumido 1 segundo, por lo tanto, se tiene que incrementar en una unidad al número correspondiente de las unidades de segundo. Conviene hacerlo de esta manera, ya que de forma inmediata se puede enviar el dato al display LCD. En principio los registros identificados como segundoU, segundoD, minutoU, minutoD, horaU y horaD son cargados de manera inicial con el dato 30H, que equivale en código ASCII al valor de 0 (cero), para que este valor pueda ser desplegado directamente por el display LCD. Cuando se incrementa el valor de las unidades de los segundos (segundoU), antes de enviar el dato al display LCD, se tiene que preguntar si el incremento ha superado el valor de 39H (valor 9 en código ASCII). Si es así, entonces se tiene que alojar nuevamente el valor de 30H, en el registro segundoU incrementando de manera inmediata en una unidad al registro que contiene el valor de las decenas de segundo (segundoD). Cuando se incrementa el valor del registro segundoD, de nueva cuenta se tiene que preguntar si en este registro se ha superado el valor de 35H (recordando que el conteo de los segundo va del número 00 al 59). Cuando el conteo en el registro segundoU no ha superado el valor de 39H, se envía este dato al display LCD, de la misma forma que el conteo llevado por el registro se-

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gundoD, pero este cuando no ha superado el valor de 35H. El conteo llevado a cabo por los correspondientes registros, donde se aloja el valor de las unidades de minuto “minutoU”, y decena de minuto “minutoD”, también se pregunta sí el dato del conteo no ha superado el valor de 39H en el registro minutoU y 35H en el registro minutoD (de igual manera el conteo de minutos va del valor 00 al 59). Se debe de tomar en cuenta que para incrementar en una unidad el valor de los minutos, se debe de cumplir un conteo total de 60 segundos (del 00 al 59). Si no han sido superaros los valores de los registros minutoU y minutoD, se envían los datos al display LCD. Para una mejor referencia observe el diagrama de flujo que se ilustra en la figura 2. En el caso del conteo de las horas, se considera que éstas van del número 00 a 23, por lo que cuando los minutos llegan al valor 59, se tiene que incrementar en una unidad al registro que lleva el conteo de las unidades de las horas (registro identificado como “horaU”). Aquí lo importante es tomar en cuenta que cuando el dato en el registro horaU llega a 34 H (valor 4 en código ASCII), puede significar una de 3 posibilidades: 1ª que se trate de la hora 04 ó 2ª que se trate de la hora 14 ó 3ª que se trate de la hora 24. En las primeras 2 posibilidades no tiene mayor inconveniente que aceptar el incremento de las unidades de hora, enviando el correspondiente valor al display LCD, pero si se trata de la 3ª posibilidad significa que tanto en el registro horaU (con el valor de 34H) y en

Implementación de un Reloj

Figura 2 - Diagrama de flujo completo del programa del reloj.

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Montaje

Figura 3 - Diagrama esquemático de la tarjeta integradora de aplicaciones (ICA-023).

el registro horaD (con el valor de 32H) se tiene el valor del conteo total de las 24 horas que corresponden a un día completo, por lo que se tiene que reestablecer al reloj nuevamente con el valor 00:00:00 para que vuelva a comenzar con el conteo del tiempo de un nuevo día. Para ir actualizando el dato ya sea de las unidades o decenas de los segundos minutos o las horas, se debe de considerar que una vez que se envía un dato para ser desplegado en el display LCD, éstos se van imprimiendo de izquierda a derecha, quedando el cursor esperando un nuevo carácter para ser impreso inmediatamente después del último que fue enviado. Por lo tanto, si se quiere refrescar por ejemplo el valor de las unidades de segundo (cuando ha pasado precisamente 1 segundo), se tiene que movilizar al cursor 1 posición hacia la izquierda, para que se sobreimprima el nuevo valor de las unidades de segundo. Lo mismo sucede con las decenas de segundo, pero para imprimir esta cifra se tiene que desplazar al

cursor 2 posiciones hacia la izquierda, reimprimiendo en primer lugar a las decenas de segundo y después a las unidades de segundo. De igual forma con las decenas de minuto y unidades de minuto, pero en este caso se tiene que movilizar al cursor 5 posiciones a la izquierda, para las decenas y 4 posiciones a la izquierda para las unidades, considerando que posterior a los minutos se imprime un “:” para separarlos de las horas. Para actualizar el valor de las horas, se tiene que mover el cursor 8 posiciones a la izquierda para actualizar el valor de las decenas de hora, y 7 posiciones para actualizar el valor de unidades de hora, también se tiene que imprimir un “:” para separar a las horas de los minutos. Con respecto del código de la interrupción que genera el timer0, cuando el registro “TMR0” se desborda en el momento que pasa del valor FFH al 00H; en ella se coloca únicamente como actividad principal a la correspondiente instrucción que realiza el incre-

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mento en una unidad del valor del registro que lleva sobre si el conteo del número de interrupciones, y que se identifica como “continte”. Cabe hacer mención de que la base de tiempo calculada para el control de reloj, es muy cercana a 1 segundo, pero en la realidad se va a tener un ligero desfase del conteo del tiempo, pero para diversas aplicaciones con esta rutina se tienen muy buenas prestaciones. A manera de recordatorio en la imagen de la figura 3 se ha colocado el diagrama esquemático de la Tarjeta Integradora de Aplicaciones (cuya clave es ICA-023), para que se tenga una mejor regencia una vez que se comience a analizar el código del programa, mismo que se coloca a continuación. (Vea el cuadro 1) Sobre el código del programa del reloj se encuentran los correspondientes comentarios, para tener una mejor regencia para cuando sea analizado el correspondiente diagrama de flujo. Por último a manera de comentario, en el presente material hemos hecho referencia a una herramienta muy

Implementación de un Reloj ;======================================= ; Reloj ; Ing. Ismael Cervantes de Anda ; 08 de febrero de 2008 ; PIC: 16F874 ;======================================= LIST P=PIC16F874 ;======================================== ; Declaración de Registros ;======================================== w equ 0x00 tmr0 equ 0x01 status equ 0x03 portd equ 0x08 trisd equ 0x88 intcon equ 0x0b pir1 equ 0x0c opsion equ 0x81 continter equ 0x20 segundoU equ 0x21 segundoD equ 0x22 minutoU equ 0x23 minutoD equ 0x24 horaU equ 0x25 horaD equ 0x26 varLCD equ 0x27 ret1 equ 0x28 ret2 equ 0x29 ret3 equ 0x2a var1 equ 0x2b var2 equ 0x2c var3 equ 0x2d ;======================================== ; Declaración de Bits ;======================================== c equ 0 ps0 equ 0 ps1 equ 1 ps2 equ 2 z equ 2 toif equ 2 psa equ 3 toie equ 5 tocs equ 5 rp0 equ 5 rp1 equ 6 peie equ 6 gie equ 7 ;======================================== ; Declaración de Letras y Números ;======================================== _espaci equ 0x20 _0 equ 0x30 _1 equ 0x31 _2 equ 0x32 _3 equ 0x33 _4 equ 0x34 _5 equ 0x35 _6 equ 0x36 _7 equ 0x37 _8 equ 0x38 _9 equ 0x39 _R equ 0x52 _e equ 0x65 _j equ 0x6a _l equ 0x6c _o equ 0x6f _dospuntos equ 0x3a ;======================================== ; Vector del reset ;======================================== reset org 0 goto IniProgLCD org 4 bcf status,rp0 ;cambiar al banco 0 bcf status,rp1 btfsc intcon,toif goto intertimer retfie ;======================================== ; Interrupción por uso del TIMER de 8 bits ;======================================== intertimer bcf status,rp0 ;cambiar al banco 0 bcf status,rp1 bcf intcon,gie ;desactivación de bcf intcon,toie ; interrupciones

incf continter,1 bcf intcon,toif ;limpia la bandera bsf intcon,toie ;activa las interrupciones bsf intcon,gie clrf tmr0 ;limpia el registro TMR0 retfie ;======================================== ; Comienzo del programa principal ;======================================== IniProgLCD bsf status,rp0 ;cambiar al banco 1 bcf status,rp1 movlw 0x00 ;configurar los pines del puerto movwf trisd ;D como salida bcf status,rp0 ;cambiar al banco 0 bcf status,rp1 clrf varLCD clrf continter movlw _0 movwf segundoU movwf segundoD movwf minutoU movwf minutoD movwf horaU movwf horaD ;----------------------------------------------------------------------; Rutina que inicializa al LCD ;----------------------------------------------------------------------bcf status,rp0 ;cambiar al banco 0 bcf status,rp1 movlw 0x00 movwf portd ;limpia las líneas de salida movlw d'200' ;temporizacion de 200 ms movwf ret1 ;para reestablecer al LCD call Retardos movlw d'48' ;fija operación de 8 bits en movwf portd ;el LCD bsf portd,3 ;genera un pulso de call temp10micros ;habilitación durante bcf portd,3 ;10 microsegundos movlw d'10' ;pausa de 100 ms movwf ret1 call Retardos bsf portd,3 ;genera un pulso de call temp10micros ;habilitación durante bcf portd,3 ;10 microsegundos bsf portd,3 ;genera un pulso de call temp10micros ;habilitación durante bcf portd,3 ;10 microsegundos movlw d'32' ;fija operación de 4 bits en movwf portd ;el LCD bsf portd,3 ;genera un pulso de call temp10micros ;habilitación durante bcf portd,3 ;10 microsegundos bsf portd,3 ;genera un pulso de call temp10micros ;habilitación durante bcf portd,3 ;10 microsegundos movlw d'128' ;fija operación de 2 líneas movwf portd ;en el LCD bsf portd,3 ;genera un pulso de call temp10micros ;habilitación durante bcf portd,3 ;10 microsegundos movlw d'14' ;instrucción que enciende movwf varLCD ;el cursor del LCD call modoinstru ;escribe la instrucción ;en el LCD ;----------------------------------------------------------------------; Primera pantalla del display despues del reset ;----------------------------------------------------------------------call retardo1seg movlw d'01' ;instruccion para limpiar el movwf varLCD ;display y coloca el cursor al call modoinstru ;inicio de la primera línea movlw _espaci movwf varLCD call modocaracter call retardo1seg movlw d'12' ;esconde el cursor movwf varLCD call modoinstru movlw _espaci movwf varLCD call modocaracter movlw _espaci movwf varLCD call modocaracter movlw _espaci movwf varLCD call modocaracter movlw _espaci

movwf varLCD Cuadro 1 call modocaracter movlw _espaci movwf varLCD call modocaracter movlw _espaci movwf varLCD call modocaracter movlw _R movwf varLCD call modocaracter movlw _e movwf varLCD call modocaracter movlw _l movwf varLCD call modocaracter movlw _o movwf varLCD call modocaracter movlw _j movwf varLCD call modocaracter movlw d'192' ;instrucción para comenzar movwf varLCD ;la segunda línea call modoinstru movlw _espaci movwf varLCD call modocaracter movlw _espaci movwf varLCD call modocaracter movlw _espaci movwf varLCD call modocaracter movlw _espaci movwf varLCD call modocaracter deshoraD movf horaD,w movwf varLCD call modocaracter deshoraU movf horaU,w movwf varLCD call modocaracter movlw _dospuntos movwf varLCD call modocaracter despminD movf minutoD,w movwf varLCD call modocaracter despminU movf minutoU,w movwf varLCD call modocaracter movlw _dospuntos movwf varLCD call modocaracter despsegD movf segundoD,w movwf varLCD call modocaracter despsegU movf segundoU,w movwf varLCD call modocaracter ;--------------------------------------------------------------------------; Configuración del timer ;--------------------------------------------------------------------------bsf status,rp0 ;cambiar al banco 1 bcf status,rp1 bcf opsion,tocs bcf opsion,psa bsf opsion,ps0 bcf opsion,ps1 bsf opsion,ps2 bcf status,rp0 ;cambiar al banco 0 bcf status,rp1 bsf intcon,gie ;activación de bsf intcon,toie ;interrupciones clrf tmr0 ;inicia en 0 al registro TMR0 ;--------------------------------------------------------------------------Conteo_del_tiempo ;--------------------------------------------------------------------------movf continter,w xorlw .61 btfss status,z goto Conteo_del_tiempo incsegundos

Saber Electrónica 31

Montaje clrf incf movwf xorlw btfsc goto movlw movwf call goto incsegundoD movlw movwf incf movwf xorlw btfsc goto movlw movwf call movlw movwf call goto incminutoU movlw movwf incf movwf xorlw btfsc goto movlw movwf call movlw movwf call movlw movwf call movlw movwf call goto incminutoD movlw movwf incf movwf xorlw btfsc goto movlw movwf call movlw movwf call movlw movwf call movlw movwf call movlw movwf call goto inchoraU movlw movwf incf

continter segundoU,w segundoU 0x3a status,z incsegundoD d'16' varLCD modoinstru despsegU _0 segundoU segundoD,w segundoD 0x36 status,z incminutoU d'16' varLCD modoinstru d'16' varLCD modoinstru despsegD _0 segundoD minutoU,w minutoU 0x3a status,z incminutoD d'16' varLCD modoinstru d'16' varLCD modoinstru d'16' varLCD modoinstru d'16' varLCD modoinstru despminU _0 minutoU minutoD,w minutoD 0x36 status,z inchoraU d'16' varLCD modoinstru d'16' varLCD modoinstru d'16' varLCD modoinstru d'16' varLCD modoinstru d'16' varLCD modoinstru despminD _0 minutoD horaU,w

;carga 0 en continter ;segundoU = segundoU + 1 ;segundoU = 9? ;mueve el cursor 1 posición a la ;izquierda

;carga 0 en segundoU ;segundoD = segundoD + 1 ;segundoD = 5? ;mueve el cursor 1 posición a la ;izquierda ;mueve el cursor 1 posición a la ;izquierda

;carga 0 en segundoD ;minutoU = minutoU + 1 ;segundoU = 9? ;mueve el cursor 1 posición a la ;izquierda ;mueve el cursor 1 posición a la ;izquierda ;mueve el cursor 1 posición a la ;izquierda ;mueve el cursor 1 posición a la ;izquierda

;carga 0 en minutoU ;minutoD = minutoD + 1 ;segundoD = 5? ;mueve el cursor 1 posición a la ;izquierda ;mueve el cursor 1 posición a la ;izquierda ;mueve el cursor 1 posición a la ;izquierda ;mueve el cursor 1 posición a la ;izquierda ;mueve el cursor 1 posición a la ;izquierda

;carga 0 en minutoD ;horaU = horaU + 1

útil, como es el empleo de un timer, esperando con ello que les sea de mucho beneficio para que estén en posibilidades de integrar un proyecto más complejo y completo. Nuevamente dejamos presente de que aquí solo mostramos una manera de abordar y solucionar una aplicación, y que pueden existir diversas soluciones al mis-

movwf horaU xorlw _4 ;horaU = 4? btfss status,z goto continchoraU movf horaD,w xorlw _2 ;horaD = 2? btfsc status,z goto reiniciar_reloj continchoraU movf horaU,w xorlw 0x3a ;horaU = 9? btfsc status,z goto inchoraD movlw d'16' ;mueve el cursor 1 posición a la movwf varLCD ;izquierda call modoinstru movlw d'16' ;mueve el cursor 1 posición a la movwf varLCD ;izquierda call modoinstru movlw d'16' ;mueve el cursor 1 posición a la movwf varLCD ;izquierda call modoinstru movlw d'16' ;mueve el cursor 1 posición a la movwf varLCD ;izquierda call modoinstru movlw d'16' ;mueve el cursor 1 posición a la movwf varLCD ;izquierda call modoinstru movlw d'16' ;mueve el cursor 1 posición a la movwf varLCD ;izquierda call modoinstru movlw d'16' ;mueve el cursor 1 posición a la movwf varLCD ;izquierda call modoinstru goto deshoraU inchoraD movlw _0 movwf horaU ;carga 0 en horaU incf horaD,w ;horaD = horaD + 1 movwf horaD xorlw _3 ;horaD = 2? btfsc status,z goto reiniciar_reloj preparadeshoraD movlw d'16' ;mueve el cursor 1 posición a la movwf varLCD ;izquierda call modoinstru movlw d'16' ;mueve el cursor 1 posición a la movwf varLCD ;izquierda call modoinstru movlw d'16' ;mueve el cursor 1 posición a la movwf varLCD ;izquierda call modoinstru movlw d'16' ;mueve el cursor 1 posición a la movwf varLCD ;izquierda call modoinstru movlw d'16' ;mueve el cursor 1 posición a la movwf varLCD ;izquierda call modoinstru movlw d'16' ;mueve el cursor 1 posición a la movwf varLCD ;izquierda call modoinstru movlw d'16' ;mueve el cursor 1 posición a la movwf varLCD ;izquierda call modoinstru movlw d'16' ;mueve el cursor 1 posición a la movwf varLCD ;izquierda call modoinstru goto deshoraD reiniciar_reloj movlw _0 movwf horaU movwf horaD goto preparadeshoraD

mo problema, que inclusive pueden superar por mucho al presente material, la “invitación” es a que lo hagan y practiquen. Los invitamos a que sigan pendientes con las sucesivas entregas, ya que continuaremos presentando proyectos empleando la Tarjeta Integradora de Aplicaciones (ICA-023). Hasta la próxima. ✪

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;=========================================== ; Subrutinas ;=========================================== modoinstru movf varLCD,w ;enmascara el nibble andlw d'240' ;alto de la variable varLCD movwf portd bsf portd,3 ;genera un pulso de call temp10micros ;habilitación durante bcf portd,3 ;10 microsegundos swapf varLCD,w ;intercambia los nibbles andlw d'240' ;enmascara el nibble alto movwf portd ;de la variable varLCD bsf portd,3 ;genera un pulso de call temp10micros ;habilitación durante bcf portd,3 ; 10 microsegundos bsf portd,0 ;regresa el LCD a modo carácter return modocaracter movf varLCD,w ;enmascara el nibble andlw d'240' ;alto de la variable varLCD movwf portd bsf portd,0 ;coloca al LCD a modo carácter bsf portd,3 ;genera un pulso de call temp10micros ;habilitación durante bcf portd,3 ;10 microsegundos swapf varLCD,w ;intercambia los nibbles andlw d'240' ;enmascara el nibble alto movwf portd ;de la variable varLCD bsf portd,0 ;LCD a modo carácter bsf portd,3 ;genera un pulso de call temp10micros ;habilitación durante bcf portd,3 ;10 microsegundos return Retardos ;Retardo de 200 milisegundos ret1_3 movlw .02 movwf ret2 ret1_2 movlw .166 movwf ret3 ret1_1 decfsz ret3,1 ;497microsegundos= goto ret1_1 ;aprox0.5milisegundos decfsz ret2,1 goto ret1_2 decfsz ret1,1 goto ret1_3 return temp10micros ;Retardo de 10 microsegundos movlw .10 movwf ret3 ret2_1 decfsz ret3,1 goto ret2_1 return retardo1seg ;Retardo de 1 segundo movlw .255 movwf var1 ciclo_3 movlw .08 movwf var2 ciclo_2 movlw .166 movwf var3 ciclo_1 decfsz var3,1 ;497microsegundos= goto ciclo_1 ;aprox. 0.5 milisegundos decfsz var2,1 goto ciclo_2 decfsz var1,1 goto ciclo_3 return Cont. Cuadro 1 end

Figura 4 -Tar jeta Integradora de Aplicaciones con la implemen tación del reloj.

SERVICE

En la edición anterior resolvimos el problema de las fuentes de alimen tación en forma muy elegante y completa, dado el bajo costo del di seño propuesto. Suponemos que los lectores ya construyeron su fuente y están esperando esta en trega para construir su amplifica dor digital del que ya tenemos dise ñado el circuito básico desde la en trega 3 y que hoy completamos con la sección de corte por sobreco rriente. Por: Ing. Alberto Horacio Picerno [email protected]

Introducción

PWM discreto. El diseño realizado hasta ahora fue el básico, sin pro Si diseñamos 4 fuentes Ud po - tecciones y sin disipador. Debemos drá suponer que vamos a diseñar completarlo antes de realizar el cir igual número de amplificadores. Se cuito impreso. Y si tenemos lugar equivoca, una de las características tal vez tratemos también el diseño de los amplificadores PWM es su del circuito impreso del amplificador versatilidad. Los MOSFET digitales integrado. que utilizamos son tan baratos que Para los lectores que recién em no tiene sentido usar diferentes ti - piezan a leer la serie vamos a repe pos. El diseño está realizado para tir el circuito del amplificador PWM el amplificador de mayor potencia y discreto genérico de 12 a 100W que el de menor potencia trabaja mas se puede observar en la figura 1. tranquilo que agua de pozo. Le so bra tanto paño que se convierte en Protecciones el sueño del audiófilo: un amplifica dor imposible de quemar. Antes de dar por terminado el Esta entrega es para concretar circuito se requiere agregarle un imla construcción del amplificador portante complemento que es una

protección contra cortocircuito. En principio digamos que no hay mejor protección que una etapa de salida que soporte una corriente lo más grande posible. Dentro de la gama de MOSFET existentes en el mercado podríamos haber elegido alguno de menor corriente pero elegimos el de mayor corriente con encapsulado común por un problema de protección intrínseca. El IRF540 puede soportar 32A de pico y el IRF9540 18A. Como la salida del circuito se encuentra después de L1 es improbable que se superen dichos valores de corriente en un cortocircuito sobre la línea del parlante. Por supuesto que si el cortocircuito se mantiene por mucho

Service

Figura 1 - Circuito genérico del amplificador PWM.

Figura 2 - Consumo de pico por el transistor inferior para 32V y 4 Ohms.

Figura 3 - Consumo de pico por el transistor superior para 32V y 4 Ohms.

Service & Montajes 38

tiempo los transistores se queman por sobrecalentamiento aunque sea muy difícil calcular cuál es la potencia que se disipa sobre cada MOSFET debido a que las fuentes van a reducir su tensión de salida porque la corriente está mucho mas arriba que la de regulación. En la práctica un simple fusible de cable colocado sobre la salida de la fuente negativa y positiva es ya una excelente protección contra cortocircuito y casi nos animamos a decir que no se requiere nada más. Sin embargo, un amplificador moderno debe soportar un cortocircuito sin necesidad de tener que cambiarle el fusible cada vez que la línea del parlante se pone en cortocircuito. Se impone el uso de un fusible electrónico pero dejamos librado al armador la decisión de dejar al circuito sin fusibles electrónicos. Para diseñar un fusible electrónico lo primero es saber en qué corriente debe cortar. Y en nuestro caso tenemos un solo amplificador pero con dos tensiones de fuente y dos resistencias diferentes de parlantes. Es decir que vamos a tener cuatro circuitos de fusible electrónico diferentes. A saber: para fuente de +32 y -32V y para fuente de +16 y - 16V con 4 y con 8 Ohms. El valor que más nos interesa es la corriente de pico máximo por Q1 y por Q2 que ocurre cuando el período de actividad de la PWM es de 99% y 1% respectivamente medido según el circuito de las figuras 2 y 3. Como se puede observar, en el peor caso la corriente por Q1 es de 8,1A para un tiempo de actividad de 99%. El caso opuesto se puede observar en la figura 3. En promedio podemos tomar un valor de 8A de pico. En la tabla de la figura 4 se pueden observar los valores para las otros casos obtenidos también por una simulación.

Proyecto de un Amplificador PWM Cálculo de los Resistores Sensores de Sobrecorriente Aunque aún no conocemos el circuito del fusible electrónico ya podemos calcular el valor de los resistores sensores porque la tensión sobre ellos debe generar una caída de 600mV. Por lo tanto: R = 0,6 / I adoptada = 50 mΩ para 32V 4Ω; R = 100mΩ para 32V 8Ω y 16V 4Ω R = 120mΩ para 16V 8Ω. En cuanto al valor de potencia debemos realizar alguna aclaración. El valor de corriente adoptado es un valor de pico. El valor eficaz se debe calcular para una PWM promedio musical muy difícil de simular en este momento en que todavía no tenemos conectado el modulador PWM. Por eso vamos a adoptar 10 resistores de 0,47 Ohms 1/8 de W para el peor caso y posteriormente lo confirmaremos. De cualquier modo el valor del resistor sensor es el elemento de ajuste del sistema y el técnico deberá realizar muchas pruebas antes de elegir el valor definitivo.

Circuitos de los Fusibles Electrónicos Vamos a considerar que cuando se cortocircuita la carga, la misma se comporta como un resistor de 0,5 ó 1Ω ya que es muy difícil que el contacto precario de dos conductores tenga un valor de resistencia menor. Así podemos analizar que toda la corriente de la fuente positiva de 32V o de 16V pasa por el resistor sensor, el transistor superior y va a masa por el choque y el cortocircuito. En total podemos realizar una estimación de 1Ω lo cual significa que circulan 32A en el peor caso. En conclusión recomendamos la utilización de fusibles electróni-

Figura 4 - Tabla de corrientes de pico de fuente.

cos cuando se usen 32V y 4 Ohm diseñado tiene una ventaja intrínsede parlante. El circuito es metaesta- ca con respecto a un amplificador ble cuando se realiza un corto so- push-pull. Para proteger los transisbre el parlante debido a la ausencia tores MOSFET de potencia basta de realimentación negativa. con cortar la excitación que es un En la figura 5 podemos observar corte en una zona de baja energía. al transistor superior sin excitación En la figura vemos qué ocurre con y cargado con un parlante de 0,5 una carga en semi cortocircuito. El Ohms. amplificador se excita con la llave Observe que la corriente que J1 abierta y observa que el consucircula no alcanza ni para quemar mo sobre la fuente V2 supera los 9 un BC848. En efecto, la compuerta amperes. Si en ese momento se queda conectada a fuente y esto corta la excitación, el consumo lleimplica que el transistor está corta- ga a valores insignificantes demosdo. Recién cuando la excitación genere en el gate un pulso inferior a masa, Q2 conducirá a pleno. Lo mismo ocurre con el transistor inferior que podemos observar dibujado en la figura 6. Observe que cambiamos la ubicación de los materiales para que el circuito parezca más entendible al ser observado. De este modo el terminal positivo de la batería queda conectado al drenaje Figura 5 - Corto sobre la salida con transistor del transistor pero éste no superior sin excitación. puede conducir porque el gate está conectado al terminal de fuente por el resistor R7. La corriente que circula por el circuito es la de fuga del MOSFET que este caso es de 32µA. A priori podemos asegurar que si se corta la excitación en presencia de un cortocircuito en la salida los transistores quedan perfectamente protegidos como se puede obserFigura 6 - Transistor inferior en cortocircui var en la figura 7. Un amplificador PWM bien to sin excitación.

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Service trando que sólo hay que sensar el consumo de fuente y operar una llave que corte la excitación. En el proyecto definitivo el oscilador de portadora se fabrica con un 555 y como sabemos el mismo cuenta con un terminal de encendido. Es decir que sólo debemos prever un transistor que opere dicho terminal. En la figura 8 el modulador PWM está reemplazado por un generador de funciones y una llave controlada por tensión.

Nos queda por explicar el circuito PWM completo con su protección por sobrecorriente. Los resistores sensores de sobrecorriente se pueden ubicar en el lugar más conveniente del circuito. Por ejemplo R6 conviene colocarlo en el retorno a masa de la fuente de 32V con un capacitor electrolítico C5 en paralelo. Como se trata de una fuente negativa el capacitor electrolítico se conecta con su terminal negativo a masa. Sobre C5 existe, por lo tanto,

Figura 7 - Protección por corte de la excitación.

una tensión continua proporcional a la corriente consumida de la fuente. Cuando la tensión sobre él, supere los 700mV conduce el transistor Q6 y opera la protección mediante todo el tiempo que dure la sobrecarga. R8 es un resistor separador que evita que se queme la base de Q6 cada vez que se produce una protección. En efecto, la baja impedancia de la tensión de alimentación de base de Q6 es muy capaz de hacer circular una corriente muy elevada por la misma si no se agrega el resistor separador que la limita. C6 es un segundo filtrado de la tensión continua de base de Q6 que garantiza que el mismo opere como una llave sin generar ripple sobre el colector. El resistor sensor de la fuente positiva no está colocado sobre el retorno sino sobre el positivo de la fuente de 32V. De este modo, cuando se produce un pulso de sobrecorriente se genera una tensión positiva sobre la base con respecto al emisor que se encuentra conectado a la fuente positiva para que la juntura de colector de Q5 quede polarizada como corresponde en inversa. La red sensora R2, R11 y C12 cumple las mismas funciones que la anterior. El colector se envía con un resistor R10 de 10Kohms a la base del transistor llave de corte para que este interrumpa la generación del oscilador de portadora y de ese modo se interrumpa la excitación del driver y la salida.

Conclusiones

Figura 8 - Amplificador PWM con protecciones. Nota: este circuito es sólo el ejemplo de uno de los amplificadores, recuerde que de acuerdo a la potencia se debe alterar el valor del parlante las tensiones de fuente y los resistores R6 y R2.

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En esta entrega terminamos de explicar el funcionamiento completo del amplificador de audio PWM, al cual le faltaba la sección más importante que es la sección de protección de sobrecorriente. Primero aclaramos el tema de la metaestabilidad de los amplificadores PWM que les permite funcionar en mu-

Proyecto de un Amplificador PWM chos casos sin ninguna protección o simplemente protegidos con un fusible. Una de las cosas más complejas de los equipos de audio es conseguir que no se quemen cuando el usuario descuidado pone un cable de parlante en cortocircuito. Después de tantos años de uso de las etapas push-pull los ingenieros de diseño se dieron cuenta que unos de los problemas de las protecciones se encuentra en la realimentación negativa que tienen todos los amplificadores analógicos. Dicha realimentación se toma desAPÉNDICE: LOS NÚMEROS BINARIOS ¿Cómo se representa un número en forma electrónica? Un ejemplo vale por mil palabras. Imaginemos que un circuito electrónico (posiblemente un microprocesador) está diseñado para que realice la suma de dos números binarios de 8 bits. Este circuito integrado deberá tener 16 patitas de entrada más las correspondientes a fuente y masa y otras patas especíificas que se podrían requerir (reset, cristal). En 8 de esas patas se colocaría el primer sumando y en las 8 restantes el segundo. ¿Pero cómo se coloca un número si las patas sólo pueden reconocer tensiones? Cada pata debería tener una llave que la ponga a cero o a fuente y a cada llave le deberíamos marcar qué posición ocupa dentro del número binario es decir cual es la llave correspondiente al bits menos significativo del primer sumando, cuál al bit siguiente etc. hasta llegar a la llave 8 con el bit más significativo. Luego deberíamos hacer lo mismo con el siguiente conjunto de llaves. El circuito integrado debería leer la tensión de cada pata, realizar la operación de la suma binaria y presentar el resultado como una tensión alta o baja en 16 patas de salida (es evidente que la suma de dos números es un número más grande que cada sumando). Un circuito para esta máquina para sumar números binarios se puede observar en la figura apéndice 1.

de la salida del amplificador y cuando ocurre un cortocircuito el equipo se queda sin realimentación negativa y oscila quemando a los transistores de salida, driver etc. Como el amplificador PWM no necesita realimentación no presenta este problema y por lo tanto posee un funcionamiento intrínsecamente estable. Esto, sumado al hecho de la elevada corriente que soporta un MOSFET y su baja resistencia interna nos permiten realizar amplificadores durables y de elevado rendimiento.

Y por último el parlante está siempre conectado a los transistores por un choque cuya inductancia evita que los MOSFET que trabajan con pulsos de 100KHz o más entreguen una corriente de cortocircuito. A la suma entregan la corriente que deje pasar el inductor. En la próxima entrega vamos a diseñar el circuito impreso de este amplificador con un laboratorio virtual Live Wire y su programa de diseño de circuitos impresos PCB Wizard. Este producto está comercializado por editorial Quark. ✪

El circuito parece complejo pero al analizarlo con todo detalle perderá tal complejidad. Observe que las patas 1 (arriba a la izquierda) y 40 (abajo a la derecha) corresponden a fuente y masa respectivamente. La pata 21 es una pata de funciones que no deja de ser una pata especial de entrada que realiza una bifurcación de la programación. Cuando pasa al estado alto el CI sabe que ya fueron cargados los dos sumandos y que debe realizar la suma y presentarla en la barra de LEDs de la derecha. Las llaves J2 y J3 se encargan de ingresar los números binarios que deseamos sumar. Cada patita del integrado tiene un resistor a fuente (que se llama de pull-up) que lo mantiene en estado alto si la correspondiente llave esta abierta, pero que la pone en cero si la llave se cierra.

La pata 20 es el bit menos significativo del primer sumando y la 13 el bit mas significativo del mismo. La 12 es el bit menos significativo del segundo sumando y la 5 es el bit más significativo del segundo sumando. El led indicador menos significativo de la suma, está conectado a la pata 39 y el más significativo a la pata 24. Aquí podemos observar que esta máquina transforma cada una de las llaves de entrada en una tensión equivalente al número binario de entrada y cuando ambos sumandos están ajustados, la operación del pulsador lleva la pata 21 a 5V para que el CI realice la suma y la presente como iluminación del conjunto de leds de salida. Al conjunto de patas de entradas se lo acostumbra a llamar “puerto de entrada” y

Fig. Apendice 1: Máquina de sumar números binarios.

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Service al conjunto de patas donde están conectados los leds se los suele llamar “puerto de salida”. De este modo, con un ejemplo práctico aprendimos qué son los números en forma general y particularmente los números binarios y decimales. Ud. se estará preguntando para qué sirve el dispositivo creado si los humanos siempre nos comunicamos utilizando los números arábigos. En principio, si Ud. desea transformar un número decimal en binario, podría diseñar otro dispositivo que lo haga automáticamente. ¿Pero el resultado es siempre un número binario que debería traducir a decimal para poder entenderlo? Por supuesto, pero también es posible diseñar un dispositivo que transforme ese número binario existente en la patas de salida del integrado, en un número decimal que se pueda leer directamente. Ese dispositivo sería una máquina de calcular como la que Ud. usa todos los días. Esa máquina siempre calcula en binario. Y recién después de tener el resultado de la operación en binario lo introduce en un sistema que transforma el binario en lo que se llama un número BCD (binario codificado digital) que es fácilmente introducido en un display para su observación. ¿Ud. creía que la calculadora procesaba números decimales? No, siempre procesa binarios porque ése el sistema de numeración más adecuado para ella.

Diferencias entre un Dispositivo Digital y otro Analógico En un dispositivo analógico no hay posibilidad de leer un valor en forma numérica (con símbolos arábigos, binarios o de cualquier otro tipo). Siempre existe una apreciación del usuario con respecto a la posición de una aguja sobre una escala o algo similar. Esto provoca un error imposible de evitar que es el error de paralaje y que siempre se estima como la mitad de la menor división de la escala. En cambio un equipo digital es de lectura directa. Se lee un número arábigo o un led (que se enciende o apaga en los indicadores de nivel tipo pasa no pasa). No

hay apreciación o lectura por aproximación por parte del usuario y por lo tanto no hay error de paralaje. ¿Qué es más exacto un instrumento digital o uno analógico? Esta pregunta no tiene una respuesta concreta: todo depende de la cantidad de dígitos del instrumento digital y del tamaño y tipo de escala del instrumento analógico. Además solo podemos hablar de la precisión de lectura porque la precisión total del instrumento depende del diseño general del mismo y de su ajuste si lo tuviera. Esta discusión tiene más importancia desde el punto de vista didáctico que desde el práctico. Por ejemplo supongamos que debe medir una tensión de 100V y Ud. tiene un voltímetro que presenta la información binaria sobre un display de dos dígitos y un téster analógico con una escala del 0 al 100 con 100 divisiones pequeñas y una grande cada 10V ¿qué instrumento utilizaría para medir con mayor precisión? Con el voltímetro digital (que cuenta con dos dígitos), no podrá medir los voltajes intermedios que existen entre las unidades. Por ejemplo, si inicialmente tengo un valor de 50V, el display del voltímetro mostraría 50V, si yo aumento este valor hasta 50,7V seguiría mostrando 50V. Sólo puede cambiar cuando la tensión de entrada rebasa los 51V. En este caso el cambio no es continuo, cada cambio en el dígito del display, representa 1 voltio. En el instrumento analógico de aguja se puede observar perfectamente entre 50V y 50,7V,. aunque tal vez no pueda apreciarse claramente si se trata de 50,7 o 50,5V pero podemos decir que es más preciso el instrumento de aguja. Pero si Ud. tiene un voltímetro digital de 4 dígitos tal ves podría leer 57,71V y entonces la mayor precisión la obtendría con el instrumento digital. ¿Cómo se puede diferenciar entre dispositivo analógico de uno digital? Esta parece una pregunta tonta y la respuesta más obvia es la más equivocada. Por el display dirán todos. Si tiene aguja es analógico, si tiene led o números de 7 segmentos es digital. No, un instrumento puede ser digital en la concepción del medi-

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dor propiamente dicho pero expresar su salida en un instrumento de aguja trabajando con señales del tipo PWM. Y la aguja saltará de valor en valor sin mostrar jamás un valor intermedio. La diferencia más obvia entre un valor Analógico y otro Digital se puede determinar fácilmente de la siguiente manera: Valor Analógico: Representación continua de cantidades. Valor Digital : Representación paso a paso de cantidades. Como podemos observar, los valores analógicos están siempre en movimiento continuo, la aguja a veces puede indicar un poquito más y a veces un poquito menos, y su valor, puede estar sujeto a la interpretación en una escala. Los valores digitales, no dejan espacio a dudas ni interpretaciones, ya que su cantidad puede estar dentro de un amplio rango de medidas, pero tiene un claro valor en el visor aunque éste podría estar variando una vez por segundo por ejemplo, si éste es el ciclo de medición y observación elegido.

Ventajas de los Sistemas Digitales Cada vez aumenta más el número de usos en el campo de la electrónica (y en muchos otros campos) para los sistemas digitales, en los cuales siempre reinaron los sistemas analógicos. Muchas son las razones para este cambio, algunas de las más importantes son: 1) En general, los sistemas digitales son fáciles de diseñar. Esta propiedad se debe a que no es necesario aplicar tensiones exactas en los circuitos digitales, por el contrario, sólo es necesario que las tensiones permanezcan o alcancen los niveles de operación para cada estado lógico (ALTO o BAJO). Es decir que un circuito considera siempre como estado alto a un valor de por ejemplo 4,5V que tal vez tiene un ripple o un ruido de 0,3V sobre el. 2) Capacidad de almacenar o retener información. Muchos de los circuitos digitales tienen un sólo propósito, el de alma-

Proyecto de un Amplificador PWM cenar, retener, y enviar información a voluntad del usuario. 3) Funcionamiento programado. Es muy fácil que un circuito digital siga una serie de órdenes llamadas programa, grabadas dentro de los mismos. Esto facilita el diseño y las modificaciones por error de diseño porque sólo se debe cambiar el programa y no se requieren cambios de hardware. 4) Menor espacio para más circuitos. Aunque la tecnología analógica ha avanzado mucho, sería imposible superar el tamaño de un circuito digital complicado, con su equivalente en circuitos analógicos. 5) Mayor facilidad para comunicarse con una computadora. Nadie sabe cómo va a ser una casa, una oficina o una fabrica del futuro; pero es muy probable que la información de todos los dispositivos converja a una PC centralizada desde donde el usuario puede realizar el control y las modificaciones en forma remota. El ser humano tiene ya un grave problema cuando se trata de trasladarse dentro de sus megaciudades. La única solución posible es el trabajo remoto. Del cual este articulo es una prueba elocuente. Yo estoy escribiendo en una oficina de mi casa. Y cuando termine el trabajo lo envío por Internet. Cuando en la editorial lo aprueban me manda un giro bancario y yo voy caminando hasta el banco mas cercano a retirar el dinero o a veces lo reenvío por otro giro bancario para pagar alguna cuenta, etc. Actualmente existen casas provistas de dispositivos domóticos que le indican al usuario remoto todo lo que ocurre en su hogar y ese tipo de tecnología seguramente va a seguir creciendo hasta el infinito. Tomar un número binario y transmitirlo a una PC es casi un trabajo de niños y seguramente en el laboratorio del futuro los instrumentos no tendrán display sino que enviarán ese número a la PC para que el usuario lo lea.

dentro de los parámetros del mundo digital, pero, ¿Cómo podemos hacer para que este circuito "comprenda" todos los valores de nuestro mundo, que por regla básica es completamente analógico? Esta es la única desventaja al utilizar sistemas digitales. En su gran mayoría, las fuerzas físicas en el mundo real son analógicas, y los sistemas digitales las utilizan como entradas y salidas de información para efectuar las acciones que necesitemos con ellas, como medición y control. Algunos ejemplos son: • La temperatura. • La presión. • La velocidad. • Los niveles de un líquido. Aunque la mayoría de nosotros tendemos a expresar sus valores de forma "Digital", por ejemplo: Casi todos decimos "tengo 37,5 grados de temperatura", aunque en la realidad esta cantidad, por ser de carácter analógico es mucho más específica que eso "en realidad Ud. puede tener 37,34765 grados para acotar la cifra de algún modo”. Lo que ocurre es que en muchos casos no importa más precisión que dos o tres cifras significativas. Esta aproximación de valores es un ejemplo claro de cómo podemos "traducir" los valores analógicos en valores digitales que nuestro circuito pueda interpretar y manipular sin problemas. Por consiguiente, para poder utilizar sistemas digitales donde el parámetro a medir es analógico, se vuelve prioridad seguir una serie de pasos, los cuáles serían:

1. Convertir los valores analógicos a sus equivalente digitales (números binarios). 2. Procesar esta información matemáticamente o lógicamente dependiendo de nuestras necesidades. 3. Finalmente convertir los valores procesados al mundo analógico. En la figura apéndice 2 se puede observar un ejemplo de un sistema de calefacción. Comencemos por el bloque del sistema de calefacción. Puede ser una estufa a gas por ejemplo. Esa estufa debe tener un sistema de medición de la temperatura ambiente del tipo analógico como, por ejemplo, la resistencia de un termistor. Esa resistencia es medida por un circuito óhmetro y enviado como tensión analógica a un convertidor analógico/digital que transforma la tensión en un número binario equivalente. Este número se debe procesar, lo cual en este caso significa compararlo con otro número binario seleccionado por el usuario. Cuando el numero leído por el termistor es más alto que el guardado, la estufa se debe apagar. Luego se debe realizar una nueva comparación pero en este caso con una temperatura algo mayor para evitar que el sistema esté encendiendo y apagando constantemente (histéresis). El resultado de la comparación debe generar un estado alto o bajo de una tensión que debe accionar el sistema de control del gas de la estufa, lo cual constituye un pasaje por un conversor digital analógico y la operación de un sistema mecánico que completa el ciclo. ✪

Limitaciones de los Sistemas Digitales Podemos lograr que un circuito digital haga cualquier cosa que necesitemos

Figura Apéndice 2: Ejemplo en un sistema de calefacción.

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PROYECTOS

CON

L A B O R AT O R I O S V I RT U A L E S

Semáforo Sencillo

En diferentes ediciones de Saber Electrónica hemos publicado circuitos de control de tránsito (semáforos) ya sea con componentes discretos, con circuitos integrados y hasta con microcontroladores. Este circuito fue construido con dos de los integrados más utilizados por los estudiantes de electrónica: un temporizador CA555 en configuración biestable y un 74LS190 conectado para que cuente tres estados. Como puede apreciar, se trata de un simple circuito secuencial que permite que se encienda la luz verde, luego la amarilla, posteriormente la amarilla y la roja para finalmente encender la roja y comenzar nuevamente el ciclo. El tiempo de encendido de cada led dependerá del período del temporizador que se ajusta por medio de VR1. El inconveniente de esta configuración es que el tiempo en que permanecen los diferentes estados en forma activa es el mismo ya que fue pensado con fines didácticos para mostrar las bondades de estos circuitos integrados pero con simples modificaciones puede obtener las combinaciones que usted desee. Puede comprobar el funcionamiento realizando la simulación en el programa Livewire y obtener sus propios impresos en PCB Wizard 3, utilizando los programas DEMO que también se proveen. Para bajar los archivos de Internet diríjase a www.webelectronica.com.ar, haga click en el ícono PASSWORD e ingrese la clave: newave para bajar el programa y semafor.lvw para descargar este proyecto.

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Cuaderno del Técnico Reparador

Técnicas de Liberación de Celulares Liberación de Teléfonos Celulares de

Tecnología ODM Ejemplo: Motorola W220 Sin Cajas Ni Cables Especiales Estamos acostumbrados a escuchar tér minos tales como: Symbian, ODM, DB, etc. y muchas veces no sabemos a qué hacen referencia. Con la lectura de esta nota entenderemos que existe un siste ma operativo genérico que fue diseñado para competir con PALM y con Win dows; también veremos que algunas compañías mandan a fabricar a otras empresas algunos móviles de baja gama y que en estos casos se puede dificultar su programación y/o mantenimiento de bido a que no se cuenta con la información necesaria. Veremos qué se puede ha cer en esos casos. Autor: Ing. Horacio Daniel Vallejo e-mail: [email protected]

Introducción He dicho varias veces, y no me cansaré de repetirlo (siempre hay alguien que lee esta sección por primera vez) que un teléfono celular es como una computadora en miniatura que realiza funciones específicas de comunicación a través de una red de RF de alta frecuencia y otras tareas accesorias controladas por un microcontrolador. Por lo tanto, todos los celulares sin importar la marca ni el modelo, deben poder “comunicarse con una computadora” y para ello se emplean distintos tipos de protocolos: USB, RS232

(puerto serial de la PC), Infrarrojo, Bluetooth, etc. Casi todos los teléfonos que tuve oportunidad de observar y de trabajar con ellos, poseen puerto de comunicación RS232 y por tal motivo muchos “programadores” suelen realizar aplicaciones para realizar mantenimiento a un teléfono empleando una comunicación RS232. La liberación de un teléfono celular para permitir que el móvil GSM pueda reconocer un chip de cualquier compañía debe ser, entonces, muy similar para cualquier celular y su práctica no constituye delito siempre que tengamos la autorización por escrito del dueño

del teléfono (muchas veces el celular es comprado en “comodato” y no se lo puede tocar debido a que el propietario sigue siendo la compañía telefónica y no el usuario). Liberar un teléfono no es más que quitar un “candado” que las empresas operadoras colocan dentro de la memoria del teléfono y para ello se emplean diferentes técnicas, generalmente mediante el uso de programas que corren desde una computadora, por lo cual el teléfono se tiene que poder conectar a la PC y dialogar con ella.

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Cuaderno del Técnico Reparador Figura 1

aloja la batería. En el artículo publicado en Saber Electrónica Nº 235 dimos los esquemas de con“Arme la caja RS232 si se tactos para un montón de teléfodedica al servicio técnico de te - nos celulares, casi todos los emléfonos celulares, ya que es tan pleados en nuestro mercado (puenecesaria como un multímetro”. de bajar este artículo y muchos más de nuestra web, con la clave Consideramos que la Caja de telcel). Ya explicamos en otras Trabajo RS232 es una herramien- notas cómo obtener información ta fundamental para comunicar de ubicación de los contactos los teléfonos con las computado- RS232 de un Manual de Servicio y Los móviles que se conec - ras, sin necesidad de comprar suponemos que Ud. ya sabe hatan por RS232, normalmente no “soluciones mágicas carísimas”. cerlo (si tiene dudas diríjase a requieren la instalación de dri - La caja posee un circuito integra- www.webelectronica.com.ar, haga vers, ya que los programas rea - do MAX232CPE que realiza esta click en el ícono password e ingrelizan el intercambio de datos a adaptación. La caja se conecta a se la clave telcel, seleccionando través de los tres hilos (TX, RX la computadora por medio de un la opción “información para soy GND). cable prolongador de puerto serial cios”). que se puede comprar en cualComo los teléfonos celulares quier casa de computación o que manejan diferentes niveles de ten- Ud. mismo puede armar, ya que Symbean, ODM, DB sión que la computadora para co- sólo es preciso conectar 3 cables y Muco Más... municarse a través de protocolo (patas 2, 3 y 5 del puerto serial o RS232, es preciso un “adaptador puerto COM). El teléfono se coSymbean es un sistema opede niveles”. La caja de trabajo necta a través de un cable que de- rativo que fue producto de la alianRS232 publicada en Saber Elec- be armar el propio técnico. Es pre- za de varias empresas de telefotrónica Nº 235, realiza la adapta- ciso conseguir el manual de servi- nía móvil, entre las que se ención de niveles entre el teléfono y cio del teléfono celular para locali- cuentran Nokia, Sony Ericsson, la computadora. En la figura 1 se zar el conector que posee los con- PSION, Samsung, Siemens, LG, observa una versión mejorada de tactos RX, TX y GND. Normal- Motorola, Mitsubishi Electric, Padicha caja, a la que hemos bauti- mente estos contactos son parte nasonic, Sharp, etc. Sus orígenes zado Caja de Trabajo RS232 Ver- del conector exterior del móvil y provienen de su antepasado sión 2 que ya no posee dos co- en otras ocasiones se encuentra EPOC32, utilizado en PDA's y nectores y dos jumpers... “la en el compartimento donde se Handhelds. Todos los teléfonos se pue den comunicar a través de pro tocolo“RS232, MBus o FBus”. En el protocolo RS232 se em plean tres cables: TX, RX y GND y la velocidad de transmisión es relativamente baja (es normal una velocidad de 9600 bau dios). El protocolo RS232 es el que maneja el puerto serie o puerto COM de la computadora.

adaptación de niveles” es automática para cualquier teléfono.

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Técnicas de Liberación de Celulares Este sistema oprativo cuenta con cinco interfaces de usuario o plataformas que son las denominadas Serie 60, Serie 80, Serie 90, UIQ y MOAP. La mayoría de los móviles utilizan la Serie 60, todos los de Sony Ericsson trabajan bajo UIQ, al igual que Motorola. La mayoría de los móviles con Symbian son de Nokia, por ejemplo, todos los modelos de la serie 60 y superiores, incluyéndose toda la Serie N, a excepción de los de tipo handled (los cuales funcionan con Maemo) y los denominados "Internet Tablet" como el N800 y N810. El objetivo de Symbian fue crear un sistema operativo para terminales móviles que pudiera competir con el de Palm o el Windows Mobile de Microsoft. Sony Ericsson emplea Symbian sobre plataforma UIQ, que es una intefase propia. Los teléfonos pueden poseer el reproductor Walkman o dedicarse de lleno a la organización personal. Algunos modelos Sony Ericsson con sistema operativo Symbean son: M600i, P800, P802, P900, P910, P990, P1i, W950, W960i, G705 y G900. Otros teléfonos con este sistema operativo son:

Por ejemplo, los celulares T200 y R600 son desarrollados por la compañía taiwanesa GVC. T100 y A3618 son desarrollados por la empresa Arima. Varios ODMs por excelencia de Sony Ericsson son hechos por la empresa francesa SAGEM. La razón es simple, los equipos ODM de SE son generalmente de gama baja (que sólo se remite a GSM, GPRS & EDGE), lo cual permite que SE enfoque su trabajo en equipos de gama media y alta pero sin descuidar el mercado de móviles económicos. El problema con estos equipos es que muchas veces se carece de información como para saber de que manera se los puede programar, liberar, desbloquear o colocar “parches” en sus sistema operativo para que funcionen mejor. Cuando una empresa “fabrica” sus propios equipos se dice que son de tecnología DB (DataBase) y, en ese caso, los técnicos suelen contar con información específica y las técnicas de servicio pueden simplificarse si se tiene el manual de servicio correspondiente. Obviamente tanto los móviles ODM como DB pueden ser programados (falseados) pero muMotorola: A728 (sólo disponi - chas veces no se conocen las técble en China), A920, A925, nicas para teléfonos ODM ya que A1000, A1010, Z8, Z10. no siguen la estructura estándar Siemens: SX1 de las compañías para las cuales Samsung: SGH-D720, SGH- fueron fabricados. D730, SGH-G810, SGH-i450, Por otro lado, se sabe que TI, SGH-i550, SGH-i520, SGH-i560 y Enfora y Microsoft unen esfuerzos SGH-i8510. para “migrar en forma sencilla a Panasonic: X700 y X800. las nuevas tecnologías”. Para su desarrollo se usa el procesador Ahora bien, varios equipos de aplicaciones de arquitectura de electrónicos, entre ellos algunos un solo núcleo OMAPV1030 de celulares Sony Ericsson y Motoro- Texas Instruments. Este procesala, son desarrollados y manufactu- dor fue el primero de la familia rados por otras compañías. Ese OMAP-Vox, cuyo objetivo princies el caso de los móviles ODM pal es facilitar la migración de los (original design manufacturing) diseños de dispositivos inalámbrique pueden tener arquitecturas di- cos hacia la tercera generación. ferentes. Enfora, proveedor de solucio-

nes de interconexión de redes inalámbricas, anunció el lanzamiento de Enabler IIIE-BGA, una plataforma inalámbrica con funciones GSM/GPRS/EDGE que ofrece soporte para el sistema operativo Microsoft Windows Mobile 6. La base de la plataforma, de 28 X 34 X 2.5 mm, permite a los desarrolladores de Windows Mobile crear dispositivos pequeños. El producto viene en un paquete de hardware que, señala el comunicado, ha sido diseñado para una fácil integración y manufactura, y soporta varios tipos de interfaz y periféricos. "El propósito de esta plataforma es permitir que los desarrolladores de Windows Mobile puedan distribuir una amplia gama de dispositivos móviles en el mercado de forma fácil y rápida", dijo Andy Berryman, vicepresidente de desarrollo de negocios de Enfora. "Con esta plataforma, los Fabricantes de Equipos Originales (OEM) y los Fabricantes de Diseños Originales (ODM) podrán ser capaces de reducir tanto los costos de desarrollo como el tiempo de ingeniería que toma crear diseños en un alto volumen o de rápida evolución”, añadió Berryman. El OMAPV1030 ha sido diseñado principalmente para proveer de características multimedia avanzadas a los diseños de telefonía celular, entre estas caracteristicas se encuentran la captura de video de 30 cuadros por segundo, playback, cámara digital de 2 megapixeles de resolución, audio digital en MP3 y otros formatos, LCD a colores y juegos interactivos en dos y tres dimensiones. El dispositivo, diseñado en base a la arquitectura de procesadores OMAP y a anteriores generaciones de la tecnología GSM/GPRS, fue construido utilizando tecnología de procesamiento de 90nm y busca facilitar

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Cuaderno del Técnico Reparador la migración de los dispositivos EDGE (Enhanced Data Rates for GSM), hacia UMTS (Universal Mobile Telecommunications System). La tecnología UMTS es el término utilizado en Europa para referirse a las redes y servicios móviles de Tercera Generación. Permite transmitir datos a una velocidad máxima de 384 kbps, superior a las líneas RDSI y ADSL estándar. Como Liberar Celulares ODM Nuevamente: “liberar significa quitarle un candado al móvil para que pueda reconocer chips de cualquier compañía, desbloquear significa quitarle otro candado para que a dicho móvil se lo pueda programar; ambas prácticas están permitidas si se cuenta con la autorización de dueño del teléfono.

Figura 2 Clonar significa cambiarle el número de serie (o IMEI), es una técnica que no debe realizarse y que está penada por la ley”. Cuando quiere liberar un celular del tipo ODM, si no se conoce mucho sobre el aparato, general-

Figura 3

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mente se lo libera por código. En el caso de Motorola W220, como es un celular ODM se puede liberar por medio del código. Al ponerle otro chip (sim) nos pedirá que ingresemos el código PIN de red que mediante la lectura el softwa-

Técnicas de Liberación de Celulares Figura 4

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Cuaderno del Técnico Reparador

Figura 2 re es sencillo de extraer, también se puede obtener el código de usuario y para ello podemos usar el programa “Motorola ODM Tool” que puede descargar del link que damos en nuestra página www.webelectronica.com.ar, para lo cual deberá hacer clic en el ícono password e ingresar la clave “pw220”. Precisaremos el programa, la

caja RS232 y el cable para conectar al teléfono a dicha caja, el cual se muestra en la figura 2 y que se enseñó a armar en Saber Nº 235. Si no tiene la caja de trabajo RS232 (figura 1), también puede armar un cable de programación que sirve exclusivamente para este teléfono (la caja es universal), cuyo circuito se muestra en la figura 3. El circuito mostrado en la

Service & Montajes 54

figura 4 corresponde a una caja de trabajo alternativa que también fue probada con éxito en celulares ODM de distintas marcas. Suponiendo que armó el cable, entonces debe conectarlo al teléfono y al puerto serial de la computadora. Con la batería bien cargada el cable lo conectamos en el toma de auriculares del teléfono, que debe de estar apagado. Ejecutamos el programa y hacemos click “pach” (figura 5) y comenzará a correr una barra; pedirá que encendamos el móvil y comenzará a dialogar con él. Una vez terminado el proceso le quitamos la batería, la volvemos a colocar (sin quitar el cable de programación), dejamos el teléfono apagado y hacemos click en “read code”; nos dará el IMEI, el nck, el spck, y el userLoked (NCK *******). Este último es el código a ingresar por teclado y el teléfono queda liberado. ¡Haste el mes próximo! ✪

PROYECTOS

CON

L A B O R AT O R I O S V I RT U A L E S

Alarma Antirrobo de Seguridad Este proyecto proporciona un sistema de seguridad como alarma antirrobo. El sistema constantemente comprueba el estado de tres sensores diferentes que son conectados a puertas y ventanas. Tres LEDS: D1, D2 y D3 indican o supervisan el sistema. Cuando un sensor es accionado por algún motivo, y el led correspondiente a la zona activada se apagará. Para reestablecer el sistema se debe quitar la tensión de alimentación. Puede comprobar el funcionamiento realizando la simulación en el programa Livewire y obtener sus propios impresos en PCB Wizard 3, utilizando los programas DEMO que también se proveen. Para bajar los archivos de Internet diríjase a www. w e b e l e c t ro n i c a.com.ar, haga click en el ícono PASSWORD e ingrese la clave: newave para bajar el programa y alarseg.lvw para descargar este proyecto.

Saber Electrónica 55

PROYECTOS

CON

L A B O R AT O R I O S V I RT U A L E S

Teclado de Seguridad con Traba Este proyecto proporciona un sistema de seguridad que da a visitantes tres posibilidades para ingresar el código correcto a efectos de que se active el relé. El visitante debe ingresar el código mediante el pulsado de los interruptores SW4 a SW6 y luego debe accionar SW2 para confirmar el código. Si ingresa un código erróneo tres veces consecutivas, el sistema ya no actuará más y sólo puede ser reseteado por un conmutador de reajuste oculto (SW1). Luego de ingresar el código correcto, la puerta abrirá. Si aprieta los interruptores SW11 (instalado en el interior) y SW12 (instalado en el exterior) la puerta se volverá a cerrar. SW13 es un interruptor interno y oculto de emergencia que permite abrir la puerta sin necesidad de apretar el código correcto. Puede comprobar el funcionamiento realizando la simulación en el programa Livewire y obtener sus propios impresos en PCB Wizard 3, utilizando los programas DEMO que también se proveen. Para bajar los archivos de Internet diríjase a www.webelectronica.com.ar, haga click en el ícono PASSWORD e ingrese la clave: newave para bajar el programa y tecla3.lvw para descargar este proyecto.

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MONTAJE

Implementación de Convertidores Analógico/Digitales con PICAXE 28 El empleo de un ADC es muy útil e inclusive nece sario sobre todo cuando tenemos que utilizar un sensor que nos reporta una variable, cuyos valo res cambian dentro de un rango establecido con el transcurso del tiempo.

Autor: M. en C. Ismael Cervantes de Anda Docente ESCOM IPN [email protected]

A

estas variables se les conoce con el nombre de analógicas ya que tienen un comportamiento como el ilustrado en la figura 1. Dependiendo de la variable física que se tenga que medir para con su información controlar determinado proceso, es el sensor que emplearemos, ya que existen sensores para medir la temperatura, humedad, intensidad luminosa, presión ejercida a una superficie, aceleración, deformación de materiales. Estas variables físicas son las más comunes de medir ya que existen sensores comerciales muy económicos para estas variables. El aspecto común de todos los sensores no importando a qué variable física responden, es que convierten la variable física a una señal eléctrica cuyo valor correspondiente de forma directa a la variable. Para el caso particular de la tarjeta entrenadora del PICAXE-28 (clave ICA-024), se requiere de sensores que cuenten preferentemente con una variación de resistencia al cambiar el valor de la variable física, ya que sobre la tarjeta entrenadora se tiene implementado

un circuito resistivo que en combinación con el sensor se genera un divisor de voltaje, el cual se encuentra conectado a un potencial de 5 VCD, y las variaciones de éste, de acuerdo a lo que mida el sensor es el que se hace llegar al ADC del PICAXE, En la figura 2 se ilustra el diagrama esquemático de la tarjeta entrenadora PICAXE-28 de la cual nos interesan, en esta ocasión, las terminales identificadas como SN0, SN1 y SN2. Si analizamos con detalle la terminal

que corresponde al borne SN0, es allí donde se encuentra un conector con tornillos que sirven para sujetar al sensor que utilicemos recordando que debe generar una variación resistiva a los cambios que presente la variable física. El sensor que utilicemos estará conectándose en serie con un resistor identificado como R5 y cuyo valor es de 100 KΩ, este circuito serie tiene, en uno de sus extremos, el valor positivo de 5 VCD y el otro GND; por lo tanto al cambiar el valor de la variable

Figura 1 - Diferentes tipos de señales analógicas.

Saber Electrónica 57

Montaje física se tendrá una repercusión, sobre el sensor ya que éste cambiara su valor resistivo, al modificarse el valor de resistencia del sensor se tendrá una mayor ó menor circulación de corriente, recordando que todo depende de la ley de Ohm, que dice: “El valor de la corriente es inversamente proporcional al valor de la resistencia, y directamente proporcional al valor del voltaje” (la formula matemática es: I = V/R). Si cambia el valor de la corriente en el circuito serie y nuevamente aplicamos la ley de Ohm, entonces se tendrán variaciones de voltaje, ya que la información del valor de voltaje la estaremos obteniendo de la conexión del sensor con R5.

El borne identificado como SN1, es más sencillo de utilizar ya que ahí se tiene un preset identificado como POT1, del cual una de sus 2 terminales de los extremos se hace llegar al potencial de 5 VCD y el otro a GND, y es a través de su terminal del medio de donde se obtiene el valor de voltaje que se dirigirá posteriormente al ADC del PICAXE. Observando con detalle este circuito simple nos daremos cuenta de que se trata de 2 resistores conectados en serie, y que al modificar el valor del preset, le estaremos agregando resistencia a uno de estos resistores, y quitándole al otro. El propósito de utilizar este circuito, es únicamente para cuestiones didácticas ya que estaremos simulan-

do la operación de un sensor aún sin tenerlo, pero estaremos en absolutas posibilidades de comprobar nuestro programa ya colocado en el PICAXE. El borne identificado como SN2, está dedicado para insertar sobre la tarjeta entrenadora un sensor de temperatura LM35 (mide temperatura en grados centígrados), al cual se le hacen llegar tanto el voltaje de alimentación positiva de 5 VCD y GND. Teniéndose en su terminal central, la salida del voltaje que corresponde con la temperatura que se encuentra midiendo. La información contenida en los bornes SN0, SN1 y SN2, que es el reflejo de un sensor (para el caso de SN0 y SN2) y la variación de un po-

Figura 2 - Diagrama esquemático de la tarjeta entrenadora PICAXE-28.

Saber Electrónica 58

El ADC en la Tarjeta Entrenadora PICAXE-28

Figura 3 - Conexiones sobre la tarjeta entrenadora PICAXE-28.

tenciómetro (para el caso de SN1) se tiene que conectar a la entrada analógica del PICAXE, para ello dependiendo del tipo de microcontrolador PICAXE-28 (PICAXE-28 ó 28X) se puede disponer de hasta cuatro entradas del tipo analógicas, exclusivas para esta actividad. Los bornes de las entradas analógicas al PICAXE están identificados como AN0, AN1, AN2 y AN2, por lo que para hacer llegar la información de los bornes SN0, SN1, SN2 ó AN3 a ya sea AN0, AN1, AN2 ó AN3, será mediante pequeños cablecillos de conexión tal como se muestra en la figura 3. Para ilustrar, de mejor manera, la utilización del ADC del PICAXE vamos a recurrir al empleo de un ejemplo práctico, este ejemplo consistirá en encender o apagar una lámpara de VCA del mismo tipo que utilizamos para iluminar nuestra casa, pues bien el circuito al que estamos haciendo referencia es al de un control automático de luces. Este control automático detectará, a través del LDR, cuando se oculte nuestro astro rey (Sol) y se comiencen a obscurecer las calles, y viceversa, cuando empiece a amanecer de igual manera la luminosidad producida será detectada a través del LDR. La entrada que será utilizada con el valor analógico de la intensidad lumi-

nosa está en el borne de entradas de la tarjeta entrenadora, y se trata de la entrada AN0. El LDR prácticamente es una resistencia variable que esta constituida por un material fotosensible, por lo tanto la intensidad luminosa provocará que disminuya su valor de resistencia, mientras que la oscuridad o ausencia de luz ocasionará que tenga su máxima resistencia, y dependiendo del tipo de LDR puede tener valores de resistencia que son de 2 M, ó 10 M en la oscuridad. Para controlar el apagado o encendido de la lámpara de VCA se requiere de un circuito que maneje la potencia, o dicho con otras palabras se necesita que la cantidad de corriente que consumirá la lámpara no la suministre directamente el PICAXE, por lo que se emplea una interfase implementada a base de un transistor identificado como Q1 (2N2222), además de utilizar también un relevador que se encuentra identificado como RL1 (Rele a 5VCD), todo esto se ubica en el diagrama de la figura 3. La salida que se utilizará se encuentra en el borne de salidas de la tarjeta entrenadora, y se trata de la salida S0. En la salida S0 se tendrá un “0” lógico si la intensidad luminosa detectada es suficiente como para que apa-

gue la lámpara, y por otra parte, si la intensidad luminosa es muy baja o de plano se tiene oscuridad total, en la salida S0 se tendrá un “1” lógico provocando que se encienda la lámpara correspondiente. Esta información se hace llegar al transistor Q1 que a su vez dependiendo de la información que tenga en su base energizará o no la bobina del relevador RL1, siendo los contactos de este relevador quienes manejen el VCA y serán ellos quienes enciendan o apaguen finalmente la lámpara. Una vez explicada la sección electrónica de la parte correspondiente de la tarjeta entrenadora, así como los dispositivos y circuitos que se le agregarán para su funcionamiento, procederemos a explicar cómo se elabora el programa con el cual controlaremos el encendido o apagado de una lámpara de VCA, así que prosigamos

Figura 4 - Imagen de un LDR.

Saber Electrónica 59

Montaje adelante. Lo primero que tenemos que hacer es abrir nuestro programa llamado “PICAXE Programming Editor” y que previamente tuvimos que instalar, y si aún no se lo tienen lo pueden descargar de nuestra página de internet www.webelectronica.com.ar con la clave “picaxe”, o en su defecto también lo pueden adquirir en la página www.picaxe.uk.co. Una vez dentro del programa edi-

tor de los PICAXE, se abrirá una ventana en donde se muestran las distintas opciones para utilizar los PICAXE, en esta ocasión tenemos que elegir alguno de los PICAXE-28, todo depende de cuál de ellos sea con el que contemos. Comenzaremos programando con diagramas de flujo para aprender a utilizar los distintos comandos, y posteriormente los convertiremos a código Basic. Así es que tenemos que seleccionar el comando en donde se abre la plantilla de trabajo con diagramas de flujo (esto ya no lo describimos con detalle ya que fue explicado en notas anteriores). Ya en el ambiente de programación con diagramas de flujo, lo primero que tenemos que seleccionar en la barra de comandos es Figura 5 - Icono del programa el que está identifica“PICAXE Programming Editor” do con la palabra “ot-

Figura 6 - Ventana de Opciones.

Saber Electrónica 60

her” ya que es ahí donde se encuentra la herramienta para utilizar el comando de lectura del convertidor ADC del PICAXE. El comando del ADC está identificado como “readadc” y lo único que tenemos que hacer es seleccionarlo para poderlo colocar en el área de trabajo, y con el comando de selección que está identificado con una flecha, le indicaremos en qué entrada estará ubicada la entrada para valores analógicos. Normalmente cuando seleccionamos el comando “readadc” por defecto se selecciona la entrada AN0, pero recordemos que podemos seleccionar cualquiera de las entradas AN0, AN1, AN2, AN3, ó las cuatro al mismo tiempo, ya solo tenemos que conectarles el correspondiente circuito con el sensor analógico. Recuerden también que dependiendo del tipo de PICAXE-28 (PICAXE-18 ó 28X) serán las entradas analógicas que emplearemos. Para colocar el comando “readadc” lo podemos hacer directamente uniendo el extremo superior del bloque del comando “readadc” con el del bloque “start”. Esta acción la llevamos a cabo para optimizar espacio en el diagrama de flujo, y ahorrarnos la utilización de la herramienta “wire”. El comando “readadc” tiene la tarea de leer el valor de la variable analógica que en esta etapa se encuentra en su correspondiente valor de voltaje, y tal como se encuentra expresado en la figura 9, el 0 que se encuentra después de la palabra readadc, indica qué terminal de entrada es la que se está utilizando con el ADC, y después se encuentra la variable b0 que es en donde se aloja el valor analógico que está leyendo el PICAXE. El paso siguiente es verificar qué valor tiene la variable b0, para que cuando se compare este valor se sepa si existe luminosidad u oscuridad en el medio ambiente. En este caso tenemos que seleccionar el menú “if” para ubicar los comandos de verificación de valores,

El ADC en la Tarjeta Entrenadora PICAXE-28 posteriormente seleccionaremos el comando que está identificado como “var”, ya que es con esté con el que compararemos los valores de las variables con las que cuenta el microcontrolador PICAXE. Para configurar el comando “var”, tenemos que seleccionar sobre qué variable es donde se está guardando el dato que se ha digi-

talizado, y que en esta ocasión se trata de la variable b0, ahora seleccionaremos el operando “mayor que” para indicarle al PICAXE que para todos los valores analógicos mayores que determinado valor nos debe reportar una salida verdadera y entonces el flujo lógico se dirigirá a través de la salida identificada como Y. El valor que fi-

Figura 7 - Barra de comandos con el menú “Other”.

Figura 8 - Comando “readadc”.

jaremos es el de 125, que prácticamente representa la mitad del rango total que puede ser digitalizado y cuyo valor máximo es de 255. Para nuestro programa cuando se tienen valores por debajo de 124 indicará que se tiene suficiente luminosidad, por lo tanto al salir la información por la salida N del bloque “var”, mandará apagar la lámpara. Cuando se tienen valores mayores a 125 indicara que la luminosidad es muy baja por lo que mandara encender la lámpara. A la salida identificada como N se le conectará el bloque “low” cuya función será la de apagar la salida S0 que es en donde se encuentra conectado el circuito externo que controla la

Figura 9 - Colocación del co mando “readadc”.

Figura 10 - Comando que compara el valor de la variable b0.

Saber Electrónica 61

Montaje lámpara, mientras que a través de la salida identificada como Y se encuentra el bloque “high” que será la encargada de activar la salida S0 y de esta manera encender la lámpara. En la figura 12 se observa la simulación del ADC, y para ello se tiene la

ventana donde se muestran las entradas y las salidas, y en la parte derecha se muestra el área en donde se puede manipular la entrada correspondiente al ADC, al mover la barra correspondiente de la entrada analógica observaremos cómo en las ven-

Figura 11 - Diagrama de flujo completo.

Figura 12 - Programa completo y ventanas del simulador.

Figura 13 - Programa en código Basic.

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tanas correspondientes a las variables se irá modificando la variable b0 que es en donde guardaremos el dato originado en el ADC. Cuando hemos visto que nuestro diagrama de flujo realiza las funciones lógicas que esperamos, entonces estamos en posibilidad de convertir el código a Basic, para posteriormente descargarlo a nuestro PICAXE por medio de la tarjeta programadora. La tarjeta entrenadora tiene incorporado un regulador de voltaje identificado como IC2 que posee el código LM7805, y cuyo cometido es la de proporcionar un voltaje constante de 5 VCD para alimentar al microcontrolador PICAXE y los módulos auxiliares que tiene incorporados la tarjeta programadora. Por medio de la utilización del regulador de voltaje, es posible que podamos emplear para energizar a nuestra tarjeta de entrenamiento una pila de 9 VCD. Lista de componentes Tarjeta entrenadora PICAXE-28. D1 Diodo 1N4001 Rext1 5.6kΩ 1/4Watt RL1 Relevador 5 VCD Q1 2N2222 LDR Varios: Cable de programación o Cable serie y adaptador, cables de conexión, pila de 9 VCD. ✪

El Libro del Mes

Este mes podrá encontrar en los mejores kios cos del país el tomo Nº 47 de la colección Club Sa ber Electrónica, dedicado a todos los amantes de los sistemas microcontrolados con PIC. Se trata de un libro que, si bien es muy fácil de seguir, requie re de conocimientos bási cos para su comprensión ya que se da por sabido que el lector posee con ceptos tanto de electróni ca como del manejo de los PICs. A continuación re p roducimos uno de los primeros temas que trata la obra.

sus respectivos puertos ya sean como de entrada o de salida de datos. Todos los microcontroladores poseen puertos que, dependiendo de su estructura física relacionada con la cantidad de terminales, pueden poseer una cantidad de puertos

APRENDIENDO A MANEJAR LOS PUERTOS El primer ejercicio que se realiza con un microcontrolador es la de leer o escribir datos discretos (digitales) a través de sus puertos, por lo tanto, la primera actividad que tiene que realizarse, es la de configurar

Figura 1

Club Saber Electrónica 63

igual a 1, 2, 3, etc. En la figura 1 vemos diversos microcontroladores PIC. A continuación describiremos la manera en que tienen que ser configurados los puertos de un microcontrolador PIC. Para ello nos basaremos en 4 microcontroladores PIC de diferentes tamaños, los cuales tomaremos como modelo y a partir de éstos podremos realizar cualquier aplicación, no importando la cantidad de terminales que posean los microcontroladores, ya que lo importante es aprender a configurarlos y obtener el máximo beneficio de sus herramientas internas. Para configurar los puertos de entrada o salida de datos digital de los microcontroladores, se tiene que guardar un valor en el respectivo registro de configuración del puerto a ser empleado. El registro de configuración debe ser manipulado en el llamado “tris”, que dependiendo del puerto se complementa el nombre del registro a “trisa” si se trata del puerto A, o “trisb” si se trata del puerto B, o “trisc” si se trata del puerto C, etc. Normalmente, la mayor cantidad de puertos que posee un microcontrolador PIC es de 5 por lo que sólo llegaría hasta el puerto E. Cabe aclarar que los microcontroladores que cuentan con un solo puerto, como es el caso del PIC12F629, el registro de configuración de su puerto correspondiente recibe el nombre de “trisio”, ya que no es necesario especificarle de qué puerto se trata, por el hecho de que sólo posee uno. Los registros de configuración de los diferentes puertos de los microcontroladores PIC se encuentran en el banco 1 del mapa de memoria de datos, siendo las localidades específicas para cada registro de configuración las vistas en la tabla 1.

Tabla 1

En dicha tabla vemos la ubicación de los registros de configuración de algunos microcontroladores PIC. Todos los registros tris (configuración de puertos) de los diferentes puertos que poseen los microcontroladores PIC, se encuentran conformados por 8 bits, los cuales dependiendo del estado lógico en el que se encuentren, se configurará según su correspondiente puerto, ya sea como entrada o salida. Para que un puerto de algún microcontrolador PIC sea configurado como entrada, en su correspondiente registro tris se debe alojar un dato que debe estar compuesto por

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1’s lógicos. Expresado de otra manera, si se requiere que todos los bits de un puerto sean configurados como entradas, entonces a cada bit del correspondiente registro tris del puerto en cuestión se le tendrá que colocar en 1 lógico. Tal como se muestra a continuación: Registro tris = 11111111 (binario) o tris = FF (hexade cimal) ó tris = 255 (decimal) De manera contraria, para que un puerto de algún microcontrolador PIC sea configurado como salida, en su correspondiente registro tris se debe alojar un dato que debe estar constituido por 0’s lógicos. Expresando lo anterior de otra manera, si se requiere que todos los bits de un puerto sean configurados como salidas, entonces a cada bit del correspondiente registro tris del puerto en cuestión se le tendrá que colocar en 0 lógico. Tal como se muestra a continuación: Registro tris = 00000000 (binario) o tris = 00 (hexadecimal) ó tris = 000 (decimal) Por otra parte, no es requisito indispensable configurar los bits de todo un puerto ya sea como entrada o como salida, sino dependiendo de la aplicación un mismo puerto puede ser configurado por ejemplo mitad como entrada y mitad como salida, por lo tanto el registro tris podría quedar como: Registro tris = 00001111 (binario) o al revés tris = 11110000 (binario) De manera general, la cantidad de bits de entrada o salida que se pueden configurar en un puerto depende de las necesidades de la aplicación, pero debe tomarse en cuenta que los puertos cuentan con un máximo de 8 bits, los cuales deben ser distribuidos de manera adecuada para considerar qué microcontrolador es el que debemos adquirir. Para acceder a cualquiera de los registros tris se tiene que apuntar, en primera instancia, al banco 1 del mapa de memoria de datos, para ello se tienen que manipular los bits rp0 y rp1 del registro “status”. Por otra parte suponga que se requiere configurar al puerto A como entrada y en el puerto B el nible superior como entrada y el nible inferior como salida. A continuación se muestra, a manera de sugerencia, el código para realizar las acciones antes descritas sobre microcontroladores que cuentan con más de un puerto. bsf bcf

status,rp0 status,rp1

;cambia al banco 1

movlw b’11111111’ ;configura al puerto A como entrada movwf trisa movlw b’11110000’ ;configura al puerto B bits del 0 a 3 como salida movwf trisb ;bits del 4 a 7 como entrada Para microcontroladores que sólo tienen un puerto, y además necesitamos que los bits 0,1 y 2 sean configurados como entradas, y los bits 3, 4 y 5 sean configurados como salidas, tomando en cuenta que el microcontrolador de un solo puerto puede ser el PIC12F629, se presenta el fragmento de código para configurar el puerto. bsf status,rp0 ;cambia al banco 1 movlwb’00000111’ ;configura los bits del 0 al 2 como entrada, y los ;bits del 3 al 5 como salida del único puerto. movwftrisio Aunque todos los registros de configuración tris son de 8 bits, en el PIC12F629 sólo son empleados los 6 bits de más bajo peso, por lo que los bits 6 y 7 los colocamos en “0” (de todas maneras son colocados en el estado lógico “0” de manera automática). Para finalizar el tema de la configuración de los registros de los puertos, podemos decir que es a través de los registros de configuración tris por donde se configuran los puertos de un microcontrolador, por lo tanto, son los primeros registros los que deben ser manipulados cuando se diseña un programa.

LECTURA DE DATOS DE UN PUERTO No importando la cantidad de bits que conformen a un puerto, éste debe ser configurado para que pueda “leer” algún dato del exterior. Para ello, una vez que tenemos el correspondiente circuito de aplicación, se graba en el microcontrolador PIC el programa por medio del cual realizará la tarea de ingresar un dato digital al microcontrolador. En la tabla 2 damos el programa de utilización del puerto B de cualquier microcontrolador PIC para leer datos. Para poder emplear un puerto como entrada en los microcontroladores PIC se tiene que comenzar con la configuración del correspondiente registro “tris”, colocando todos sus bits en unos “lógicos” (1’s). Posteriormente a la configuración del registro tris, se tiene que emplear el registro denominado “port”, llamando al puerto A como “porta”, al puerto B como “portb”, al puerto C como “portc” y así sucesivamente para cada uno de los puertos con que cuente el microcontrolador.

En la tabla 3 se da el programa de utilización del puerto A para leer datos de los microcontroladores PIC16F628A y PIC16F876. Los registros “port” prácticamente se comportan como un reflejo del estado lógico que se presenta en las terminales físicas del microcontrolador. Siendo más específicos, diremos que el dato que alojemos en algún registro port, se transmitirá a las terminales que se encuentran relacionadas con el registro port correspondiente, recordando que el registro tris consecuente debe encontrarse configurado de tal forma que el puerto se comporte como entrada. Todos los registros port se encuentran constituidos por 8 bits, los cuales indican el estado lógico en que se encuentran las terminales físicas del puerto en cuestión del microcontrolador PIC. Para leer todos los bits de un puerto se puede emplear el comando de lectura de un registro, indicando en la instrucción el puerto que tendrá que ser intervenido, para una mayor referencia observe el ejemplo que se ilustra en la tabla 2. Este código es válido para todos los puertos exceptuando al puerto A de los microcontroladores PIC. Por otra parte también se indica el direccionamiento del banco donde se encuentran los registros que serán emTABLA 2 ; Programa de prueba para leer el puerto B LIST P=PIC16F876 ;Aquí se coloca la código del ;microcontrolador que vaya a emplearse ;======================================================= ; Declaración de registros ;======================================================= portb equ 0x06 status equ 0x83 trisb equ 0x86 temporal equ 0x20 ;======================================================= ; Declaración de bits ;======================================================= rp0 equ 0x05 rp1 equ 0x06 ;======================================================= ; Vector del reset ;======================================================= reset org 0 goto inicio ;======================================================= ; Inicio del programa principal ;======================================================= inicio bsf status,rp0 ;cambia al banco 1 bcf status,rp1 movlw b’11111111’ ;configura al puerto B como entrada movwf trisb bcf status,rp0 ;cambia al banco 0 bcf status,rp1 movf portb,0 ;el dato del puerto es cargado al registro W movwf temporal ;el valor del registro W se aloja en el registro temporal. goto inicio

Club Saber Electrónica 65

pleados, actividad que se implementa por medio de la manipulación de los bits “rp0” y “rp1” del registro “status”. En las terminales del puerto A de los microcontroladores PIC dependiendo de su estructura interna, pueden poseer ya sea convertidores analógico a digital (ADC) o comparadores de voltaje. Por este motivo, como parte de la rutina de inicialización de los registros de los microcontroladores, se les tiene que indicar, de manera adicional, que se van a emplear las terminales del puerto A para realizar lecturas de naturaleza digital. Posterior a la aplicación de un reset, las terminales del puerto A se configuran de manera predeterminada para que sean activados ya sea el ADC o los comparadores de voltaje; por lo tanto, tendremos que recurrir al registro en donde se configura la cantidad de

ADC’s o comparadores que serán empleados, pero en esta ocasión para deshabilitarlos. Para realizar la actividad de deshabilitación de ADC o comparadores, basta con seleccionar 0 (cero) ADC’s o 0 (cero) comparadores de voltaje, tal como se ilustra en el código del programa de la tabla 3. Hasta este punto hemos revisado de qué manera se leen los puertos A, B, C, etc, de microcontroladores que poseen más de un puerto (el PIC16F628A cuenta con 2 puertos y el PIC16F876 cuenta con 3 puertos) como entrada, pero también podemos encontrarnos con microcontroladores que posean tan sólo un puerto único. Por lo tanto, debemos ser capaces de poder trabajar con el microcontrolador de un solo puerto. Dentro de los microcontroladores PIC, uno de los que

TABLA 3

goto

inicio

; Programa de prueba para leer el puerto A ; Programa de prueba para leer el puerto A LIST P=PIC16F628A

LIST P=PIC16F876

;Aquí se coloca el código del microcontrolador

;Aquí se coloca el código del microcontrolador ;que vaya a emplearse

;que vaya a emplearse ;=============================================================

;=============================================================

; Declaración de registros

; Declaración de registros

;=============================================================

;=============================================================

porta

equ 0x05

porta

equ 0x05

status

equ 0x83

cmcon

equ 0x1f

trisa

equ 0x85

status

equ 0x83

adcon1

equ 0x9f

trisa

equ 0x85

temporal

equ 0x20

temporal

equ 0x20

;=============================================================

;=============================================================

; Declaración de bits

; Declaración de bits

;=============================================================

;=============================================================

rp0

equ 0x05

rp0

equ 0x05

rp1

equ 0x06

rp1

equ 0x06

;=============================================================

;=============================================================

; Vector del reset

; Vector del reset

;=============================================================

;=============================================================

reset

reset

org 0 org 0 goto

goto inicio

inicio

;=============================================================

;=============================================================

; Inicio del programa principal

; Inicio del programa principal

;=============================================================

;=============================================================

inicio

inicio

bsf

status,rp0

bcf

status,rp1

movlw

b’11111111’

movwf

trisa

movlw

b’00000111’ ;selecciona 0 (cero) comparadores en el

movwf

adcon1

;registro adcon1 (deshabilita los ADC)

status,rp1

bcf

status,rp0

;cambia al banco 0

movlw

b’00000111’ ;selecciona 0 (cero) comparadores en el

bcf

status,rp1

movwf

cmcon

;registro cmcon (deshabilita los comparadores)

movf

porta,0

;el dato del puerto es cargado al registro W

movf

porta,0

;el dato del puerto es cargado al registro W

movwf

temporal

;el valor del registro W se aloja en el

movwf

temporal

;el valor del W se aloja en el registro

bsf

status,rp0

bcf

status,rp1

movlw

b’11111111’

movwf

trisa

bcf

status,rp0

bcf

;cambia al banco 1 ;configura al puerto A como entrada ;cambia al banco 0

;temporal.

66 Club Saber Electrónica

;cambia al banco 1 ;configura al puerto A como entrada

;registro temporal. goto

inicio

cuenta con un solo puerto es el que se identifi- TABLA 4 ca por medio de la matrícula PIC12F629, el ; Programa de prueba para leer el puerto de un PIC de 8 terminales cual posee 8 terminales de las cuales 2 son pa- LIST P=PIC12F629 ;Aquí se coloca la código del microcontrolador ;que vaya a emplearse ra alimentación, por lo que sobra un puerto de ;============================================================= tan sólo 6 bits. ; Declaración de registros En este caso se trata de un microcontrola- ;============================================================= equ 00h dor que podemos considerar como “enano” pe- w equ 0x03 ro no por ello restringido en su operación, por status gpio equ 0x05 el contrario todo depende de la aplicación que cmcon equ 0x19 querramos realizar, y si ésta no requiere de mu- trisio equ 0x85 chas terminales de entrada, el PIC12F629 es osccal equ 0x90 var1 equ 0x20 muy adecuado. En la tabla 4 damos el programa de utiliza- ;============================================================= ; Declaración de Bits ción del puerto GPIO de un PIC de 8 termina- ;============================================================= les para leer datos. c equ 0 ;carry (acarreo) equ 2 ;bit del cero Para emplear el puerto del microcontrola- z equ 5 ;registro de selección de banco dor PIC12F629 tenemos en primera instancia rp0 ;============================================================= que configurar los bits de su correspondiente re- ; Inicio gistro “trisio” de tal manera que pueda leer da- ;============================================================= tos, siguiendo la misma mecánica que se reali- reset org 0 goto inicio zo para los demás microcontroladores, por lo ;============================================================= tanto se debe de colocar unos (1´s) en los res; programa principal pectivos bits donde se pretende que la corres- ;============================================================= pondiente terminal del microcontrolador sea inicio bcf status,rp0 ;cambiar al banco 0 configurada como entrada. Se tiene que consimovlw b’00000111’ ;selecciona 0 (cero) comparadores en el derar que la terminal identificada como GP3 movwf cmcon ;registro cmcon (deshabilita los comparadores) (refiérase a la figura 7), siempre debe ser conbsf status,rp0 ;cambiar al banco 1 figurada como de entrada, ya que la arquitecmovlw b'00111111' ;configura los bits 0, al 5 del puerto GPIO tura del microcontrolador PIC12F629 así la tiemovwf trisio ;como entradas (solo contiene 6 bits). movlw b'11111100' ;configura el oscilador interno en su velocidad máxima (4 Mhz). ne diseñada. movwf osccal En la tabla 4 se ilustra un fragmento de cóciclo digo para configurar al único puerto con el que bcf status,rp0 ;cambiar al banco 0 cuenta un microcontrolador PIC de 8 terminales movf gpio,w movwf var1 (en este caso un PIC12F629). En el registro “triciclo sio” se cargan 1’s en los bits 0, 1, 2, 3, 4 y 5 goto porque son los que se encuentran disponibles identificadas como GP0 y GP1 cuentan, a la vez, con compara el PIC12F629, los bits 6 y 7 no se encuentran disponiparadores de voltaje, mismos que tienen que ser deshabilibles para este PIC. Una vez que fue configurado el registro tados para emplear dichas terminales como entradas digitatrisio, se procede a emplear el registro “gpio” para ingresar les, siendo mediante la carga del valor binario el dato que se encuentra en las terminales del microcontro“00000111” en el registro “cmcon”. lador. Para emplear la totalidad de las terminales del Por último se tiene que recordar que para interactuar PIC12F629, es necesario habilitar al oscilador interno del con algún registro, se tiene que direccionar al banco adePIC para que se puedan emplear las 2 terminales dedicadas cuado. El PIC12F629 sólo cuenta con 2 bancos, por lo tanal oscilador como entradas discretas (GP4 y GP5), además to basta con manipular el bit “rp0” del registro status para de deshabilitar la terminal del reset externo denominado acceder al banco adecuado. MCLR, para contar con la terminal GP3 exclusivamente como entrada. Por otra parte, cuando se habilita al oscilador De más está decir que el tema no termina aquí y que en interno, se tiene que seleccionar la frecuencia de operación, la obra se amplía con ejemplos, explicando también cómo por lo que en el registro “osccal” se ingresa el valor binario se realiza la lectura de datos de un puerto y detallando los “11111100” que selecciona la frecuencia máxima de opecircuitos de sistemas complejos. ✪ ración que es de 4Mhz. El PIC12F629 en las terminales

Club Saber Electrónica 67

MANTENIMIENTO DE COMPUTADORAS

DISCOS DUROS LA EVOLUCIÓN DEL SOPORTE

POR

EXCELENCIA

El dispositivo de almacenamiento más longevo de la actua lidad sigue más vivo que nunca, con permanentes renova ciones y todavía mucho futuro. En este informe conocere mos todo lo necesario antes del reemplazo o de la compra de uno nuevo. De la Redacción de

de MP Ediciones

L

a misión del disco duro es almacenar en forma permanente toda la información que utilizamos en la computadora. A diferencia de la memoria RAM, el disco duro no pierde la información cuando apagamos o reseteamos la máquina, permitiendo volver a ver los archivos cuando iniciamos nuevamente sesión en nuestro sistema operativo. El disco duro almacena los datos en la superficie de uno o más "platos" que poseen una capa de material ferromagnético y, mediante la orientación correcta de estos campos magnéticos, se almacenan los ceros y los unos que la PC asocia para definir los datos. Si bien la mayoría de estas unidades son internas, hoy en día se populariza cada vez más el uso de discos que se pueden conectar externamente a través de interfase USB o Firewire, por dar algunos ejemplos. En estos casos, los discos son generalmente ATA serial o paralelo en su interior, y una interfase traduce la comunicación a las conexiones antes mencionadas. Son muy útiles para llevar información de un lado a otro, como bac-

kup de notebooks y PCs de escritorio y como unidades de almacenamiento compartidas en una pequeña red. Una alternativa primitiva que aún hoy se ve, es el carry-disk, un disco en una bahía de 51/4 que puede ser llevado de un lado a otro.

El tamaño del disco es uno de los factores a los que más atención se les suele prestar a la hora de comprar uno nuevo, porque éste nunca parece ser suficiente. Por supuesto,

Figura 1 - El Samsung Spinpoint ofrece 250GB de capacidad, interfaz S-ATA y 7.200 RPM. Por otro lado, hay que destacar que su relación precio/almacena miento es excelente.

Saber Electrónica 68

Cuestión de Espacio

Discos Duros todo depende de cómo usemos la computadora. No es lo mismo usar una PC sólo como procesador de texto, que tener una gran cantidad de archivos MP3 más algún que otro video DivX. Las cosas empeoran si somos adictos a los juegos (los títulos actuales ya vienen en DVD o, al menos en un par de CDs, debido al gran espacio que ocupan), y se tornan preocupantes si optamos por instalar dos sistemas operativos en una máquina. Ni hablar si, como sucede en la mayoría de los casos, compartimos la computadora con nuestra familia. Por casi el mismo precio, se puede conseguir un disco duro de 80GB y 8MB de memoria caché, o uno de 120GB, pero con 2MB de caché, lo que lo hace un poco menos ágil. Esta disyuntiva entre capacidad y velocidad se apodera de la mayoría de la gente que intenta comprar una solución de almacenamiento hoy en día.

Cuestión de Tamaño Los fabricantes suelen también hacer hincapié en el tamaño físico de la unidad, algo que a veces genera la

sensación de mayor calidad. En este sentido, para un disco que va a estar dentro de una PC, esto no representa grandes complicaciones, porque los gabinetes suelen contar con espacio disponible. Pero un disco para notebook o aún para una palmtop requiere un tamaño compacto y bajo peso. Lo mismo para los discos duros externos: dependerá de si van a estar apoyados en un escritorio o ser llevados en el maletín con unas cuántas cosas más. Hoy hay discos para notebooks más delgados que un paquete de cigarrillos y aún más pequeños que una cajita de fósforos, para ser usados en cámaras digitales o computadoras de mano.

RPM y Memoria Caché Las RPM (revoluciones por minuto) no son ni más ni menos que la cantidad de vueltas que los platos internos de un disco pueden dar sobre su eje en el lapso de un minuto. La velocidad rotacional de un disco afecta en gran medida los tiempos de acceso y capacidad de transferencia de datos de las unidades. Usualmen-

te, a cuantas más revoluciones giren los platos, más rápida será la unidad. Los discos duros típicos tienen una velocidad de rotación de 5400 a 10.000 RPM, y los más habituales actualmente son los de 7200 RPM. Cuanto más rápida es la rotación, mayor es la tasa de transferencia de datos desde el disco hacia el motherboard de la PC, pero también aumentan la generación de calor y el nivel de ruido; aunque hoy en día nos encontramos con discos que funcionan con una suavidad sin precedentes. No obstante, la cantidad de RPM no es la única variable que determina la performance de un disco duro, ya que esto va acompañado de la memoria caché. Todo disco duro moderno tiene su propia memoria caché, que varía en tamaño y tipo. Normalmente, la caché es usada en las operaciones de escritura y lectura. Almacena datos recientes, y los entrega rápidamente cuando son solicitados, lo que evita mover la relativamente perezosa mecánica de un disco duro. Los tiempos de acceso de una memoria caché se miden en nanosegundos (ns), y los del disco duro (que involucra un accionamiento mecánico), en milisegundos (ms), lo que es una gran diferencia en velocidad. Lo esencial que debemos saber al respecto es que la caché es buena: acelera considerablemente el disco, sobre todo en operaciones de lectura. Por esa razón, cuanto más grande sea la caché, mejor. Los discos actuales incorporan entre 2 y 8MB de caché. Como podrán intuir, la memoria es bastante cara, y los discos más costosos y rápidos son los que traen más caché.

La Performance del Disco

Figura 2 - El modelo DiamondMax de Maxtor tiene 300GB de capacidad, inter faz S-ATA y 7200 RPM. Además, tiene una gran velocidad de desempeño debi do a la alta densidad de datos en la superficie de los platos internos.

Las características que vimos antes, como las RPM y la caché, sirven para definir un nivel de prestaciones real, que puede ser medido. Los valores más significativos que indican

Saber Electrónica 69

Mantenimiento de Computadoras la velocidad son la velocidad de transferencia de datos y el tiempo de búsqueda. La velocidad de transferencia indica la velocidad sostenida con que los datos guardados en el disco pueden ser transferidos al motherboard. Se indica en megabytes por segundo y, lamentablemente, los fabricantes no suelen publicarla, aunque se puede medir mediante programas de benchmark como Fresh Diagnose (http://www.freshdevices.com/freshdiag.html). El tiempo de búsqueda sólo expresa con qué rapidez la cabeza de lectura de un disco tarda en ir desde una pista con información a otra. Para tener una idea de los avances en el desempeño mecánico de estos dispositivos, sepamos que los tiempos de búsqueda han descendido de los 85 ms (milisegundos) de un disco de 10MB de 1983 a los 5 ms o menos de los discos más rápidos de hoy.

Figura 3 - El Western Digital My Book PE pos se e conexiones USB y FireWire para usar sus 500GB de capacidad en cualquier PC. Ade más, tiene una caja de protección con forma de libro que se sotiene en forma vertical.

Claves para Decidir la Compra Veamos algunas cuestiones básicas que debemos tener en cuenta a la hora de comprar una unidad de disco duro: - Generalmente, para los usuarios comunes, la interfaz S-ATA es la más apropiada, a no ser que tengan un motherboard que sólo acepte discos IDE ATA 133. Este protocolo ya está integrado en virtualmente todos los motherboards. - En cuanto a la capacidad, es recomendable comprar el disco más grande que podamos, pero atendiendo al precio por MB que ofrece. Hoy en día ya se consiguen unidades de 300GB, aunque la mejor relación de precio la ofrecen las de 200GB. - También se debe tener en cuenta la posibilidad de armar una confi-

guración RAID, en la que dos discos pueden trabajar en conjunto como si fueran uno solo, incluso para el sistema operativo. En este caso, si el motherboard lo soporta, deberíamos comprar dos unidades de almacenamiento del mismo tipo. - Las unidades de disco externas se deben considerar, sobre todo como discos secundarios, dado que ofrecen gran versatilidad para distintos usos y ofrecen un desempeño idéntico a los discos internos.

Particiones Los discos pueden dividirse internamente en particiones, a fin de mostrarse al sistema como unidades lógicas independientes, y asignarle a cada uno un identificador único (en Windows, una letra de unidad para cada uno, por ejemplo).

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Esto resulta muy útil en cualquier PC hogareña, donde se quiera mantener en unidades independientes los archivos del sistema y los documentos, ya que cuando, por ejemplo, formateemos una de las unidades para reinstalar el sistema operativo, la otra permanecerá indemne, y no habremos necesitado hacer un backup previo. Los sistemas operativos más populares de la actualidad nos dan la posibilidad de particionar el disco en la etapa de instalación del sistema. También se pueden generar nuevas particiones en espacios del disco sin particionar y aún es posible eliminar y crear nuevas particiones con el sistema operativo en funcionamiento. La operación es algo delicada para usuarios inexpertos, y siempre hay que recordar que el borrar una partición elimina la información que ésta contiene. Para cambiar el tamaño de una partición sin eliminar su contenido suelen ser necesarias aplicaciones adicionales al sistema operativo.

Sistema de Archivos Cada sistema operativo tiene su forma de almacenar la información dentro del disco y de las particiones. Algunos ejemplos de sistemas de archivo son FAT, FAT32 y NTFS para el entorno Windows, y EXT, EXT2 y Linux-Swap para el ambiente GNU. Depende principalmente de cómo definen los tamaños de los clusters, es decir, las unidades mínimas de almacenamiento de los discos, además de las propiedades y permisos de los archivos. Algunos sistemas son capaces de leer sistemas de archivos foráneos y otros no, por lo cual se deben mantener una partición con un sistema de archivos legible por ambos sistemas si se desea intercambiar datos entre ambas plataformas. ✪

MICROCONTROLADORES

Uso de los Temporizadores en los Microcontroladores AVR de Atmel El ATmega8535 contiene en total cuatro temporizado res, el TIMER/COUNTER0 de 8 bits, el TIMER/COUN TER1 de 16 bits, el TIMER/COUNTER2 también de 8 bits con operación asíncrona y el WATCHDOG o perro guar dián. En esta edición se establecerá la forma de usar el temporizador de WATCHDOG, ejemplificando su utiliza ción mediante un programa de ejemplo, que genera una secuencia de activación de 16 LED's para visualizar un corrimiento hacia la derecha y luego hacia la izquierda, después de lo cual se activa dicho temporizador para que al cabo de 2.1 segundos se dispare un RESET por WATCHDOG que vuelva a repetir la secuencia.

Autor: José Luis Hernández Aguilar E-mail: [email protected] Docente ESCOM-IPN El Temporizador (TIMER) de WATCHDOG Realmente es un contador que está sincronizado por una señal de reloj que proviene desde un oscilador independiente y exclusivo para éste, el cual corre típicamente a 1MHz cuando VCC tiene un valor de 5V. Para niveles distintos en VCC, la frecuencia del oscilador del WATCHDOG cambia y es dada por el fabricante en las hojas de

especificaciones eléctricas del dispositivo. Este TIMER también cuenta con un circuito que hace división en frecuencia sobre la señal de reloj que lo sincroniza llamado pre-escalador. El factor de división en frecuencia (pre-escala), que dicho circuito realiza, puede ser ajustado por el usuario, y establecer de esta manera el tiempo durante el cual el micro funcionará normalmente antes de que se de un reset por WATCHDOG. Los

tiempos que pueden seleccionarse van desde 16.3mS y hasta 2.1 segundos en 8 pasos. La instrucción WDR resetea al temporizador, pero éste también puede ser reiniciado si es deshabilitado y cuando el microcontrolador (µC) sufre un reset. Si el WATCHDOG finaliza su cuenta sin que se ejecute la instrucción WDR, entonces el µC será reseteado e iniciará su programa a partir del vector de reset.

Tabla 1. Configuración de los bits de seguridad para el WATCHDOG.

Saber Electrónica 71

Microcontroladores

Figura 1. Estructura del registro WDTCR.

Para evitar que este temporizador sea deshabilitado por error o se cambie sin intención su período de conteo, se tienen tres diferentes niveles de seguridad que pueden seleccionarse mediante los bits fusible S8535C y WDTON, según se muestra en la tabla 1. El nivel '0' corresponde a la configuración del AT90S8535. No hay restricción alguna en contra de la habilitación del temporizador en cualquier nivel de seguridad. El WATCHDOG es utilizado normalmente como mecanismo de seguridad en programas de aplicación para reiniciar al sistema en caso de que éste se haya bloqueado. Cuando se lo utiliza, los programas deben ser diseñados de tal forma que éste se reinicie antes de que termine su período de conteo y provoque un reset. Así, el reset por WATCHDOG solamente se efectuara si el programa falló o se bloqueo. En la figura 1 se muestra el registro de control de este temporizador WDTCR, en donde sólo los 5 bits menos significativos son utilizados. • Bit 7..5: Bits reservados En el ATmega8535 estos bits están reservados y siempre se leerán como cero.

• Bit 4 - WDCE: Habilitación de cambio en el WATCHDOG Este bit deberá activarse cada vez que el bit WDE requiera ser borrado. De otra manera el TIMER no podrá ser deshabilitado. Una vez puesto a '1', el hardware limpiará este bit después de cuatro ciclos de reloj. En el nivel de seguridad 1 y 2, este bit también deberá activarse cuando se cambien los bits de selección de pre-escala. • Bit 3 - WDE: Habilitación del WATCHDOG El temporizador se habilita cuando este bit se pone a '1' lógico y se deshabilita si vale '0' lógico. Este bit sólo puede ser limpiado si el bit WDCE tiene un nivel lógico '1'. Para desactivar el WAT C HDOG, debe seguirse el siguiente procedimiento:

En el nivel de seguridad 2, no es posible deshabilitar el WATCHDOG, incluso con el algoritmo descrito anteriormente, por lo tanto el TIMER siempre permanecerá habilitado. • Bit 2..0 - WDP2, WDP1, WDP0: Pre-escala del WATCHDOG Si el WATCHDOG está habilitado, entonces estos bits programan el valor de pre-escala o factor de división en frecuencia que se realiza sobre la señal de reloj que lo sincroniza, como se muestra en la tabla 2 para un voltaje de alimentación de 5V. Obviamente, con estos podemos seleccionar el tiempo durante el cual el micro trabajará normalmente antes de que se dispare el RESET por WATCHDOG.

Para cambiar la configuración del WATCHDOG en los distintos niveles de seguridad se debe seguir 1. En una misma instrucción ac - la secuencia que se describe a tivar los bits WDCE y WDE, debido continuación. a que se debe mantener el '1' lógi co en WDE a pesar de que previa Nivel de seguridad 0. El TIMER mente ya se le haya cargado ese inicialmente está desactivado, pero valor. puede iniciar su período de conteo 2. Antes de que transcurran los escribiendo un '1' al bit WDE sin siguientes 4 ciclos de reloj, escriba restricción alguna. El período de un '0' lógico a WDE. Esto deshabi - conteo puede ser cambiado en lita el WATCHDOG. cualquier momento sin restriccio-

Tabla 2. Configuración del factor de pre-escala en el WATCHDOG.

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Uso de los Temporizadores nes. Paro realizar dicho cambio y/o incluso deshabilitar al WAT C HDOG, se debe seguir la siguiente secuencia: 1. En la misma instrucción, es cribir un '1' lógico a WDCE y WDE, a pesar de que WDE ya se en cuentre en ese estado. 2. Dentro de los siguientes 4 ci clos de reloj, en la misma instruc ción, escribir los bits WDE y WDP como se desee, pero escribiendo en WDCE un '0' lógico. Nivel de seguridad 1. En este modo, igual que en el anterior, el temporizador se encuentra inicialmente desactivado, pero puede ser activado escribiendo un '1' lógico al bit WDE sin restricción alguna. Y se sigue la misma secuencia establecida para el nivel de seguridad 0, si se requiere cambiar el período de conteo y/o deshabilitar al WATCHDOG.

Fig. 2. Alambrado del microcontrolador para observar el corrimiento con LED's.

WATCHDOG se envía al puerto B y D una secuencia de datos que originan un corrimiento primero hacia la izquierda y luego hacia la derecha sobre 16 LED's conectados Nivel de seguridad 2. En este a dichos puertos y que se encienmodo el TIMER se encuentra den uno a uno. Cada LED se mansiempre activado, y el bit WDE tiene encendido durante aproximasiempre será leído como '1' lógico. damente 195.844mS, tiempo en Para cambiar el período de conteo que tarda en ejecutarse la subrutise debe seguir la siguiente se- na de tiempo llamada DELAY. El cuencia: circuito de aplicación debe ser alambrado como se muestra en la 1. En la misma instrucción, es - figura 2. cribir un '1' lógico a WDCE y WDE, En la misma figura se observa incluso si WDE siempre está en que además de los 16 LED's se reese nivel, es necesario para iniciar quieren también 17 resistores; 16 la secuencia de cambio. de 220Ω y uno de 1KΩ. De hecho 2. Dentro de los siguientes 4 ci - el de 1KΩ se conecta a un switch clos de reloj, en la misma instruc - que se puede utilizar para resetear ción, escribir los bits WDP como se externamente al dispositivo ya que desee, pero enviando un '0' lógico forma parte del circuito de reset utia WDCE. El valor escrito a WDE lizado en la terminal 9 del micro. es irrelevante. En la terminal de VCC se deben aplicar 5V para el funcionamiento Mediante el siguiente programa del sistema. se muestra una sencilla aplicación En el programa de aplicación, del temporizador de WATCHDOG después de las directivas iniciales que es utilizado para resetear al y de definir la variables temp, microcontrolador cada 2.1 segun- temp2 y temp3 se inicializa el stack dos. Antes de cada RESET por pointer y se configuran los puertos

B y D como salida. A dichos puertos se les envían “ceros” en todos sus bits antes de implementar los corrimientos hacia la izquierda y luego hacia la derecha. El corrimiento hacia la izquierda se inicia con la llamada a la subrutina IZQB, la cual utiliza la instrucción ROL sobre la variable temp para realizar rotaciones hacia la izquierda consecutivas del '1' lógico previamente establecido en la bandera de acarreo con la instrucción SEC. El resultado de cada rotación es enviado al puerto B, de 8 bits, y mantenido estable durante 195.844mS mediante la llamada a la subrutina de tiempo DELAY. El mismo procedimiento se realiza con los 8 bits del puerto D, para completar el corrimiento hacia la izquierda en los 16 LED's con la llamada a la subrutina IZQD. Después, el corrimiento de regreso en estos 16 bits, hacia la derecha, se inicia con la llamada a la subrutina DERD, la cual utiliza la instrucción ROR sobre la misma variable temp para realizar rotaciones hacia la derecha consecutivas del '1' lógico previamente estable-

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Microcontroladores ;---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------; Programa que hace un corrimiento de LEDS. .NOLIST .INCLUDE "m8535def.inc" .LIST .DEF temp=R16 .DEF temp2=R17 .DEF temp3=R18 ;---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------rjmp INICIO INICIO: ldi out ldi out ldi out out

; Inicio del programa principal. temp,HIGH(RAMEND) ; Configuración del SP. SPH,temp temp,LOW(RAMEND) SPL,temp temp,0xFF ; Puerto B y D como salida. DDRB,temp DDRD,temp

ldi temp,0x00 out PORTD,temp out PORTB,temp

; Inicialización de los puertos de I/O con ceros.

rcall IZQB rcall IZQD rcall DERD rcall DERB

; Corrimiento hacia la izquierda. ; Corrimiento hacia la derecha.

ldi temp,0b00001000 out WDTCR,temp ; Activar Watchdog. ldi temp,0b00011000 out WDTCR,temp ; Habilitar cambio de periodo de conteo. ldi temp,0x0F out WDTCR,temp ;Cambiar periodo de conteo a 2.1 segundos. CICLO: rjmp CICLO ; Esperar a que se dispare el RESET por WATCHDOG. ;---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------IZQB: ; Subrutina para iniciar corrimiento hacia la izquierda. sec BLOQUE1: rol temp out PORTB,temp rcall DELAY cpi temp,0x00 brne BLOQUE1 ret ;---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------IZQD: sec BLOQUE2: rol temp out PORTD,temp rcall DELAY cpi temp,0x00 brne BLOQUE2 ret ;---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------DERD: ; Subrutina para iniciar corrimiento hacia la derecha. sec BLOQUE3: ror temp out PORTD,temp rcall DELAY cpi temp,0x00 brne BLOQUE3 ret ;---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------DERB: sec BLOQUE4: ror temp out PORTB,temp rcall DELAY cpi temp,0x00 brne BLOQUE4 ret ;---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------DELAY: ; Rutina de tiempo con 195.844mS de duración. ldi temp3,0xFF loop1: ldi temp2,0xFF loop2: dec temp2 brne loop2 dec temp3 brne loop1 ret ;----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

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cido también en la bandera de acarreo con la instrucción SEC. El resultado de cada rotación es obviamente enviado al puerto D de salida y mantenido sin cambio durante 195.844mS usando la subrutina de tiempo DELAY. El mismo procedimiento se realiza con el puerto B, para completar el corrimiento de regreso hacia la derecha en los 16 LED's con la llamada a la subrutina DERB. A continuación de los corrimientos realizados, se activa el temporizador de WATCHDOG y se configura para que ejecute un período de conteo con duración de 2.1 segundos, después del cual el microcontrolador se reiniciará. Al final del programa principal se establece un CICLO con la instrucción RJMP, que tiene la finalidad de esperar a que se dispare el reset por WATCHDOG y que el micro empiece su ejecución desde el vector de RESET. Por tanto, los corrimientos se repetirán con cada reinicio del sistema. La subrutina de tiempo utilizada es la misma que hemos descrito en alguna edición anterior y que fue calculada considerando que el ATmega8535 se encuentra trabajando a 1MHz. Se debe tener en cuenta que el programa debe ser compilado en el AVRStudio y luego cargado al micro con ayuda de algún software programador compatible con el circuito programador utilizado. Como opción tenemos el PonyProg y el circuito programador proporcionado con anterioridad que esperamos tener disponible próximamente para que, si es de su interés, lo puedan solicitar. En una próxima entrega se describirá el funcionamiento y uso del TIMER/COUNTER0 con por lo menos dos programas de aplicación para verificar su funcionamiento en la implementación de rutinas de tiempo y de control con PWM (Pulse Width Modulation). ✪

AUTO ELÉCTRICO

El Sistema TURBO o Turbocargador El TURBO o Turbocargador de gases de escape aprovecha la energía contenida en los gases de escape para comprimir el aire aspirado, aumen tando de esta manera el grado de llenado de los cilindros, obteniéndose un mayor rendimiento del motor y así tener mayor potencia. Las ruedas de la turbina y del compresor van montadas en un eje común, y de esta manera, se aprovechan los gases de escape para comprimir el aire aspi rado que entra a través del filtro de aire, y con un poco más de combustible (más caudal) se consi guen potencias superiores en los motores. En es ta nota, en primer lugar, realizamos algunas acla raciones sobre la descripción de sensores que hemos publicado en ediciones anteriores y co mentamos qué es un sistema turbocargador. Sobre un Artículo de Enrique Célis www.automecanico.com

Aspectos Sobresalientes sobre Algunos Sensores En Saber Electrónica 255 mencionamos que algunos vehículos poseen un sensor de masa de aire y otros un medidor de flujo de aire y hasta dimos la ubicación de los mismos en determinados vehículos, pero debido a consultas de algunos lectores queremos explicar un poco más la función de un “sensor de oxígeno”. Entre todos los sensores, éste tiene una función que podríamos llamarla peculiar, debido a que no recibe un voltaje de referencia pero, debido al material con el que está construido, genera tensión (figura 1). Se encuentra instalado en el manifold de escape o cerca de él; también puede estar cerca del con-

vertidor catalítico (figura 2). Este construye con un compuesto de sensor lleva un conector que se di- zirconia/platinun y sólo funciona esrige a la computadora. Hay senso- tando caliente, por esta razón hay res que poseen tres cables, en ese algunos que utilizan una resistencia caso, los otros dos sirven para ali- para calentar; en estos casos el mentar una resistencia que se en- sensor lleva más de un cable, tal carga de mantenerlo caliente. como dijimos anteriormente. La función de este sensor es “olLa tensión que genera puede fatear” los residuos expulsados ha- estar comprendida entre 0V y 1V en cia el sistema de escape. sensores antiguos y hasta 5V en La estructura y el material con el sensores actuales. Cuando detecta que esta fabricado este sensor, le permite generar corriente como respuesta a una mezcla rica, debido a esto, si los gases quemados tienen residuos de mezcla rica o pobre, altera la tensión que genera enviando dicho dato a la computadora, para que ésta ajuste la mezcla. Figura 1 Generalmente se lo

Saber Electrónica 75

Auto Eléctrico

Figura 2

Figura 2

que hay residuos con alto o bajo porcentaje de oxígeno, debido a una mezcla rica o pobre, envía ese dato a la computadora para que ajuste sus parámetros para conseguir una mezcla correcta entre gasolina (nafta) y aire (14.7 partes de aire por 1 de gasolina). Algunos vehículos poseen un reloj indicador de “mezcla (figura 3) que indica el voltaje que envía el sensor de oxígeno a la computadora. En realidad, mide valores de tensión de 0 a 1 volt en 20 barritas luminosas (LEDS) de 0.050 volt. Este medidor es útil sobre todo en puntos extremos, donde las lecturas se disparan en condiciones no normales. Es un medidor difícil de entender si no se conoce el funcionamiento normal del sensor de O2. Algunos modelos recientes (del Figura 4 2003 en adelante) no pueden usar este medidor porque vienen con sensores de O2 de 5 volt (bandpass). Por otra parte, el sensor que verifica la posición de la garganta (figura 4)

envía un voltaje de referencia a la computadora del vehículo que “fija” la posición de la garganta para ajustar su apertura en función de la marcha del motor para mantener una mezcla adecuada. Cuando aceleramos, movemos la posición de la garganta; este hecho hace que se altere el voltaje de referencia que envía el sensor a la computadora. La computadora lo interpreta y de acuerdo con su programa, hace la entrega de combustible a través de los inyectores. Debido a esto, los fabricantes instalan este sensor preajustándolo en una posición determinada. Si usted movió o volvió a instalar este sensor debe ajustar la posición para evitar que exista una descoordinación entre la apertura de la garganta y la lectura de voltaje que tiene programada la computadora. Una falla en el funcionamiento del vehículo debido a valores erróneos entregados por este sensor ocasionaría subas y bajas de revoluciones. Con relación al sensor de temperatura, habíamos mencionado que es el más común e importante de un sistema de inyección de combustible. La función de este sensor es llevar a la computadora información sobre la temperatura del líquido “enfriante” dentro del motor. Esto le sirve a la computadora para cambiar la posición de circuito abierto (open loop) a circuito cerrado (close loop). Si este sensor se desconecta, el abanico o ventilador

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se quedaría funcionando todo el tiempo. Para que este sensor funcione correctamente, necesita que el motor tenga instalado su respectivo termostato. Este sensor se encuentra ubicado cerca de la conexión de la manguera superior que lleva agua del motor al radiador. Como dijimos, su función es monitorear la temperatura dentro del motor.De esta manera, la computadora al recibir la señal de que el motor alcanzó la temperatura de trabajo, procede a ajustar la mezcla y el tiempo de encendido. En cuanto al sensor de presión absoluta de admisión, si tuviera desconectada la manguera de vacío daría como resultado un funcionamiento “tembloroso e inestable”. Este sensor mide la presión del manifold como un porcentaje de la presión atmosférica normal, y envía la información a la computadora, para que ésta ajuste el tiempo de encendido.

Sensor de Posición del Árbol de Levas (Camshaft Sensor) Este sensor (figura 5) le indica a la computadora cuál es la posición que poseen las válvulas. Opera como un sensor de efecto hall (Halleffect switch), esto permite que la bobina de encendido genere la chispa de alta tensión en la posición correcta. Este sensor se encuentra ubicado frecuentemente en el mis-

Figura 5

El Sistema TURBO o Turbocargador mo lugar que anteriormente ocupaba el distribuidor (figura 6). Recuerde que éste es un componente del sistema de encendido directo (DIS) lo que quiere decir que el motor no puede estar usando los dos componentes. Se podría decir que este sensor remplaza la función del distribuidor.

Sensor de Detonación (Knock Sensor) Este sensor es usado para detectar la detonación del motor, opera produciendo una señal cuando ocurre una detonación. El uso de este sensor es frecuente en los vehículos deportivos o equipados con turbo (figura 7). El sensor de detonación o “sensor de picado” sirve para informar a la computadora cuando se presenta una vibración mecánica producida, ya sea por combustión anormal o por algún componente flojo o desgastado en el motor. Con el dato del sensor de detonación, la computadora retrasa el tiempo de encendido entre 1° y 1.5° comenzando con todos los cilindros, procediendo a identificar el cilindro con detonación. Figura 7

Cuando lo identifica, retrasa el tiempo de encendido entre 1° y 1.5° sólo en esos cilindros. El máximo retraso de la chispa se da alrededor de los 15°. Una vez desaparecida la acción de la detonación, la computadora va recuperando el avance del tiempo de encendido en pasos de 0.5° (medio grado) cada vez que se cumplen 40 PMS en el cilindro con detonación. Su ajuste debe tener un rango de alrededor de los 13,5 kg. Si está fuera de esa especificación, la señal del sensor no será certera y el cálculo del tiempo tampoco. El sensor de detonación genera su propia señal de voltaje. Cada vez que se registra detonación el sensor produce una señal eléctrica. Cuando la computadora recibe la tensión del sensor, sabe que el motor tiene detonación. El sensor tiene dos terminales de conexión, una de las cuales lleva la señal de detonación a la computadora y la otra corresponde a tierra de señal. Puede haber un tercer ca-

Figura 6

ble que se conecta a la computadora y que funciona como un blindaje que evita que la señal se distorsione o se pierda en su recorrido hacia la computadora. La computadora utiliza la señal de este sensor para ajustar el tiempo de encendido, y evitar el desbalance de la mezcla aire-gasolina. Frecuentemente se encuentra ubicado en la parte baja del monoblock al lado derecho.

El Sistema Turbo Cargador Se conoce como turbo cargador, al componente, compuesto de dos turbinas. Una turbina usa la fuerza derivada de los gases de escape para girar o rotar sobre su propio eje; la otra turbina recibe el nombre de compresor, debido a que recibe la fuerza rotativa de la primera para comprimir la mezcla y empujarla dentro de los cilindros. ¿Cuál es la finalidad? Sabemos que el pistón en su

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Figura 9

Figura 10

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carrera de admisión genera vacío, o una diferencia de presión que es llenada a través de la válvula de admisión, por el peso de la presión atmosférica. También sabemos que un motor adquiere más fuerza o potencia si en ese corto período de tiempo, le ingresa más mezcla (tome nota, que no hablamos de enriquecer la mezcla) aumentando así la relación de compresión. Pues bien, la función de ingresar o empujar la mezcla dentro de los cilindros la cumple perfectamente un turbo cargador/compresor. Los turbo cargadores se diferencian de los super cargadores (super charger) de banda o cadena, debido a que no utiliza potencia del cigueñal para accionarlo. La turbina de un turbo cargador se mueve por la presión y el calor de los gases de escape. El turbo cargador recibe la fuerza de los gases de escape y traslada

este giro hacia la otra turbina que se encuentra conectada con un eje o flecha. A esta flecha o conexión se le debe poner cuidado en cuanto a la lubricación de los cojinetes o rodamientos para evitar endurecimiento (cuando un motor usa este tipo de componente, el aceite de motor debe cambiarse con más frecuencia, debido a que es más fácil contaminarse). Cuando un vehículo está equipado con un turbo cargador es frecuente que el aumento de la relación de compresión pueda producir cascabeleo o petardeo, debido a ésto, es que los vehículos equipados con este sistema, regularmente usan el sensor llamado "sensor de detonación" que, como vimos, envía una señal a la computadora para que retarde el tiempo de encendido. En el esquema de la figura 8 podemos apreciar la instalación de un turbo cargador, en un motor equipado con carburador donde podemos apreciar lo siguiente: 1) Diafragma, actuador de la compuerta de descarga. 2) Tubo de escape. 3) Carburador. 4) Turbina del compresor. 5) Turbina del cargador. 6) Múltiple de escape. Si miramos el esquema de la figura 9 podremos analizar el funcionamiento de un turbo cargador. Los gases de escape hacen girar la turbina; a más aceleración, más revoluciones. Cuando el giro de la turbina excede los requerimientos especificados, se abre la compuerta de descarga para aligerar la presión en la turbina. El giro de la turbina del cargador hace girar la flecha o eje que mueve el compresor dando, como consecuencia que la turbina del compresor empuje la mezcla que viene

El Sistema TURBO o Turbocargador del carburador hacia el múltiple de admisión. En la figura 10 tenemos un corte de un turbo cargador en la que se pueden apreciar los siguientes detalles: 1) Turbina del Compresor. 2) Mezcla que viene del carbu rador. 3) Mezcla comprimida que va hacia los cilindros. 4) Eje o flecha, o que debe man tenerse lubricado; con aceite que le llega del motor. 5) Cubierta de la turbina. 6) Turbina el cargador. 7) Salida de gases de Escape, hacia el sistema exterior. 8) Cubierta del compresor. 9) Rodaje balero o cojinete. 10) Entrada de gases de esca pe, que viene del manifold de esca pe. En los casos de los motores equipados con sistema Fuel Injection, el criterio de instalación es el mismo. Lo que hay que tomar en cuenta es lo siguiente: El turbo cargador en un sistema con carburador “empuja mezcla”, pero en un sistema Fuel injection solo puede empujar aire, debido a que la gasolina la administra la computadora a través de los inyectores. Se entiende que el aire que empuja es el que entra medido por los controles del sistema; debido a que

Figura 11 la computadora sensa la cantidad de aire que entra al manifold, ya sea empujado por la presión atmosférica o por la presión del turbo compresor. Ahora bien, por defecto no se permiten grietas o mangueras desconectadas que dejen entrar aire sin control, porque ésto haría que la mezcla sea más pobre y el motor perdería potencia. En conclusión, los turbo cargadores y/o supercargadores empujan aire o mezcla que se encuentra dentro del sistema (los gases y el calor del escape solo le sirven para mover la turbina del cargador y de allí siguen su recorrido hacia el exterior). Por lo expuesto es importante que la turbina del cargador se mantenga lubricada, pues si se traba, tendríamos problemas por obstrucción (la lubricación la suministra la conexión, manguera o línea de aceite que le llega del motor). La turbina del cargador debe permanecer tan sensible que al apagar el motor, deberá quedarse girando por algunos segundos. Un motor equipado con un turbo

Qué es Inyección Electrónica La inyección de combustible en el motor se realiza con la ayuda de la electrónica. Se trata de un sistema mucho más eficaz y de mayor control que los carburadores o la inyección mecánica y se ha impuesto con la necesidad de disminuir los contaminantes del ambiente. En los sistemas de inyección electrónica, la cantidad de combustible que se inyecta es función de la masa de aire que aspira el motor, la cual se mide mediante un sensor especial. Un sensor de temperatura también informa a la computadora para calcular el tiempo de apertura de los inyectores y su frecuencia, en función de la velocidad de giro del motor. Si se utiliza un solo inyector que suministra el combustible a un colector común para todos los cilindros, se dice que la inyección es monopunto, mientras que si existe un inyector para cada cilindro, la inyección es multipun-

cargador o super cargado, deberá mantener el sistema de escape en buenas condiciones. Recuerde que la cámara de combustión, tienen válvulas de admisión y escape. Para que ingrese la mezcla nueva se requiere que los gases quemados anteriormente sean expulsados totalmente. Si existiera restricción en la salida de gases quemados, la mezcla nueva no podría ingresar a la cámara dando como consecuencia pobreza de funcionamiento de ese cilindro. Es importante entender esto para poder entender las ventajas de un turbo cargador (si aún no lo tiene claro, lea el funcionamiento de un motor de cuatro tiempos en www.automecanico.com). ✪

to. La inyección es continua si el combustible se regula mediante la presión de suministro del inyector, determinada por la fuerza de un muelle que presiona una aguja contra su asiento, comunicado con la tobera de salida. Con esto, el suministro de gasolina se produce incluso con la válvula de admisión cerrada, acumulándose la gasolina hasta que abre la válvula de admisión y se ve arrastrada por la corriente de aire. En los sistemas de inyección intermitente, la apertura de los inyectores está gobernada por una señal eléctrica (la aguja que cierra y abre la tobera no está impulsada por la fuerza de un muelle, sino que se levanta mediante electromagnetismo) y se inyecta combustible una vez en cada ciclo. La inyección simultánea se tiene cuando el «disparo» de combustible se realiza en el mismo instante para todos los cilindros, independientemente de la fase del ciclo en la que se encuentren, mientras que la inyección es secuencial cuando cada inyector suministra combustible a su correspondiente cilindro sólo durante la carrera de admisión.

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