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Transcripción

Motores paso a paso
Diseño de Nuestro
Propio Circuito
Integrado
LA REVISTA INTERNACIONAL DE ELECTRONICA Y ORDENADORES
Nº 290
al
o
lc
igh
py r
.L.
t. D
3 -1 98
: GU .
2002
Enero
Febrero
Marzo
Abril
Mayo
Junio
Julio
Agosto
Septiembre
Octubre
Noviembre
Diciembre
de
s
rio
p
ta
pie
ro
uc
ció
n
ar
ep
r od
,d
ió
ac
lic
up
n,
oa
i
lqu
d
ler
e pa
rte o
in
la e
xpr
esa
aut
ori
za
ció
n
de
l
os
Todas las revistas
del año 2002 en CD
0
Medidor
de Velocidad
y Dirección
del Viento
4€
Contenido
Redacción
VIDELEC, S.L.
Dirección
Eduardo Corral
Colaboradores
Jose Mª Villoch, Pablo de la Muñoza, Andrés Ferrer,
José Muñoz Carmona.
Coordinación Editorial
Iberoa Espamer, S.L.
Dirección
Daniel Ripoll
Publicidad
Dirección: Julio Mollejo
[email protected]
Secretaria: Gema Sustaeta
[email protected]
Delegación Cataluña
AD PRESS, S.L.
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Publicidad:
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Comte d’Urgell, 165-167, B-1º-3ª
08036 Barcelona
Tel.: +34 93 451 89 07 - Fax: +34 93 451 83 23
email: [email protected]
Nº 290
JULIO 2004
Montajes de Proyectos
6 Diseño de Nuestro Propio
42
50
Edita
56
72
Circuito Integrado
Preamplificador de Gama Alta
Controlado Digitalmente (2)
Medidor de Velocidad y Dirección
del Viento
Primeros Pasos
Mesa de Cocina
verdad rotunda
Larpress, S.A.
Dirección de Producción
Gregorio Goñi
Dirección Financiero-Administrativa
José María Muñoz
C/ Medea Nº 4, 5ª planta (Edificio ECU) - 28037 MADRID
Tel.: 91 754 32 88 - Fax: 91 754 18 58
Suscripciones y Pedidos:
Belén Herranz Guío
C/ La Forja, 27, 29. Pol. Ind. Torrejón de Ardoz - 28850 Madrid. España.
Tel: 91 677 70 75 - Fax: 91 676 76 65
email: [email protected]
Articulos Informativos
34 comenzar aquí
circuito integrado oscilador de puerta
combinada – fuente de alimentación global
– tornillos de auto-protección – materiales
de presión con conectores de cable plano
Servicios
Redacción y traducciones
VIDELEC, S.L.
Imprime
IBERGRAPHI 2000 S.L.L.
Distribución en España: COEDIS, S.A.
Ctra. Nacional II Km. 602,5 - 08750 Molins de Rei - Barcelona. España
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Argentina
Importador
Edilogo S.A.
Av. Belgrano 225, 1º, B C1276ADB Buenos Aires
Chile
Importador
Iberoamericana de Ediciones, S.A.
C/ Leonor de la Corte, 6035. Quinta Normal. Santiago de Chile
México
Importador y distribuidor exclusivo
Compañía Importadora de Revistas S.A. de C.V. (“CIRSA”)
Negra modelo Nº 6. Col. Alce Blanco
Municipio de Naucalpan de Juárez. (53330) Estado de México
Tel.: (52-55) 5360-4167 - Fax: (52-55) 5560-7774
Distribución Estados: Citem
Distribución D.F.: Unión de Voceadores
Portugal
Importador
Ediber-Edicao e distrib. de Public. L.D.A.
Rua D. Carlos Mascarenhas, 15 - 1000, Lisboa
Venezuela
Distribuidora Continental
Colombia
Disunidas, S.A.
Depósito legal: GU.3-1980
ISSN 0211-397X
31/Julio/2.004
Reservados todos los derechos de edición.
Se prohíbe la reproducción total o parcial del contenido de este número,
ya sea por medio electrónico o mecánico de fotocopia, grabación u otro
sistema de reproducción, sin la autorización expresa del editor.
Las opiniones expresadas a lo largo de los distintos artículos, así como el
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únicamente los anunciantes.
Copyright=1996 Segment BV
62 Sensores Sistemáticos
68 Sensores para Humanos
37 saliendo de dentro
control de la presión de los neumáticos sin hilos
Regulares
18
30
31
41
61
Noticias
Ojeada al próximo número
EPS
Nuevos Libros
Libros
6
Diseño de
Nuestro Propio
Circuito Integrado
Y su grabación en una
CPLD.
50
Medidor de
Velocidad y
Dirección del
Viento
Con un sensor
inteligente.
42
Preamplificador
de Gama Alta
Controlado
Digitalmente (2)
Montaje y
personalización del
programa.
72
Verdad Rotunda
Hay personas con la
cabeza muy fría, que
pueden mentir mientras
sonríen y permanecer
impasibles.
56
Primeros Pasos
Motores paso a paso con
placa de control.
68
Sensores para
Humanos
Tecnología de
sensores en MIT.
37
Control de la Presión
de los Neumáticos sin Hilos
Nuevos sensores para nuestra seguridad.
Paul Goossens
Diseño de nuestro propio
circuito integrado
Realización de prototipos con CPLDs (I)
El diseño de un circuito siempre conlleva un cierto número de tareas
más o menos desagradables y molestas, como soldar, averiguar la
distribución y colocación de las patillas de los circuitos integrados o
trazar una gran cantidad de pistas sobre la placa de circuito impreso.
Todo esto ya no será necesario, ya que podemos programar nuestro
propio circuito digital y descargarlo sobre una CPLD.
6
elektor
Prestaciones de la placa de experimentación
– Versión de CPLD: APM 7128.
– 8 conmutadores con circuito antirrebotes.
– Interfaz JTAG.
– 8 Led’s
– Todas las líneas de E/S están disponibles a través
de conectores tipo”headers”.
– Regulador de la tensión de alimentación en la
propia placa.
– Las líneas de E/S suplementarias pueden habilitarse e inhabilitarse por medio de puentes.
– Formato Eurocard.
– Entorno de desarrollo extensible disponible,
totalmente gratuito, de la casa Altera.
– Visualizador LCD de 7 segmentos.
Las placas de experimentación con
CPLD’s presentadas en esta revista son
un excelente punto de inicio para que
nuestros lectores se sienten delante de
su teclado y, directamente, comiencen el
diseño de su propio circuito.
A la mayoría de la gente, la realización de experimentos con circuitos
lógicos digitales le evocará la imagen de una placa de experimentación totalmente plagada de circuitos
integrados interconectados por infinidad de conexiones. Cualquiera que
haya trabajado en este tipo de situaciones conoce que su configuración
lleva, normalmente, una gran cantidad de horas de trabajo en su montaje, sin mencionar las modificaciones que tienen que realizarse si el
circuito no trabaja de la manera que
esperábamos.
Podemos utilizar una CPLD para sustituir aquella placa poblada de circuitos integrados lógicos digitales. Los
circuitos integrados CPLD’s contienen
un gran número de bloques digitales
de construcción, que pueden interconectarse de muy variadas de maneras, con sólo realizar una determinada
programación. En la actualidad este
tipo de circuitos integrados podría
considerarse como la versión moderna
de una placa de experimentación
totalmente llena de circuitos integrados, pero en la que en lugar de soldar
todo tipo de pequeños hilos, cada uno
en su sitio, los diseñadores y los que
realizan la experimentación, pueden
ahora realizar el diseño de sus circuitos
mientras están sentados enfrente de
su ordenador y, posteriormente, programar dichos diseños, en el interior
de estos circuitos integrados de una
manera sencilla.
Está claro que esta nueva situación
ahorra una gran cantidad de tiempo y
tiene la ventaja de que no es necesario documentar las distintas modificaciones sobre el papel o de alguna otra
manera. Esto se debe a que el dibujo
8
INPUT/GCLK1
INPUT/OE2/GCLK2
INPUT/OE1
INPUT/GCLRn
6 Salidas habilitadas
6 to16
Bloque
de
Control
de E/S
Terminales
de E/S 6 a 16
6 to16
6 Salidas habilitadas
LAB B
LAB A
36
Macrocélulas
1 a 16
36
16
6
Bloque
de
Control
de E/S
Terminales
de E/S 6 a 16
6 to16
6 to16
Macrocélulas
17 a 32
6 to16
PIA
6
Terminales
de E/S 6 a 16
6
LAB D
LAB C
36
Macrocélulas
33 a 48
Bloque
de
Control
de E/S
16
6 to16
6 to16
6 to16
36
Macrocélulas
49 a 64
16
16
6 to16
6 to16
6 to16
6 to16
Bloque
de
Control
de E/S
Terminales
de E/S 6 a 16
6
030385 - 1 - 12
Figura 1. Organización global de la CPLD MAX 7000.
Organización
de una CPLD
del circuito (o su descripción, como se
verá más adelante) se realiza sobre el
ordenador, después de lo cual el ordenador calcula cómo debe hacerse el
diseño y, por último, cómo puede trasladarse al circuito integrado.
Nuestra placa de experimentación está
basada en la familia de CPLD’s MAX
7000, de la casa Altera. En la Figura 1
Borrado Relojes
Global Globales
Array lógico
Expansores
Lógicos en
Paralelo (desde
otras macrocélulas)
Desde el
Terminal
de E/S
2
Selección de
Registro
Entrada Rápida Programable
Registro
de paso
PRN
D/T Q
Selección
de Reloj
Habilitado
ProductT m
Ter
Select
Matrix
Selección
de
Borrado
ENA
CLRN
VCC
Expansores
Lógicos Compartidos
36 Señales
desde la PIA
Hacia el
Bloque de
Control de E/S
16 Expansores para
Productos Finalizados
a PIA
030385 - 1 - 13
Figura 2. Estructura de una macrocélula de una MAX 7000
elektor
0
K1
D9
IC2
7805
C1
C9
C2
100n
C8
14
I/O
I/O
I/O
I/O
GCLRn
I/O
I/O
I/O
I/O
I/O
I/O
I/O
I/O
I/O
I/O
I/O
I/O
I/O
I/O
I/O
I/O
I/O
I/O
I/O
I/O
I/O(TDI)
I/O(TMS)
I/O(TCK)
I/O(TDO)
20
IC3
C10
20
IC4
100n
C5
100n
C6
C7
10
C4
100n
100n
10
C3
13 26 38 43 53 66 78
100n
3
IC1
EPM7128
OE2(CGLK2)
I/O
I/O
I/O
I/O
I/O
I/O
I/O
I/O
I/O
I/O
I/O
I/O
I/O
I/O
I/O
I/O
I/O
I/O
I/O
I/O
I/O
I/O
I/O
I/O
I/O
I/O
I/O
I/O
I/O
I/O
I/O
I/O
22μ
16V
+5V
100μ
16V
I/O
100n
23
R1
TDI
62
I/O
10μ
16V
C12
16V
9
TMS
71
19 32 42 79
R22
81 83 47 59 72 82
100k
R21
X1
C14
22p
C15
+5V
100n
4
2
IO36
IO39
IO41
7
IC5
14
+5V
6
8x 10k
1
1
+5V
3
R19
5
K4
IO40
+5V
IO37
K3
IO22
+5V
IO20
1
IO17
9
2
67
70
69
74
73
75
76
IO65
IO68
IO67
IO70
IO69
IO74
IO73
IO75
IO76
IO55
IO56
IO57
IO58
IO60
IO61
11
1
EN
C1
1D
18
2
3
15
17
14
16
6
13
4
7
5
8
R3
1k
R4
1k
R5
1k
R6
1k
R7
1k
D3
D4
D5
D6
+5V
S1
S2
S3
S4
8
4
68
IO64
IO54
12
S5
7
6
6
1
5
3
4
5
IO29
65
IO63
9
D7
3
IO21
2
IO18
IO27
IO31
IO34
8
14
64
IO60
IO52
R8
1k
12
11
2
3
12
11
2
3
D
IC5.A
4
C
S
13
R
IC5.B
10
C
S
1
R
IC6.A
4
C
S
13
R
IC7.A
R
1
10
C
S
D
IC6.B
D
8
9
6
5
8
9
6
5
8
9
6
5
8
9
6
10
16
63
IO61
74HCT563
S6
4
C
S
13
R
IC8.B
R
13
4
C
S
IC8.A
R
1
10
C
S
D
IC7.B
D
D
C
S
10
5
12
13
60
IO58
D8
12
R
7
D
9
2
11
15
61
IO57
R9
1k
+5V
S7
3
IO35
IO30
58
IO56
IC4
LD1
8
CA
S8
11
2
3
12
11
D
IO33
IO28
57
IO55
R17
R15
9
IO15
IO9
IO11
IO6
56
IO54
EN
C1
680Ω
R16
R14
8
8x 10k
7
8
14
55
IO52
11
1
19
18
680Ω
680Ω
c
b
6
10
16
IO24
54
IO51
1D
17
2
3
16
4
5
12
13
18
52
IO50
IO73
4
6
3
10
CA
g
1
e
9
f
2
d
7 a
R13
R11
R12
4
7
15
20
51
IO49
IO70
5
680Ω
680Ω
680Ω
3
9
IO16
IO10
17
IO12
IO8
19
50
IO48
IO69
14
15
13
6
7
dp
IO80
GCLRN
8
5
S1 ... S8 = FARNELL 312-629
IO25
49
IO45
IO68
R10
IO4
D1
18
48
IO44
IO67
IC3
20
45
IO41
IO65
R2
1k
17
44
IO40
IO64
R18
2
680Ω
4
12
D2
19
41
IO37
74HCT563
1
9
HD1131 O
3
2
R24
+5V
1
11
+5V
19
OE2
40
IO36
IO63
JP1
OE1
+5V
IO58
IO61
K6
2
IO68
IO70
+5V
K5
4
IO65
1
14
3
16
IO74
13
IO76
6
15
IO63
8
5
IO69
18
7
IO77
8
IO51
IO67
20
IO75
IO56
10
IO49
17
IO54
7
12
IO46
19
6
9
14
IO64
10
11
16
IO44
12
13
18
9
15
20
11
17
IO73
19
5
680Ω
IO5
37
IO35
IO77
36
IO34
77
35
+5V
34
OE2
IO55
IO57
IO60
+5V
2
R23
IO52
IO50
IO48
IO45
10k
1N4001
10μ
11
10
8
6
5
1
15
12
16
17
18
20
4
21
22
24
33
25
30
27
28
29
31
39
46
TCK
80
TDO
84
OE1
VCCIO
9V
IO11
IO10
IO9
IO8
IO6
IO5
GCLRN
IO15
IO12
IO16
IO17
IO18
IO20
IO4
IO21
IO22
IO24
IO25
9
7
VCCINT
I/O
IO33
7
10
VCCIO
I/O
IO30
IO27
IO28
IO29
IO31
IO39
5
8
VCCIO
C13
GND
IO46
3
6
R20
VCCINT
GND
22p
GND
IO80
OE1
1
4
K2
JTAG 2
+5V
GND
100n
C16
14
7
IC6
100n
C17
11
1
14
7
IC7
IC9
EN
C1
1D
R26
+5V
JP2
100n
C18
14
7
IC8
13
14
15
16
17
18
19
IO33
IO31
IO30
IO29
IO28
IO27
IO25
IO24
100n
C20
74HCT563
R25
100n
C19
030385 - 1 - 11
POWER
D11
12
IC5, IC6, IC7, IC8 = 74HCT74
+5V
2
3
4
5
6
7
8
9
20
10
IC9
+5V
+5V
10k
1k
VCCIO
GND
VCCIO
GND
X1 = 10,000MHz
X1 = 10.000MHz
10k
GND
VCCIO
GCLK1
100Ω
GND
elektor
10
C11
100n
10k
10k
Figura 3. Además de la CPLD, el circuito de la placa de experimentación incluye varios indicadores (D1 a D8 y LD1) y
conmutadores con circuito antirrobote (S1 a S8 e IC5 a IC8).
LISTA DE MATERIALES
Resistencias:
R1,R10,R20,R23,R26 = 10k
R2-R9,R25 = 1k
R11-R18 = 680Ω
R19,R24 = 10k array de resistencias SIL
de 8 unidades
R21 = 100k
R22 = 100Ω
C7 = 22μF condensador electrolítico de
16 V radial
C13,C14 = 22pF
Semiconductores:
D1-D8,D10 = Diodo LED, rojo de baja
corriente
D9 = 1N4001
LD1 = Visualizador de 7 segmentos, de
ánodo común, (por ejemplo, HD 1131 O)
IC1 = EPM7128SLC84-10 o
EPM7128SLC84-15
IC2 = 7805
IC3,IC4,IC9 = 74HCT563
IC5-IC8 = 74HCT74
Condensadores:
C1,C12 = 10μF condensador electrolítico
de 16 V radial
C2 = 100μF condensador electrolítico de
16 V radial
C3-C6,C8-C11,C15-C20 = 100nF
D10
C15
R2
R3
R4
R5
R6
R7
R8
R9
IC9
IC3
C5
C18
D1
D2
JTAG
IC8
K2
K4
D4
D5
D6
D7
D8
C10
R24
C19
030385-1
C7
IC7
S7
S8
JP1
D3
IC6
K5
HOEK3
C11
HOEK4
D11
IC1
C4
C20
R25
IC4
JP2
C17
S5
S6
R17
R15
R16
R14
R11
R13
R12
R18
R10
R22
C6
R19
IC5
S3
S4
C12
C3
C13
R23
R26
C2
C8
C16
S2
K6
C14
D9
C1
C9
R1
R21
X1
IC2
0 K1
9V
HOEK1
HOEK2
R20
K3
S1
Varios:
JP1,JP2 = Conector tipo “pinheader” de
dos terminales más puente
K1 = Bloque terminal de dos terminales
para placa de circuito impreso con 5 mm
de separación entre terminales
K2 = Conector tipo “boxheader” de
10 terminales
K3-K6 = Conector tipo “boxheader” de
20 terminales
S1-S8 = Conmutador de desplazamiento,
con un contacto de conmutación, por
ejemplo, APEM A2
X1 = Cristal de cuarzo de 4,000 MHz
Zócalo PLCC de 84 terminales
PCB, Placa de circuito impreso con código
de pedido 030385-1
Figura 4. Serigrafía de la distribución de componentes de la placa de circuito impreso de doble cara y con taladros pasantes de
la placa de experimentación. La serigrafía de la distribución de pistas se puede obtener de la sección de Descargas Gratuitas de
nuestra página web (fichero Nº 030385-1.zip).
se muestra la organización de estas
CPLD’s. En la parte superior del dibujo
podemos ver las cuatro entradas especiales de la CPLD. Estas señales están
conectadas a las distintas macrocélulas
en el interior del circuito integrado, de
manera que permiten aprovechar de
forma óptima las funciones para las que
han sido creadas (CLK, OE y CLEAR).
Las entradas y salidas de varias macrocélulas están conectadas unas a otras,
según se desee, a través de un Array
de Interconexión Programable (PIA,
Programmable Interconnect Array).
También hay entradas y salidas que
están conectadas a varios Bloques de
Control de E/S. Su trabajo es el de
conectar las señales internas a los terminales de E/S del circuito integrado.
12
En la Figura 1 también se muestran
cuatro Bloques de Arrays Lógicos
(LABs). Estos LABs contienen la lógica
programable actual. Cada LAB está
formado por 16 macrocélulas. En la
familia de CPLDs MAX 7000 se dispone de varias versiones de este tipo
de integrados. El número del tipo de
circuito integrado indica la cantidad de
macrocélulas que están presentes en
el interior de dicho circuito integrado.
Macrocélulas
La lógica programable actual está localizada en las macrocélulas. En la Figura
2 se muestra la estructura de una
macrocélula. Cada macrocélula tiene su
propio Array Lógico, el cual está for-
mado a su vez por 36 entradas conectadas utilizando una función AND programable. Cuatro de estas funciones
AND se combinan en una única señal
en una Matriz de Selección del Producto
Final (Product Term Select Matriz). Las
prestaciones del circuito integrado se
pueden incrementar aumentando el
número de productos finales. Si nuestros lectores desean saber más sobre
todo esto, es recomendable que lean las
hojas de características de estas CPLDs.
La señal generada por la combinación
de operaciones AND y OR llega al
registro y a su lógica que le rodea.
Esta parte del circuito puede usarse
como biestables tipo D, tipo T, JK o
SR, o simplemente puede ignorarse si
no es necesario el uso del registro.
elektor
Figura 5. Esta fotografía de la placa de circuito del prototipo ensamblada nos muestra que podemos montar el número de
conmutadores que deseemos. En nuestro caso se han montado cinco.
Por fortuna, los diseñadores no tienen
que verse demasiado involucrados en
cómo nuestros diseños pueden implementar este modo. En este punto los
programas "gratuitos" nos prestan
su ayuda. Pero antes de adentrarnos
en el tema de los programas, veamos
más detenidamente la tarjeta de
experimentación.
La placa de
experimentación
Nuestra placa de experimentación
tiene un diseño relativamente sencillo.
Sin embargo, dispone de una cantidad
suficiente de E/S para conseguir realizar nuestros experimentos iniciales
con CPLDs. Naturalmente, todos los
terminales importantes de la CPLD se
han sacado fuera de la placa a través
de diversos conectores, de manera
que se permita que circuitos externos
puedan trabajar al unísono con la
placa de experimentación.
Como puede verse en la Figura 3, el
esquema eléctrico de dicha placa es
bastante sencillo. La tensión de alimentación, de aproximadamente, 9
VDC, se aplica al conector K1. El circuito integrado IC2 y los componentes
que le rodean, proporcionan la tensión
de trabajo de + 5 VDC necesaria para
el funcionamiento del circuito completo. El diodo LED D11 y la resistencia R25 proporcionan una indicación
de alimentación conectada.
En el esquema eléctrico, la CPLD se
muestra como el circuito integrado IC1.
14
La interfaz de programación JTAG está
disponible a través del conector K2. La
distribución de terminales de este
conector es compatible con el modelo
Altera ByteBlaster, lo que significa que
también es compatible con la interfaz
conversor paralelo a JTAG publicado en
Elektor (ver el número de octubre de
2002 en su página correspondiente). El
circuito de reset está formado por una
red RC compuesta por la resistencia R1
y el condensador C12. Por último, se ha
incorporado un oscilador utilizando las
resistencias R21 y R22 más los condensadores C13 y C14 y el cristal X1. Más
adelante, en los ejemplos, se describe
la manera en que se pueden utilizar
estos componentes, junto con la CPLD,
para generar un oscilador.
En toda placa de experimentación
siempre es necesario una cierta cantidad de E/S independientes. Así, el circuito integrado IC3 proporciona la función de almacenamiento y amplificación de varias señales provenientes de
la CPLD, que se emplean para controlar los diodos LEDs D1 a D8. El circuito
integrado IC4 realiza una función similar para controlar el visualizador de 7
segmentos. Si no se desea trabajar con
estas funciones de E/S, puede desactivarse de la CPLD con tan sólo retirar
el puente JP1.
Para simular las entradas hemos decidido utilizar 8 conmutadores para conseguir que nuestra experimentación inicial sea relativamente sencilla. Estos 8
conmutadores (S1 a S8) están equipados con circuito sanguíneo 11. Esta fun-
ción viene proporcionada por los circuitos integrados IC5 a IC8. Estas entradas
están conectadas a la CPLD a través del
circuito integrado IC9, pero, de nuevo,
esta parte del circuito también se puede
anular de la CPLD. En este caso, es el
puente JP2 el encargado de activar o
desactivar estas señales.
Por último, los conectores K3 a K6
hacen posible que todas las señales
importantes de la CPLD estén disponibles hacia el mundo exterior.
Construcción
La placa de circuito impreso de doble
cara se muestra en la Figura 4. Como
verá ha sido dimensionada generosamente para que todo esté relativamente accesible. Todos los conectores
están situados sobre el borde de la
placa y el montaje de los componentes
sobre la placa de circuito impreso no
debe tener mayores dificultades, además, probablemente, cualquiera que
esté interesado en las CPLDs habrá
tenido que construir otras placas de circuito impreso. En el momento de montar los componentes sobre la placa, lo
primero que tendremos que hacer será
poner atención en la correcta orientación de los circuitos integrados, los diodos LEDs y los condensadores electrolíticos. Para colocar los circuitos integrados se recomienda utilizar zócalos.
Además, para la CPLD es esencial utilizar un zócalo PLCC de 84 terminales.
Nos tendremos que asegurar que la
esquina cortada del zócalo PLCC está
elektor
Figura 6. Esta
captura de pantalla
nos muestra y nos
da una impresión
del programa
gratuito “Quartus”
de la casa Altera.
posicionada de manera correcta en la
placa de circuito impreso (nos guiaremos por la figura de serigrafía del componente), ya que podríamos montarla
incorrectamente en los planos de la
placa de circuito impreso. Por lo tanto, la
CPLD se monta sobre su zócalo en una
única orientación posible.
Aquellos elementos del circuito que no
vayan a usarse pueden desconectarse
de la CPLD por medio de puentes
como JP1 y JP2, o simplemente omitir el
montaje de los componentes innecesarios. Por ejemplo, el circuito integrado IC4, junto con el diodo LED D1 y
las resistencias R11 a R18, pueden ser
suprimidos si no necesitamos el visualizador de 7 segmentos. Lo mismo
sucede con el circuito integrado IC3,
los diodos LEDs D1 a D8 y las resistencias R2 a R9, en el caso de que no precisemos ningún tipo de indicador LED.
Al igual que sucede con los conmutadores, sólo tendremos que montar
aquellos componentes imprescindibles
para los experimentos iniciales.
El regulador de tensión (IC2) se monta
de manera plana contra la placa de circuito impreso y se asegura utilizando
un tornillo y una tuerca. No es necesario el uso de un radiador adicional
para disipación de calor, siempre y
cuando no se aumente en gran
medida el tamaño de los circuitos adicionales conectados a la placa y, por
consiguiente, su consumo.
La tensión de alimentación puede
suministrarla un adaptador de tensión
de red de, aproximadamente, entre 9
16
y 15 V, con una corriente mínima de
unos 100 mA. Estos valores se aplican
al consumo de la placa de experimentación en sí misma, y deben incrementarse en la cantidad adecuada en
función del consumo de corriente que
sea necesario en aquellas placas adicionales que puedan estar presentes
en los montajes.
El programa
El programa del ordenador que puede
generar los ficheros de programación
necesarios, al mismo tiempo que realiza la programación de dichos ficheros
sobre el circuito integrado, es el necesario para programar la CPLD. Por fortuna, los fabricantes de CPLDs suelen
disponer de unos paquetes de programas agradables (y gratuitos) para este
propósito (ver Figura 6). El programa
que se presenta en esta figura se denomina “Quartus”, y puede descargarse
gratuitamente desde la página web del
fabricante (http://www.altera.com/).
En la página principal de este sitio
seleccionaremos la opción Design Software, bajo la cabecera Products. Esto
provocará que se nos abra una nueva
ventana donde tendremos que seleccionar Quartus II Web Edition. Después de esto seguiremos las instrucciones mostradas en pantalla. Sin
embargo, no debemos ignorar el tamaño de descarga de dicha aplicación.
El fichero tiene un tamaño de 144,9
MB, de manera que si tan sólo disponemos de un enlace por módem, reco-
mendamos a nuestros lectores que lo
intenten a través de alguien que disponga de una conexión a Internet más
rápida para descargar este fichero.
Después de la instalación del programa tendremos que solicitar una
licencia gratuita del mismo. La manera
en que se debe realizar todo este proceso está explicada muy claramente
en la página web de la casa Altera.
El próximo mes
El mes que viene utilizaremos varios
ejemplos para explicar cómo podemos
diseñar un circuito utilizando el programa Quartus y, por supuesto, también describiremos cómo probar estos
ejemplos utilizando la placa de experimentación. Para realizar la programación del la CPLD necesitaremos
una interfaz JTAG, además de la placa
de experimentación. La interfaz conversora de paralelo a JTAG mencionada anteriormente, publicada en el
número de Octubre de 2002 en Elektor Electronics, es una opción muy
adecuada para este propósito.
Mientras nuestros lectores esperan la
próxima entrega de Elektor, les recomendamos que lean el manual de funcionamiento del programa Quartus.
Este manual se puede encontrar bajo el
menú Help (Ayuda) de dicho programa.
Utilizando este manual nos familiarizaremos con la estructura del programa y
podremos examinar las características
y prestaciones del mismo.
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Convertidor de medios con conexión USB
Ofrece conectividad de red muy
económica
3M ha lanzado al mercado un
convertidor de medios ‘cobre a
fibra’ que opera a 100 Mbps y
puede conectarse a la corriente
vía un puerto USB de un ordenador. El nuevo 3M Volition 100
MB FX / TX USB convierte transmisiones de cobre 100 base TX
en un enlace de fibra 100 base
FX en la estación de trabajo.
Los convertidores de medios
ofrecen un método económico
para extender los enlaces de
datos sobre grandes distancias
y dotan de una conectividad en
la estación de trabajo entre los
medios de cobre y fibra.
El nuevo convertidor de medios
puede ser alimentado mediante
una fuente de alimentación de
conmutación o una conexión
eléctrica USB con el cable USB
ofrecido. Este cable USB posibi-
El nuevo 3M Volition 100MB FX/TX USB.
lita una conectividad de red con
la estación de trabajo usando un
ordenador portátil o un PC equipado con múltiples puertos USB.
La conexión USB reduce la confusión de cables de potencia AC
debajo de la mesa de trabajo de
los usuarios de ordenadores de
sobremesa. Además, las personas
que trabajan con ordenadores
portátiles (laptop) se pueden beneficiar de una potencia portátil.
Los convertidores de medios 3M
Volition forman parte del Sistema de Cableado Estructurado
Volition.
Para más información:
3M España, S.A.
Dpto. de Telecomunicación
Tel: 913216155
Fax: 913216204
Familia MicroClamp
de dispositivos ESD para
productos electrónicos portátiles
Pequeño tamaño y superior rendimiento permiten incrementar la
funcionalidad y la fiabilidad en
diseños handheld
Semtech Corp., empresa representada en España por Anatronic,
S.A., anuncia su familia MicroClamp de supresores de voltaje transitorio (TVS) ultra pequeños, que ha
sido diseñada expresamente para
ofrecer protección ante descargas
electroestáticas (ESD) en teléfonos
celulares, PDA, cámaras digitales y
otros diseños electrónicos portátiles.
El primer producto de la familia
es el μClamp0501H, un diodo
TVS en un encapsulado SOD-523
de dos cargas que mide 0.9 x
1.7 x 0.6 mm. Este dispositivo
ofrece protección ESD de contacto de ±8 kV, y de aire de ±15
kV para los requerimientos IEC
6100-4-2 nivel 4, un estándar
ESD que deben cumplir los fabricantes de teléfonos móviles.
18
Como el μClamp0501H ha sido
desarrollado para su uso en dispositivos portátiles, su reducido
tamaño y su topología dotan de
mayor flexibilidad a los diseñadores para añadir protección
ESD en zonas con contacto
humano.
En un diseño portátil, el
μClamp0501H se ubica en paralelo al circuito a proteger y se
convierte en un camino de baja
impedancia durante una descarga electroestática. La corriente
adversa se desvía, mientras que
la tensión en el circuito protegido
se minimiza.
El μClamp0501H es el dispositivo apropiado para la mayoría
de circuitos sensibles, tales como
controladores de banda base en
teléfonos celulares, ya que, a
diferencia de otras tecnologías,
no se degrada después de sufrir
varias descargas electroestáticas.
Familia MicroClamp de supresores de montaje transitorio.
elektor
y
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NIF . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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Nuevos inclinómetros de elevada precisión
Basándose en la tecnología
MEMS, VTI Technologies, empresa representada en España
por Anatronic, S.A., ha desarrollado nuevos inclinómetros
independientes monoeje y de
eje dual.
Los productos incluyen las series
SCA115T y SCA125T, que tienen
un interface RS-485 digital, y las
series SCA111T y SCA121T, que
disponen de salidas de voltaje
analógico. Utilizando elementos
y mecanismos MEMS, todos estos
módulos son idóneos para máquinas de construcción y aplicaciones industriales.
Los módulos miden 30 x 30 x 13
mm y se encuentran disponibles
en configuraciones de uno, dos
y tres ejes con un amplio rango
de tensión de alimentación.
Los inclinómetros se pueden
montar con dos tornillos o con
un bracket opcional que permite
al usuario ajustar la posición
cero. Además, los módulos se
presentan con un cable de
trenza.
La tecnología de sensor dota de
elevada precisión, gran duración y estabilidad a largo plazo
(superior a 0.02 ° y el efecto de
envejecimiento es menor a 0.3
°, sujetos a entornos industriales
de -25 a +85 °C).
El interface RS-485 industrial
hace posibles grandes distancias de transmisión y posibilita
que múltiples módulos se conecten en el mismo bus. Además de
la inclinación, los nuevos dispositivos también informan de la
temperatura.
Los módulos son insensibles a
las vibraciones y pueden resistir
shocks mecánicas de más de
20.000 g.
Primer puente PCI-to-PCI con soporte de diez canales
El FastLane PCI 6156 permite
aplicaciones de vigilancia y captura de vídeo con reducción de
coste, consumo de energía y
espacio de tarjeta
PLX Technology, Inc., empresa
representada en España por
Anatronic, S.A., introduce el primer puente PCI-to-PCI que soporta
hasta diez dispositivos PCI.
El PLX FastLane PCI 6156, un
puente PCI-to-PCI de 32 bit y 33
MHz hace posible aplicaciones
avanzadas, tales como vigilancia
y captura de vídeo, para ofrecer
soporte a un máximo de diez
canales en un bus PCI. Además,
debido a su estructura monochip,
el FastLane PCI 6156 ahorra cos-
tes, reduce el espacio de tarjeta y
disminuye el consumo de energía.
El FastLane 6156, que se presenta en un encapsulado PQFP,
hace de puente entre el host y
hasta diez controladores de captura de vídeo. Además de
vídeo, el nuevo diseño de este
chip también es apropiado para
una amplia gama de aplicaciones informáticas de tarjeta addin, tales como gráficos avanzados en redes y sistemas de
comunicaciones de datos.
El diseño de tarjeta basado en
el FastLane PCI 6156 no requiere drivers de software, gracias a la compatibilidad PCI
total del chip.
El PCI 6156 soporta hasta 10
dispositivos PCI.
Nuevo ordenador monotarjeta
AXIOMTEK Co., Ltd., empresa
representada en España por Anatronic, S.A., anuncia el ordenador monotarjeta (SBC) full-size
SBC81613, que se caracteriza por
CompactFlash, Gigabit Ethernet,
USB y audio, siendo ideal para
numerosas aplicaciones.
La tarjeta tiene un chipset VIA
VT8606 (Twister-T), que soporta
procesadores Socket 370 Pentium III o Celeron (Tualatin), una
velocidad FSB de 133 MHz. La
tarjeta SBC81613 también posee
un conector CompactFlash que
ofrece almacenamiento extra.
La capacidad de red se consigue
a través de los puertos Ethernet
20
duales, con soporte Wake-onLAN. Un puerto 10/100 Base-T
Ethernet y un puerto Gigabit
Ethernet ofrecen acceso de red
e Internet de elevada velocidad.
Otras características son controlador de vídeo S3 Savage AGP4x con soporte para displays
TFT o LVDS con memoria de 32
MB y resolución de 1920 x
1440 píxeles; codec de audio
VIA 1612 con soporte de audio
El nuevo ordenador monotarjeta de AXIOMTEK.
elektor
cias noticias noticias noticias noticias noticias noti
AC’97; dos canales ATA-100 y
opciones de I/O.
El SBC81613 puede emplear
CPU, dos puertos Ethernet y tres
tomas SDRAM DIMM de 168
pines para una SDRAM máxima
de 1.5 GB, que hacen que la
tarjeta sea la solución perfecta
para instalaciones flexibles y un
amplio rango de aplicaciones.
El SBC81613 y el resto de ordenadores monotarjeta full-size de
AXIOMTEK son idóneos para aplicaciones de red, donde se requiere velocidad, conexiones de red y
altas prestaciones de sistema.
Anatronic
distribuye los
componentes
piezo-cerámicos
audibles de
Sonitron
Zumbadores, altavoces, micrófonos y alarmas
Anatronic, líder en la comercialización de componentes electrónicos, anuncia que ha firmado un acuerdo con Sonitron
para distribuir sus componentes
piezo-cerámicos audibles en
España y Portugal.
El acuerdo de distribución se
fundamenta en las características de las actividades de Sonitron: Investigación y Desarrollo,
nuevas aplicaciones y ampliación de la red de venta.
Fundada en 1977, Sonitron se
ha convertido en la compañía
europea líder en la fabricación de componentes piezocerámicos audibles, tales como zumbadores, altavoces,
micrófonos y alarmas. Sonitron posee la certificación ISO
9001: 2000.
La investigación continua y el
know-how de la compañía se
han transformado en una am-
Sonitron presenta sus nuevos zumbadores, altavoces, micrófonos y alarmas.
plia gama de productos fiables y de elevada calidad,
desde el zumbador más pequeño a las alarmas más sofisticadas. Esto permite a Sonitron cumplir con las necesidades de múltiples aplicaciones
industriales, militares y de
consumo.
Ahora, después de más de
veinticinco años después,
Sonitron fabrica el primer altavoz piezo que produce un
rango de audio, desde música a discurso, con excelente
calidad de sonido y baja distorsión.
Láser MI-DFB de modulador
integrado
Eudyna, empresa representada
en España por Anatronic, S.A.,
anuncia un nuevo láser DFB de
modulador integrado (MI-DFB)
con etalon Fabry-Perot un para
bloqueo de longitud de onda.
El FLD5F20CE-Exxxx está especialmente indicado para aplicaciones
DWDM de 9.95328 Gb/s, tiene
una capacidad de transmisión de
elektor
hasta 1600 ps/nm, correspondiente a 80 Km.
El nuevo dispositivo puede
ser sintonizado a un canal
espaciado 50 GHz ITU-T en
la banda C vía un ajuste de
temperatura de chip con el
TEC incluido.
El cierre de longitud de onda
permite que la longitud de
onda de salida se encierre en un
canal ITU-T y eliminar cualquier
anomalía que pueda surgir
desde el láser MI-DFB y afectar
a su duración o provocar variaciones de temperatura.
El dispositivo se presenta en un
encapsulado compacto de 7
pines con un conector GPO
para el voltaje de modulación.
Este láser se encuentra disponible en cualquiera de los 85
canales ITU-T en la banda C
(191.8 – 196.0 THz).
Nuevo láser DFB de
modulador integrado
(MI-DFB) de Eudyna.
Osciladores de cristal de salida dual
En respuesta a la demanda del
mercado de una integración
superior, EPSON, empresa representada en España por Anatronic, S.A., anuncia la serie
MG-5020JE de osciladores de
cristal de salida dual, que ofrece
frecuencias de 32.768 kHz y 48
MHz en un encapsulado compacto (7 x 5.4 x 1.5 mm).
Como muchas aplicaciones USB
requieren ambas frecuencias, el
MG-5020JE es la elección perfecta
para simplificar el diseño y reducir
los componentes necesarios.
La serie MG-5020JE combina una
unidad de cristal integrada que
permite una salida de frecuencia
de reloj de 32.768 kHz sin ajuste
y una salida de frecuencia de oscilación basada en PLL de 48 MHz.
Con el nuevo diseño, todo lo necesario para obtener las salidas duales es una fuente de alimentación.
Esto supone que no se requiere
ajuste ni existen problemas de
componentes, es decir, no hay
Nueva serie
MG-5020JE de
osciladores de
salida dual.
inconvenientes al elegir un cristal
con los parámetros adecuados.
El amplio rango de temperatura
operativa (-40 a +85 °C) permite
que estos dispositivos también
sean usados en aplicaciones de
PC industriales. Con estabilidades de 5 ±23 x 10-6 para la fre-
cuencia de 32.768 kHz y ±100
x 10-6 para la frecuencia de 48
MHz, la compañía ofrece soluciones estándares, incluso en un
nivel tecnológico muy superior.
Las principales aplicaciones de los
nuevos osciladores de cristal de
salida dual son dispositivos USB,
PC, estaciones de trabajo, servidores, equipos de oficina, etc.
Anatronic, S.A.
Tel: 913660159
Fax: 913655095
E-Mail: [email protected]
La tarjeta MMC Pretec de 1 GB permite grabar una hora al camcorder
Sanyo Fisher FVD-C1
La cámara MPEG4 con mayor
resolución trabaja con la tarjeta MMC de mayor capacidad en el mercado actual
Pretec Electronics Corp.,
empresa representada en Ibérica de Componentes, S.A.,
ha demostrado su tarjeta Mul-
22
tiMediaCard (MMC) de 1
GB, trabajando con Sanyo
Fisher FVD-C1, la camcorder
MPEG4 más ligera y con
mayor resolución del mercado, que es capaz de grabar una hora de vídeo con
calidad de 30 fps (frames por
segundo) como DVD, con un
flujo de bit de 2 Mbps.
La tarjeta 1GB MMC rugerizada y fiable, combinada
con un consumo de potencia
muy bajo, se convierte en el
dispositivo ideal para ser
empleado como dispositivo
de almacenamiento para productos IA, tales como reproductores MP3, camcorders
digitales, teléfonos móviles y
otros dispositivos portátiles.
El Fisher-FVD-C1 combina lo
mejor de las películas digitales
(calidad tipo DVD) y las cáma-
elektor
6ªedición
Premios
de
revistas
ARI 2004
La Asociación de Revistas de Información convoca la Sexta Edición de los Premios de
Revistas ARI, a la excelencia editorial, dirigidos a publicaciones y profesionales que
desarrollen una labor en el medio revistas dentro del ámbito nacional.
SOLICITAR LAS BASES EN:
Asociación de Revistas de Información (ARI)
Teléfonos: 91 360 49 40 • Fax: 91 521 12 02
E-mail: [email protected] www.revistas-ari.com
Plaza del Callao, 4, 10º A (Palacio de la Prensa). 28013 Madrid
ras digitales (CCD de 3.2
Megapíxeles con zoom óptico
5.8X y zoom digital 10X).
El almacenamiento es completamente ‘sin cinta’ y se presenta con el formato de una
tarjeta de memoria SD o
MMC, lo que permite a los
usuarios grabar sesenta minutos de vídeo en movimiento a
30 fps (tamaño VGA de
640x480), usando la tarjeta
1 GB Pretec MMC, y almacenar hasta 982 imágenes de
alta resolución (2048x1536)
en modo ‘still’ o 7840 imágenes instantáneas con resolución VGA.
El estándar abierto sin royalties y fácilmente disponible
hace que MMC sea la tarjeta
de memoria SFF (Small Form
Factor) con el crecimiento más
rápido de la industria.
1 GB es la capacidad máxima
de una tarjeta MMC / SD, Pretec espera anunciar una MMC
de 2 GB para finales de este
año. La nueva generación de
la tarjeta Pretec MMC 4.0 dispondrá de un voltaje dual (3 /
1.8 V) y una velocidad de
transferencia al menos un
200% más rápida que cualquier tarjeta SD.
1 hora
de vídeo
en una sola
tarjeta de
memoria.
Software sin cables para ordenadores portátiles y de sobremesa
Permite a los clientes usar escáner de código de barras, GPS,
módem y otros productos inalámbricos externos que utilizan
tecnología Bluetooth Wireless
con un mayor rango de plataformas informáticas.
Socket Communications,
Inc., empresa representada en
España por Ibérica de Componentes, S.A., anuncia la
disponibilidad de su solución
sin cables para sistemas informáticos de ordenadores portátiles y de sobremesa que trabajan con Windows 98SE,
Me, 2K y XP.
El nuevo software BlueSoleil
permite la instalación de tecnología Bluetooth inalámbrica en
ordenadores portátiles y de
sobremesa, y comunicar sin
cables con la amplia familia
Socket de productos periféricos
inalámbricos externos, tales
como GPS, Módem de 56 K,
Cordless Serial Adapter (CSA)
y escáner de código de barras
(CHS).
El software es fácil de utilizar y
simplifica muchos de los problemas técnicos para los usuarios
finales a la hora de operar con
tecnología Bluetooth Wireless.
Este software sin cables, que
incluye soporte Bluetooth adicional, se integra en un paquete
de software con el Kit de Conexión CompactFlash (CF).
Ibérica de Componentes, S.A.
Tel: 916587320
Fax: 916531019
www.ibercom.net
El nuevo software BlueSoleil instala la tecnología inalámbrica
Bluetooth en ordenadores portátiles y de sobremesa.
Adaptador PCMCIA WiFi 802.11b
Corega International S.A.,
anuncia la tarjeta adaptadora
LAN inalámbrica COR-PCCL11, que conecta ordenadores
sin necesidad de cables.
Este adaptador PCMCIA inalámbrico IEEE 802.11, que
permite crear una red sin cables, se caracteriza por transmisión segura de datos me-
24
diante encriptación WEP de
64 y 128 bit, rendimiento de
datos de 11 Mbps, fácil instalación y soporte multilingüe
gratuito las 24 horas.
Otras ventajas del COR-PCCL11 son fallback de velocidad
de transmisión, que permite
que la comunicación continúe
incluso cuando la potencia de
señal está mermada, chipset
Intersil Prism 3.0, software Site
Survey Utility y arranque basado en navegador Web.
El COR-PCCL-11, que posee
dos años de garantía, conecta distancias de hasta trescientos metros y es compatible con los principales sistemas operativos.
El adaptador PCCL-11, que
mide 169 x 135 x 40 mm y
pesa 250 gramos, tiene un
rango de temperatura operativa de 0 a +40 °C, MTBF de
100.000 horas e indicadores
de potencia y conexión.
La avanzada tecnología inalámbrica de Corega ofrece el
máximo rendimiento de red
elektor
cuando se trabaja con juegos o
aplicaciones ofimáticas.
Acerca de Corega
(www.corega-international.com –
Tel: 915 591 055 Ext: 102)
Corega International S.A. es una filial de
Corega Holdings KK (Japón). Con su sede
central en Chiasso (Suiza), la empresa se
constituyó en febrero de 2002 con el
objetivo de ofrecer al mercado de
consumo una gama de productos para
redes de valor añadido a través de los
canales de venta por catálogo, Internet,
minorista y distribuidores.
La tarjeta inalámbrica COR-PCCL-11 de Corega International
conecta ordenadores en red sin necesidad de cables.
Registrador de datos hand-held con nueve entradas
Ahlborn, empresa distribuida por Euro Instruments, S.L., anuncia el registrador de datos portátil
ALMEMO 2590-9 que, caracterizándose por un gran
display gráfico de 128 x
128 puntos y 16 líneas, se
convierte en uno de los primeros dispositivos de una
nueva generación de instrumentos guiados por display.
Este data logger de nueve
salidas puede visualizar
simultáneamente hasta tres
valores medidos.
El ALMEMO 2590-9 destaca
por una operación fácil y
conveniente, ya que permite
una navegación sencilla a
través de menús configurables por el usuario, y la conmutación entre los siguientes
idiomas: inglés, alemán y
francés. El registrador de
datos ofrece una representación clara y comprensible de
los valores medidos, tanto
numéricos como gráficos
(barras, líneas, etc.).
El nuevo data logger combina
todas las ventajas de la familia ALMEMO V5 de instrumentos de medición. El ALMEMO
2590-9, además de las nueve
entradas de medición con cuatro canales cada una, sensores
para una amplia variedad de
valores y conectores ALMEMO. También dispone de dos
salidas para impresión, programación, dispositivos de
red, relés de alarma, lectura
de valores, etc.
Otras características son almacenamiento de los valores
máximo y mínimo con su fecha
correspondiente, memoria con
capacidad de 100.000 valores, configurable como memoria lineal o cíclica, y conversor
A / D delta-sigma de elevada
resolución y alta velocidad. El
ALMEMO 2590-9, con un
Registrador de datos portátil ALMEMO 2590-9.
rango de temperatura operativa de -20 a +60 °C, presenta
la opción de un drive de me-
moria de tarjeta smart media
integrado para tarjetas de
memoria de 32 MB.
CAL’EXPERT para dirigir el
termómetro PHP 601, el
escáner y un dispositivo térmico, se puede realizar un
procedimiento de calibración completa, así como
generar informes e imprimir
certificados de los sensores
individuales.
El PHP 601 ha sido diseñado
para pruebas de calibración
precisas que usan métodos
de comparación y estudios
de fenómenos de temperatura. Además, este termómetro, que puede almacenar
hasta 5000 mediciones de
grados Celsius, Fahrenheit o
Termómetro de elevada precisión
AOIP, empresa representada
por Euro Instruments, S.L.,
anuncia el PHP 601, un termómetro de entrada dual y
elevada precisión para uso
con RTD y pilas termoeléctricas. El PHP 601 es capaz de
almacenar características de
sensor y coeficientes, y puede
elektor
controlar hasta doce sensores
usando el modelo SHP 101
Scanner. Todo ello con una
resolución de 0.0001 °C y
una precisión de 0.009 °C.
Entre sus principales aplicaciones, destaca la calibración de sensores de temperatura. Utilizado el software
25
Kelvin, se puede programar
a través de un enlace RS
232 (estándar) o IEEE 488
(opcional).
El nuevo termómetro, que
mide 225 x 88 x 310 mm y
pesa entre 2 y 3 Kg, dependiendo de las opciones, también se caracteriza por un
display gráfico LCD, disponibilidad de tres idiomas (inglés, francés y alemán) para
los menús y opciones de
ayuda, y conexión mediante
tomas de 4 mm y hembras
LEMO.
El software LCL30 permite al
usuario definir los procedimientos de calibración automática, lo que ofrece control
de temperaturas generadas o
simuladas y permite registrar
la diferencia entre el termómetro estándar y el sensor que
está siendo calibrado.
El software hace posible imprimir informes de calibración de
todos los sensores. El usuario
también puede recopilar toda
la documentación y el historial
de los sensores calibrados a
través de un PC.
El termómetro PHP601 de entrada dual y elevada precisión.
Instrumento de medición universal ALMEMO 2390-5
Ahlborn, empresa distribuida
por Euro Instruments, S.L.,
anuncia el instrumento de
medición ALMEMO 2390-5,
que se caracteriza por 73
rangos de medición y 35 funciones.
El ALMEMO 2390-5 tiene tres
entradas a través de las que se
puede conectar una amplia
variedad de sensores. También
incorpora cuatros canales de
funciones internas para medición y registro de valores diferenciales, valores medios, volumen, voltaje operativo, temperatura, etc.
La gestión y operación de
este dispositivo se han mejorado considerablemente, ya
que existe un menú sencillo
que facilita las tareas de
ordenar los valores medidos,
ajuste de sensores, entrada
de valor nominal y selección
de unidades.
Los cálculos de los promedios
y del flujo de volumen se han
simplificado y hay nuevos
canales de función a través de
los cuales los resultados de las
mediciones se pueden imprimir
y salvar. La opción ‘S’ permite
que este instrumento de medición versátil se integre en un
data logger.
El ALMEMO 2390-5 se puede ampliar con hasta cuatro
conectores de memoria movible (128 o 256 kB). Como
una alternativa, el conector
de memoria también se puede operar como una memoria
ring.
Este dispositivo se puede
conectar sobre un cable de
datos Ethernet 10/100 Base-T o
directamente a una red de PC y
operar en un entorno de red.
euro instruments, S.L.
Avda. Manzanares, 66
28019 Madrid
Tel: 914603813
Fax: 914604325
El ALMEMO 2390-5 tiene
75 rangos de medida y
35 funciones.
Primer módulo de memoria DDR2 SODIMM de 1 GB
Hynix Semiconductor Inc.,
empresa representada en
España por Lober, S.A.,
anuncia el lanzamiento del primer módulo de memoria DDR2
SODIMM (Small Out Dual Inline Memory Module) de 1
GB, fabricado con su tecnología líder de 0.11 micras.
La compañía estima que el uso
de su tecnología de 0.11 micras reducirá los requerimientos
de inversión en un 50% con
Hynix lanza el primer módulo
de memoria DDR2 de 1Gb.
26
elektor
respecto a la competencia, e
incrementará el número de dies
por oblea en un 40% en comparación con la tecnología
Prime Chip de 0.13 micron,
manteniendo la posición competitiva de Hynix en coste y tecnología.
El módulo de memoria DDR2
SODIMM de 1 GB, que so-
porta 400 y 533 MHz, ha
sido desarrollado para cumplir la demanda DDR2 en
aplicaciones con ordenadores
portátiles.
Hynix planea la producción
masiva para este trimestre
para coincidir con el lanzamiento del chipset Intel
DDR2.
Módulos de iluminación PCB integrados
VS Optoelectronic, empresa representada en España
por Lober, S.A., anuncia sus
módulos de iluminación PCB
integrados LEDLine, que se
caracterizan por un voltaje
nominal de 24 VDC.
Estas tiras de iluminación universal se pueden utilizar en aplicaciones decorativas interiores
y exteriorkes para acentuar el
alumbrado, como por ejemplo,
señalización de caminos o vías
de emergencia e iluminación de
perfiles o contornos.
Debido a sus reducidas dimensiones y conectores extraplanos, los módulos LEDLine
también están particularmente indicados para su instalación en menaje y mobiliario.
Los nuevos módulos se pueden
doblar en forma circular, así
como pegarse a una superficie o montarse mediante tornillos. La serie LEDLine puede
operar con los convertidores
de sistema VS.
Los módulos LEDLine se
alimentan a 24V.
Nuevo módulo procesador MGCplus para vehículos
Mejora la comunicación y permite la inclusión de información GPS
HBM, fabricante de equipos
y componentes para la medida de magnitudes mecánicas y pesaje, introduce el
módulo procesador ML70,
que permite la inclusión de
información de sistema de
posicionamiento global (GPS)
para mejorar la adquisición
de datos móviles.
Cuando se combina con los
amplificadores
universales
MGCplus y MGCsplit, el
módulo ML70 GPS suministra
los datos de longitud, latitud y
altura sobre el nivel del mar,
simultáneamente y en paralelo.
La velocidad del vehículo se
computa mediante coordenadas geográficas y también es
posible ofrecer información
adicional, como el número de
satélites visibles, fecha GPS y
calidad de señal GPS.
Cualquier receptor GPS convencional que soporte la exportación de datos vía un interface
Mejora la comunicación y permite la inclusión de información GPS.
serie en formato NMEA se puede conectar al modulo. Los
usuarios familiarizados con
CoDeSys pueden escribir sus
propios programas y descargarlos al ML70 GPS.
El ML70 GPS se basa en el
estándar IEC 61131-3 y es
totalmente programable.
Procesadores de comunicaciones CP22 y CP42
El sistema MGCplus se beneficia de los nuevos interfaces
HBM, fabricante de equipos y
componentes para la medida
de magnitudes mecánicas y
pesaje, introduce los procesadores de comunicaciones CP22
y CP42, dos nuevos módulos
de interconexión para el sistema amplificador MGCplus
que aumentan los ratios de
transferencia y ofrecen mejor
soporte que los módulos CP12
y CP32 anteriores, a los que
remplazan.
Cada uno de los dispositivos
contiene USB integral y componentes Ethernet, posibilitando a la red la creación de miles de canales sin la necesidad
de hardware adicional, como
tarjetas PCMCIA Ethernet o
adaptadores USB.
28
Las impresoras y otros dispositivos periféricos se pueden
conectar directamente a los
nuevos procesadores de comunicaciones vía el puerto USB
integrado. Esto significa que
incluso cuando los PC están
conectados con solo un puerto
USB, el CP22 puede operar
usando el puerto USB del PC,
mientras que la impresora trabaja desde el puerto del dispositivo USB del CP22.
La sincronización con otros sistemas MGCplus es muy fácil de
conseguir, ya que sólo se necesita conectar los cables de sincronización a ambos procesadores de comunicaciones. Los
conmutadores no tienen que
operar para especificar qué dispositivo MGCplus es el master,
debido a que cada MGCplus
reconoce si es el dispositivo
master o esclavo dependiendo
de la cadena de sincronización. Empleando este método,
se pueden combinar varios sistemas MGCplus para crear un
sistema amplificador de medición de 10.000 canales.
El interface Ethernet permite que
todo el flujo de datos del
MGCplus se visualice en un PC.
Alternativamente, se puede utilizar un disco duro PCMCIA
para registrar los datos de medición sin necesidad de un PC.
Los procesadores de comunicaciones CP42 ofrecen capacidad
multi-cliente, ya que los datos
pueden ser registrados en el
disco duro con visualización
simultánea en el PC. Esto permite que varios usuarios trabajen en paralelo desde lugares
diferentes, con acceso online a
los datos de medición.
Los modelos CP22 y CP42 se
caracterizan por el sistema operativo Linux para garantizar la
máxima precisión de medición.
Cada procesador de comunicaciones tiene funciones trigger ampliadas y tres ratios
diferentes de medición, así
como un amplio número de
modos de registro, tales como
medición periódica o continua, para cumplir los requerimientos de todos los usuarios
finales.
HBM Ibérica, S.L.
Tel: 918 062 610
Fax: 918 049 327
Web: www.hbm.com
elektor
próximo número próximo número próximo número
próximo mes en elektor
Multi-programador USB
Amplificador de potencia de audio
Clase T de 300 W
Este programador tiene una interface USB y ha sido desarrollado
para trabajar de forma rápida con el software gratuito de los
microcontroladores compatibles 8051 y dispositivos EEPROM
serie. El programador utiliza un TUSB3210 de Texas Instruments,
y además se puede inicializar como un dispositivo HID compatible
sin usar drivers especiales.
El concepto de amplificadores de Clase-D está tradicionalmente asociado con una gran distorsión y problemas con la calidad sonora. El amplificador descrito en
el número del siguiente mes prueba justo lo contrario,
en su diseño unimos las
ventajas de un amplificador conmutado
(PWM) con el sonido
futuro y un buen amplificador analógico,
mientras no se escatime
la potencia de salida,
eso es Clase T.
DAB en la práctica
La emisora de Audio Digital se ha desarrollado en el Reino Unido
desde hace algún tiempo, ofreciendo una calidad similar a la del
CD y con un radio de cobertura nacional. Por esa razón, sin
embargo, muchos aspectos técnicos del DAB, como la tecnología
receptora y la disponibilidad de módulo son desconocidos, incluso
para los iniciados técnicamente. Tiempo para rellenar el gap.
La revista Elektor se renueva
La revista Elektor se renueva, cambia
su imagen y facilita su manejo.
2002
98
U.3-1
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Encuentre rápida y cómodamente
en su ordenador los artículos que
más le han interesado.
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Enero
Febrero
Marzo
Abril
Mayo
Junio
Julio
Agosto
Septiembre
Octubre
Noviembre
Diciembre
© 200
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al
Conserve los Elektor de años
anteriores en los CD que irá
recibiendo junto a los próximos
números de esta revista.
0
Este mes, todas las revistas del
año 2002 a su alcance
en un solo CD.
ROTKELE )C(
1-302030
1-640020
ROTKELE )C(
sos circuitos impresos circuitos impresos circuitos imp
Primeros pasos 030203-1
Preamplificador de Gama Alta Controlado Digitalmente (II) 020046-1
3-640020
Preamplificador de Gama Alta Controlado Digitalmente (II)
ROTKELE )C(
1-173030
ROTKELE )C(
020046-3
2-640020
ROTKELE )C(
Preamplificador de Gama Alta Controlado Digitalmente (II)
Todos los circuitos están a tamaño real (100%)
excepto indicación en contra.
30
020046-2
Medidor de Velocidad
y Dirección del Viento
030371-1
elektor
es servicio lectores servicio lectores servicio lectores
JULIO 2004
Código
Precio
(€)
030385-1
29,00
020046-1
020046-2
020046-3
020046-11
020046-41
16,00
14,00
12,50
9,00
52,00
030371-11
030371-41
9,00
33,00
020148-1
020148-11
16,00
9,12
030402-1
030402-11
030402-41
20,00
9,12
38,50
020416-1
16,50
030365-1
030365-11
17,00
9,00
020434-1
020434-11
020434-41
14,40
9,00
27,41
020382-11
020382-41
9,00
16,24
030136-1
030136-11
030136-41
17,50
9,00
15,00
030096-11
030096-41
9,11
28,36
020163-11
020163-41
14,02
25,94
020435-1
16,00
030214-11
030214-41
9,12
11,49
030042-1
030042-11
030042-21
030042-31
17,45
9,12
18,66
11,38
030076-1
030076-11
14,44
9,12
030066-1
030066-11
19,03
31,74
030168-1
030168-11
030168-41
33,00
9,12
15,02
034044-1
19,00
020350-11
020350-41
9,12
24,52
020127-11
9,12
020395-11
9,12
030204-1
16,24
024111-1
024111-11
024111-41
33,00
9,00
16,00
E290 JULIO 2004
Diseño de Nuestro Propio Circuito Impreso:
- PCB
Preamplificador de Gama Alta Controlado Digitalmente (2):
CONDICIONES GENERALES
Los circuitos impresos, carátulas autoadhesivas, ROMs, PALs, GALs, microcontroladores y disquetes que aparecen en las páginas de ELEKTOR se encuentran a disposición de los lectores que lo requieran. Para solicitarlos es necesario utilizar el cupón de pedido que se encuentra en las páginas anexas.
Este mismo cupón también puede utilizarse para efectuar pedidos de los libros de la colección de ELEKTOR (en
versión original inglesa).
- Los items marcados con un asterisco (*) tienen una vigencia limitada y su disponibilidad solo puede garantizarse durante un cierto periodo de tiempo.
- Los items que no se encuentran en esta lista no están disponibles.
- Los diseños de circuitos impresos se encuentran en las páginas centrales de la Revista. En ocasiones y por
limitación de espacio no se garantiza la publicación de todos los circuitos. En estos casos los lectores interesados pueden solicitar los diseños, utilizando el mismo cupón de pedido y les serán enviados a su domicilio contra reembolso de 500 pts. (incluidos gastos de envio).
- Los EPROMs, GALs, PALs, (E)PLDs, PICs y otros microcontroladores se suministrarán ya programados.
Los precios y las descripciones de los diferentes productos estan sujetos a cambios. La editorial se reserva el
derecho de modificar los precios sin necesidad de notificación previa. Los precios y las descripciones incluidas
en la presente edición anulan los publicados en los anteriores números de la Revista.
- PCB placa principal
- PCB placa de relés
- PCB placa de alimentación
- Disco
- PIC18LF452-I/L, programado
Medidor de Velocidad y Dirección del Viento:
- Disco, software del proyecto
- PIC16F871, programado
E289 JUNIO 2004
Construya su Propio Receptor DRM:
- PCB
- Disco, proyecto ejemplo
Caja De Música y el Sonido de Pandora:
- PCB
- Disco, código fuente y hex
- PIC16F871/P, programado
Explorador de VHF de Banda Baja:
FORMA DE ENVIO
Los pedidos serán enviados por correo a la dirección indicada en el cupón de las páginas anexas. Además los
lectores pueden formular pedidos por teléfono llamando al número 91 327 37 97 de lunes a viernes en horario
de 9,30 a 14 h y de 16 a 19 h. Fuera de este horario existe un contestador telefónico preparado para recoger
las demandas. Los gastos de envio serán abonados por el comprador, tal como se indica en el cupón.
- PCB
E288 MAYO 2004
Construya su Propio Receptor DRM:
- PCB
- Disco, programa DRM.exe
Cerradura Codificada:
FORMA DE PAGO
Todos los pedidos deberán venir acompañados por el pago, que incluirá los gastos de envio, tal como se indicó anteriormente.
El pago puede realizarse mediante cheque conformado de cualquier banco residente en territorio español, giro
postal anticipado, tarjeta VISA (en este caso debe indicarse la fecha de caducidad, domicilio del propietario de
la tarjeta y firma del mismo).
Nunca se deberá enviar dinero en metálico con el pedido. Los cheques y los giros postales deben ser nominativos a la orden de VIDELEC S.L.
SUSCRIPCIONES A LA REVISTA Y EJEMPLARES ATRASADOS
Las suscripciones o pedido de números atrasados, si se encuentran disponibles, se realizarán a LARPRESS, C/
La Forja, nº 27 - 28850 Torrejón de Ardoz (Madrid). Telf: 91 677 70 75, Fax: 91 676 76 65. E-mail:
[email protected]
Los precios de ejemplares atrasados son de 3,60 € más gastos de envio.
- PCB
- PIC16F84A-4P, programado
Multicanal Seguro para Modelos Controlados por Radio:
- Disco, código fuente
- AT89C52-24JI, programado
Medidor de Frecuencia Multifunción:
- PCB
- AT90S2313-10PC, programado
E287 ABRIL 2004
Reloj Digital con Alarma:
- Disco, PIC código fuente y hex
- PIC16F84-04/P, programado
iAccess:
- Disco set, código fuente y control
Sencillo Inversor de Tensión de 12V a 230V:
COMPONENTES UTILIZADOS EN LOS PROYECTOS
Todos los componentes utilizados en los proyectos ofrecidos en las páginas de la Revista se encuentran generalmente disponibles en cualquier establecimiento especializado o a través de los anunciantes de este ejemplar.
Si existiera alguna dificultad especial con la obtención de alguna de las partes, se indicará la fuente de suministro en el mismo artículo. Lógicamente los proveedores indicados no son exclusivos y cualquier lector podrá
optar por su suministrador habitual.
CONDICIONES GENERALES DE VENTA
Plazo de entrega: El plazo normal será de 2-3 semanas desde la recepción del pedido. No obstante no podemos garantizar el cumplimiento de este periodo para la totalidad de los pedidos.
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podrán ser devueltos para su reposición, solicitando previamente nuestro consentimiento mediante llamada
telefónica al número (91) 3273797 en horario de oficina. En este caso la persona que llame recibirá un número
de devolución que deberá hacer constar al devolver el material en un lugar bien visible. En este caso correrá
por nuestra cuenta el gasto de envio de la devolución, debiéndolo hacer así constar el remitente en su oficina
postal. A continuación se le enviará nuevamente el pedido solicitado sin ningún gasto para el solicitante.
En cualquiera de los casos anteriores, solo se admitirán las devoluciones en un plazo de tiempo de 14 dias
contados a partir de la fecha de envio del pedido.
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la Revista como en los libros técnicos. La editorial LARPRESS no aceptará ninguna responsabilidad derivada
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Copyright: Todos los dibujos, fotografias, artículos, circuitos impresos, circuitos integrados programados, disquetes y cualquier otro tipo de software publicados en libros y revistas están protegidos por un Copyright y no
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Internacional en cuanto a seguridad de componentes electrónicos y deberán ser utilizados y manipulados
según las reglas universalmente aceptadas para este tipo de productos. Por tanto ni la editorial LARPRESS, ni
la empresa suministradora de los materiales a los lectores se hacen responsables de ningún daño producido
pos la inadecuada manipulación de los materiales enviados.
- PCB
Conmutador Controlado por Tacto:
- Disco, PIC código fuente
- PIC12C508A04/S08, programado
E286 MARZO 2004
Placa flash 64-K 80C552:
- PCB
- Disco, misc. software del proyecto
- 29F010, programado
- GAL 16V8D15QP, programado
Registrador Climático:
- PCB
- Disco, software Windows
Codificador FMS para Simulador de Vuelo:
- PCB
- 87LPC767BN, programado
Ruleta a Diodos Led:
- PCB
- 89C2051-12PC, programado
E285 FEBRERO 2004
Receptor de Control Remoto en FM:
- PCB
Cronómetro de Proyectos:
- Disco, códigos fuente y objeto
- PIC16F84-10P, programado
Descubriendo el motor paso a paso (II):
Generador de Reloj Universal:
Enlace RS232 sin hilos:
- PCB
CONSULTORIO TECNICO
Existe un Consultorio técnico telefónico gratuito a disposición de todos los lectores. Este sevicio se presta
todos los lunes y martes laborables en horario de 17 a 19 h.
El número de teléfono para consultas es el 91 375 02 70.
elektor
E284 ENERO 2004
Contador de revoluciones para modelos de radio-control:
- PCB
- 89C2051-12PC, programado
31
res servicio lectores servicio lectores servicio lector
✂
✂
CUPON DE PEDIDO
Por favor envíen este pedido a:
ADELTRONIK
Apartado de Correos 35128
28080 Madrid
ESPAÑA
Nombre
Domicilio
Tel. 91 327 37 97
C.P.
Tel.
Fax
Fecha
Por favor envíenme los siguientes materiales. Para circuitos impresos, carátulas, EPROMs, PALs, GALs,
microcontroladores y disquetes indique el número de código y la descripción.
Cant. Código
Descripción
Precio/unid.
IVA incl.
Los precios y las descripciones están sujetas a
cambio. La editorial se reserva el derecho de cambiar los precios sin notificación previa. Los precios y las descripciones aquí indicadas anulan las
de los anteriores números de la revista.
Forma de pago (vea la página contigua para más detalles)
Nota: Los cheques serán en euros y conformados por una entidad bancaria.
❏ Cheque (nominativo a VIDELKIT, S.L.)
❏ Giro postal. Cuenta Postal (BBVA)
Total
€
Sub-total
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Total
3
Nº 0182-4919-74-0202708815
❏
Fecha de caducidad:
Firma:
Número de tarjeta:
Código
Precio
(€)
020407-11
9,00
020374-1
020374-11
020374-41
14,00
9,00
25,00
Visualizador de Texto con Desplazamiento:
E283 DICIEMBRE 2003
020299-1
020299-2
020299-41
22,00
23,00
57,00
020290-1
17,00
9,12
28,37
25,70
020294-1
020294-11
020294-41
22,00
9,12
27,50
030060-2
14,00
010202-1
010202-11
010202-41
17,00
9,12
44,00
030060-91
68,00
Central de Medida de Precisión (2):
32
034050-1
18,33
- PCB
030030-1
030030-11
14,60
9,46
- PCB
034039-1
16,79
- PIC12C509A-04/SM, programado
020293-11
020293-41
9,29
14,33
034036-1
17,50
020365-11
10,00
020337-11
020337-41
9,46
12,09
030026-1
030026-2
030026-11
030026-41
15,40
16,70
9,46
29,43
Programador AT90S2313:
Mini display para texto en movimiento:
Control Remoto de Luz con Regulador de Intensidad:
- AT89C2051-12, programado
E279 AGOSTO 2003
PICProg 2003:
- Placa ensamblada y comprobada
- PCB
Herramienta de Programación para el ATtiny 15:
- PCB
Display de Cristal Líquido con Bus I2C:
- PCB
- Disco, software Windows
- PIC16F874-20/P, programado
9,46
Adición de un destello:
020295-11
020295-41
020295-42
Interruptor remoto mediante teléfono DTMF:
- PCB
020403-11
Mini Generador de Carta de Ajuste:
E280 SEPTIEMBRE 2003
Generador de imágenes ATV:
- PCB
- PIC16F84A-20/P, programado
22,00
21,00
19,00
Amplificador de coche en puente cuádruple:
E282 NOVIEMBRE 2003
020383-1
020383-2
020383-3
E281 OCTUBRE 2003
Detector de metal por inducción balanceada:
- PCB
- PCB, placa amplificador
- PCB, placa alimentación
- PCB, placa I/O
Selector de Disco Duro:
Generador de Señal de RF con DDS:
- PCB, generador
- PCB, control/alimentación
- AT90S8515 8PC, programado
Precio
(€)
Preamplificador a válvulas (I):
Conversor USB analógico:
- PCB
- Disco, códigos hex y software Windows
- PIC16C765, programado
Código
Tenis TV con AVR:
- PCB principal
- PCB pulsadores
- Disco, código fuente AVR
- AT908515, programado
elektor
es servicio lectores servicio lectores servicio lectore
Código
Precio
(€)
020308-11
020308-41
9,46
24,40
020114-1
020114-11
16,79
9,46
020115-11
020115-41
9,46
24,89
010103-1
010103-11
010103-21
010103-22
010103-31
25,55
9,46
19,36
19,36
9,30
Control de luz nocturna:
Tarjeta de desarrollo XA Universal (II):
- PCB
- Disco, código GAL, EPROM, XADEV
- EPROM IC8, 27C256-90, programado
- EPROM IC9, 27C256-90, programado
- GAL 16V8, programado
Temporizador descendente:
020296-11
020296-41
9,40
26,00
012013-11
012013-21
9,40
28,00
020071-1
020071-2
28,40
18,80
Amplificador Final a Válvulas (2):
- Placa amplificador (1 canal)
- Placa fuente alimentación
010131-1
010131-4
25,34
44,70
010059-1
010059-11
36,00
9,00
020054-4
21,00
Pico PLC:
- PCB
- Disco, listado JEDEC GAL
- GAL 16V89, programado
- PIC12C672-04/SM, programado
020307-11
10,00
020106-1
020106-11
020106-41
25,00
10,00
13,00
020178-1
22,00
024066-1
024066-11
024066-31
18,50
10,00
10,00
012019-11
012019-41
10,00
40,00
- PCB
020189-1
18,50
012016-1
012016-11
012016-41
20,00
10,00
21,00
020138-1
18,50
024051-1
16,24
020026-1
020026-11
020026-41
26,00
10,00
40,00
020122-11
39,25
000191-1
000191-11
000191-41
000191-42
20,00
10,00
40,00
29,35
010097-1
28,47
012022-1
32,00
024107-11
024107-41
9,78
16,00
020002-1
9,13
020102-1
24,00
020008-1
18,00
020010-11
020010-41
9,79
21,38
024074-1
27,00
024068-1
20,00
Monitorizador telefónico de bebé:
020181-1
27,00
020170-11
020170-41
10,00
23,50
020085-1
020085-11
020085-41
27,00
10,00
20,60
010134-1
010134-2
010134-11
010134-41
17,00
22,00
10,00
15,00
Programador AT90S8535:
- PCB
Vatímetro Digital de RF:
- PCB
- PIC16F876-04/SP
Medidor de Nivel de Presión Sonora:
- PCB
Alarma de Robo para Moto:
- PCB
- PIC16F84-04/P
- PIC16F84-04/P
E270 NOVIEMBRE 2002
Receptor de la banda de 20 m:
- PCB
Comprobador de condensadores ESR:
- PCB
Microprogramación para emulador EPROM:
- Disco, código hex
- AT89C2051-12P programado
Comprobador de continuidad:
- PCB
020032-1
020032-11
020032-41
32,00
10,00
31,28
020054-2
16,46
020144-1
020144-11
020144-41
15,00
10,00
32,00
020036-1
020036-11
020036-41
38,00
10,00
32,00
Placa controladora de alta velocidad (II):
- PCB
Interface paralela JTAG:
- PCB
E269 OCTUBRE 2002
Medidas de Distancia mediante Rayos Infrarrojos:
Medidor de Capacidad con Escala Automática:
Reloj de arena electrónico:
elektor
- PCB
27,36
10,00
Sistema de Altavoces Activo (II):
- PCB
17,00
25,00
10,00
43,00
Codec de audio USB con S/PDIF:
020351-1
020351-11
Analizador Lógico 20/40 MHz:
- PCB
- PCB
- AT89C2051-1, programado
- PCB
E275 ABRIL 2003
- PCB
010113-1
010113-2
010113-11
010113-41
Dispositivo de bloqueo programable para números de teléfono:
E271 DICIEMBRE 2002
Desplazamiento de luces bicolor:
- PCB
- Disco, programa demostración
12,00
10,00
Ampliación de líneas y ADC:
19,00
10,00
32,00
Sustitución del SAA3049:
- PCB, controlador
- PCB, placa LED
- AT89C2051-12PC, programado
- PCB, conversor
- PCB, terminal
- Disco, software del proyecto and código fuente
020126-1
020126-11
020126-41
Temporizador Inteligente para Ventilador:
- PCB
- 87LPC764BN, programado
020133-1
020133-11
Bus DCI:
Adaptador para Diagnóstico de Vehículo:
Caja de conmutación con efectos de guitarra:
- MSP430F1121, programado
- PCB
- Disco, código fuente de la demo
19,40
Sistema de Desarrollo AVRee:
- PCB
25,00
Interface CompactFlash para sistemas de microcontrolador:
020054-3
Unidad de conmutación complementaria para modelismo R/C:
- PCB
- Disco, programas ejemplo
020157-1
E273 FEBRERO 2003
- PCB
Fuente de Alimentación Conmutada de 17 V/10 A:
- PCB
- PIC16C712-041/SO, programado
27,00
- PCB
Conectores de red controlados SMS:
Comprobador de Nivel de Audio:
E276 MAYO 2003
- PCB
020110-1
Ahuyentador de roedores:
Linterna a LED:
Simple chip para Control de Tono:
- PCB
23,00
11,14
70,24
Emulador de EPROM:
Controlador de luces de discoteca de 8 canales:
- PCB
- Disco, programa de test
020005-1
020005-11
020005-41
E272 ENERO 2003
E277 JUNIO 2003
- PCB
- 87C750 or 87C71, programado
- PCB
- Disco, programas BASCOM-51
Grabador de audio USB:
- Disco, código EPROM
- EPROM 27C512, programado
16,00
- PCB
- PCB
E278 JULIO 2003
- AT90S1200, programado
020054-1
Sistema de altavoces activo (I):
Lanzador de Dado RPG Electrónico:
Controlador LCD de bajo coste (ii):
- PCB
Precio
(€)
E274 MARZO 2003
Agenda electrónica de bolsillo:
- Disco, software PC y controlador
- AT90S2313-10PCprogramado
Código
- 87LPC762, programado
E268 SEPTIEMBRE 2002
Limitador de Audio para DVD:
- PCB
Cambio entre Teclado/Ratón por Pulsador:
- PCB
33
quí inicio aquí inicio aquí inicio aquí inicio aquí inicio
1
2
+1V6 ... +5V5
74LVC1GU04
74LVC1G04
Y
IC1
74LVC1GX04
1
Y
unbuffered
6
NC
2 GND
3
X1
VCC 5
X2
X1
4
T=
R1
X1
CL =
R2
4k7
1M
*
C4
C3
C2
C1
39p
47p
X1
3
C1 • C2
+ Cs
C1 + C2
C1 = C2 = C:
100n
CL =
*
1
fQ
044012 - 12
X2
C1
C1
+ Cs
2
R1
C0
*
*
voir texte
*
* siehe Text
ver texto
L1
zie tekst
CL
1p6...15p
044012 - 13
044012 - 11
Integrado
oscilador
formado por
una combinación
de puertas
Muchos de ustedes ya sabrán
que un oscilador digital construido a partir de puertas inversoras con un 74xx04U tiene que
ser seguido de una puerta normal. Ambas funciones están disponibles ahora en un sencillo
integrado producido por Philips.
Un cristal de cuarzo construido
alrededor de una puerta tipo
74HC04U, utiliza tradicionalmente una resistencia de realimentación elevada para convertirse en un amplificador lineal de
muy elevada ganancia (Figura
1). El cristal de cuarzo que dicta
la frecuencia también está determinado en el camino de la realimentación, su característica de
resonancia fuerza al circuito
para oscilar a la frecuencia del
cristal. Éste trabaja muy bien,
pero desgraciadamente también
tiene algunas desventajas: no
sólo son cinco o seis puertas en
el encapsulado HC04U, sino
34
que también necesita una puerta
que no sea del tipo buffer para
hacer que la señal sea compatible digitalmente, porque la señal
de salida de la etapa del oscilador lineal parece más que una
onda senoidal.
La combinación de una puerta
tipo buffer y otra no, está disponible ahora bajo un mismo encapsulado tipo 74LVC1GX04 de Philips (Figura 2). El nuevo circuito
integrado puede usarse para circuitos osciladores que funcionen
correctamente por encima de 50
MHz con tensiones de alimentación entre 1,65 y 5,5 V. Su salida
es capaz de entregar 24 mA (a
una tensión de alimentación Vcc
= 3,3 V). El primer inversor del
nuevo circuito integrado no es del
tipo buffer y el segundo sí, para
asegurar que la señal no digital
del oscilador puede cumplir las
especificaciones TTL cambiando
entre nivel alto y bajo.
El 74LVC1GX04 sólo necesita un
cristal de cuarzo y un pequeño
número de componentes externos. La resistencia R1 es la resistencia de realimentación a la
cual se conecta el cristal en paralelo. La resistencia R2, junto con
el condensador C1, actúa como
un divisor de tensión para man-
tener la disipación del cristal de
cuarzo dentro de los límites. Las
especificaciones de disipación
pueden encontrarse en las hojas
de características del cristal de
cuarzo u obtenerse directamente
del fabricante. Si fuera necesario, el valor de R2 podría adaptarse a nuestros requerimientos.
En la Figura 3, los condensadores
C1 y C0, junto con la carga capacitiva Cs, forman la carga en el
cristal de cuarzo. Típicamente el
fabricante indicará que debido al
método de corte y enrejillado del
cristal, la frecuencia nominal del
cristal se alcanza a una carga capacitiva de 30 pF. Debido a que
CL está en paralelo con el cristal,
a esta configuración se la llama
‘resonante en paralelo’. Aquí el
cristal tiene en su carga dos condensadores conectados en serie,
C1 y C2, sin olvidar la capacidad
del condensador Cs, la cual está
formada esencialmente por la
entrada de la puerta (X1, X2 en la
Figura 1). En la práctica, Cs equivale a unos 5 pF.
Con CL = 30 pF y C1 = C2 = C,
este último tiene un valor teórico
de 50 ó 47 pF en los componentes del dibujo. C2 puede tener un
trimmer conectado en paralelo, si
se requiere un ajuste de frecuencia
exacto. Después el valor de C2
se reduce por una cantidad igual
a la mitad de la capacidad total
del trimmer.
El condensador C1 sirve para
desacoplar la tensión de alimentación y se tiene que situar tan
cerca como sea posible del integrado 74LVC. Si es necesario, se
puede colocar una supresión de
ruido añadiendo pequeñas resistencias en serie o un choque en
la línea de alimentación.
(044012-1)
Página Web a consultar
www.philipslogic.com/products/
lvc/pdf/74lvc1gx04.pdf
CL = [(C1 C2) / (C1 + C2)] + Cs
C1 = C2 = C
CL = C/ 2 + Cs
elektor
aquí inicio aquí inicio aquí inicio aquí inicio aquí inicio
1
S = open:
5V, 4A
S = closed:
6V2 ... 24V variación continua
R
S
*
3k3
P
47k
* ver texto
030394 - 11
2
Tensión de
alimentación
global
Con una tensión de salida
de variación continua
Bernd Oehlerking
A menudo las pequeñas fuentes
de alimentación conmutadas están disponibles a bajo precio en
tiendas electrónicas y de electrodomésticos. Vamos a demostrar
ahora cómo es posible hacer un
buen uso de estos elementos.
Estas SMPSUs, en su mayoría,
pueden manejar cualquier línea
de alimentación entre 100 y
240 V, lo que las hace adecuadas para usar en todo el planeta. Se adaptan automáticamente a la tensión de red medida.
Las SMPSUs no son mayores
que un paquete de cigarrillos y
además cortocircuitables y sobrecargables, proporcionando
una potencia de salida de hasta 50 W, dependiendo del tipo
en cuestión.
Normalmente la tensión de salida es ajustable en un amplio
rango, entre 5 y 24 V, en incre-
mentos de 1 voltio. El ajuste de
tensión se hace mediante un
pequeño conmutador rotatorio
o (como en nuestro caso) con
la ayuda de clavijas con el
código etiquetado. Esas clavijas no contienen más que una
resistencia SMD y dos contactos. Incluso sin mirar dentro de
la fuente de alimentación (la
cual está normalmente dentro
de una caja completamente
sellada, de forma que no pueda abrirse sin producir daño a
la alimentación) no es difícil
identificar esta resistencia como parte de un divisor de ten-
sión que determina la tensión
de salida del integrado controlador del modo conmutado.
Simplemente sustituyendo las
resistencias SMD colocadas
con un potenciómetro adecuado, obtendremos una tensión
de alimentación variable (Figura 1). El potenciómetro tendrá un valor de 50 K y será de
tipo lineal. Además utilizamos
un potenciómetro con interruptor al final (Figura 2). Cuando
el interruptor está abierto, la
tensión de salida es de 5 V. Sin
embargo, cuando está cerrado
y con un potenciómetro a la
quí inicio aquí inicio aquí inicio aquí inicio aquí inicio
resistencia máxima, el nivel es
de 6,2 V. Girando el potenciómetro hasta la posición cero,
se produce una subida de la
tensión de salida a su valor
máximo de 24 V. Si usamos un
potenciómetro sin interruptor
podemos colocarle uno por
separado para la configuración de los 5 V o simplemente
desconectarlo para dejar que
opere el potenciómetro. Sobre
la clavija encontraremos dos
terminales para fijar en enchufe en la SMPSU.
El potenciómetro se colocará
mejor en una pequeña caja de
ABS y se fijará con un botón y
escala. Una vez que hemos medido un par de tensiones de
salida de las usadas con mayor
frecuencia y marcadas con la
configuración asociada en la
escala, cualquier tensión se pue-
de ajustar con una razonable
precisión.
La corriente máxima que se
puede consumir desde la tensión de alimentación es, por
supuesto, dependiente de la
tensión de salida, pero inversamente proporcional a todos
los propósitos prácticos. La
SMPSU que compramos en
una tienda y que sirvió para
todos estos experimentos estaba etiquetada con 35 vatios. De acuerdo con el etiquetado de equipos, una alimentación de 1,5 A a 24 nos
da una potencia de 36 W, a
5 V, sin embargo, la especificación de corriente es casi
de 4 A, lo cual significa unos
20 W de potencia de salida.
Aparentemente llegan a ser
significativas las pérdidas
internas en el rango bajo de
Tapas con cierre de tornillo
Por supuesto, la rosca cortada en
cajas de ABS o metales blandos
puede quedar de nuevo más o
menos normal, incluso podemos
repetir este truco unas cuantas
veces más. Este método nos ayudará a incrementar considerablemente la vida de las cajas. Si las
cosas no salen bien y el agujero
se agranda más, lo rellenaremos
un poco con un trozo de plástico
o con un poco de pasta de
matchstick, si es necesario añadiremos también un poco de pegamento flexible.
Muchas cajas de materiales como
el ABS, pero también de aluminio, acero y otros metales ligeros
como troquelados, están cerrados
mediante tapas con cierre de tornillo auto-roscado que aseguran
directamente el material que lo
lleva. En general, éste trabaja
bien, pero podemos tener problemas cuando se retira un tornillo
y necesitamos ponerlo de nuevo.
Por ejemplo, cuando sustituimos
una batería o la reparamos y
vemos que el tornillo aparece cortado y parece que hace una
nueva rosca en el material. Si
esto sucede varias veces, el agujero del tornillo se agrandará
siempre y cuando la cabeza del
tornillo nos permita que se haga
la fuerza necesaria para roscarlo
de nuevo, aunque mal.
Un truco sencillo que puede evitar todos estos problemas, cuando queramos reinsertar el tornillo,
consiste en girar unas cuantas
vueltas en sentido antihorario de
las agujas del reloj hasta que
haga tope de nuevo, lo cual en
cajas de metal podrá oírse, entonces, exactamente en este punto,
volveremos a girar el tornillo en
el sentido horario y lo aseguraremos de nuevo.
36
Conectores con cable plano
cuestión de presión
Para la presión de IDCs, aunque
existen herramientas especiales
(conectores aislantes desplazables) para cables planos, un
pequeño torno será suficiente
para hacer el trabajo. Desgraciadamente el método del torno
no puede aplicarse a los conectores DIP y mini DIP sin dañar sus
delicados pines. El truco consiste
en insertar los pines en algunas
placas de tipo veroboard o de
grapinar (el número de placas
3
24.0
23.8
23.6
[V]
23.4
23.2
23.0
22.8
22.6
22.4
22.2
0
0.5
1
1.5
2
[A]
2.5
030394 - 12
tensión de alimentación (normalmente por debajo de 12
V). La Figura 3 muestra la
tensión de salida real como
una función de la corriente de
carga. La medida se obtuvo
en el laboratorio de diseño de
Elektor.
depende de la longitud del pin),
protegiendo de esta manera los
pines de la presión ejercida por
el torno. Los agujeros de las diferentes placas veroboard tienen
que estar alineadas con precisión antes de insertar los pines
del conector, entonces estará
listo el ensamblaje para sujetar
en el torno. Podemos cortar diferentes longitudes de placa para
realizar el ensamblado de los
diferentes tipos de conectores
IDE. Después aseguraremos los
pines ensamblados con dos gotas de pegamento.
(030394-1)
reducción de la expectativa de vida %
ro saliendo de dentro saliendo de dentro saliendo de
presión del
neumático
demasiado baja
presión del
neumático
demasiado alta
desviación de la presión nominal %
Figura 1. Relación entre la presión de los neumáticos y el peso.
(Wabco).
Control de la Presión de
los Neumáticos Sin Hilos
Helmuth Lemme
Un repentino fallo de los neumáticos no solamente es bastante molesto, sino que
además, es bastante peligroso. En el futuro, las nuevas tecnologías nos ayudarán a
reducir el número de accidentes provocados por problemas con los neumáticos.
Esto será posible gracias a los sistemas de sensores desarrollados recientemente y
que vigilan constantemente la presión de los neumáticos, generando una señal de
aviso antes de que se produzca el desastre.
En el 85% de los casos, la
ruptura o explosión del neumático viene provocada por
una presión demasiado baja.
Sin embargo, la causa real es
el incremento de la fricción
con el asfalto que hace que
se alcancen temperaturas
excesivas en el neumático, lo
que a su vez lleva al fallo de
elektor
este material con consecuencias a menudo catastróficas.
Algo menos peligroso, como
puede ser una pequeña pérdida de la presión del neumático, produce no solamente
un incremento del desgaste
del neumático sino también
un mayor consumo de combustible, debido al incremen-
to de la resistencia en la rodadura. Lo mismo sucede cuando tenemos una presión demasiado elevada, ya que la
vida del neumático se ve
reducida significativamente
(ver Figura 1).
Como no existen los neumáticos con una resistencia de
rodadura 0, y como la verifi-
cación de la presión de los
neumáticos por parte del conductor del vehículo es insuficiente, la alternativa electrónica aparece como una solución muy útil y con buena
acogida. En la actualidad, los
primeros sistemas están ya
en producción con un cierto
volumen de pedidos en pro-
37
tro saliendo de dentro saliendo de dentro saliendo
38
Figura 2. Elementos que forman el sistema TSS (Tyre Safety System,
es decir, Sistema de Seguridad de los Neumáticos) de la casa Beru.
Figura 3. No más baterías en el futuro: interrogación de sensores
pasivos que utiliza la tecnología RFID (Siemens / Goodyear).
ducción. Cada rueda contiene
un módulo de medida de la
presión y la temperatura del
neumático, actividad que realiza a intervalos regulares, al
mismo tiempo que copia los
datos obtenidos sobre el ordenador del vehículo. El ordenador responde a valores demasiado altos o demasiado
bajos, encendiendo un piloto
de aviso en el panel de a bordo. En Estados Unidos, la Administración de Seguridad del
Tráfico Nacional ya ha hecho
que el uso del TMPS (Tyre
Pressure Monitoring System,
es decir, Sistema de Monitorización de la Presión de los
Neumáticos), sea obligatorio
para los nuevos vehículos a
partir de noviembre de 2003.
Es de esperar que tanto Europa como Japón sigan esta
directiva en un futuro no muy
lejano.
Desde el punto de vista de
la tecnología utilizada, los
distintos fabricantes individuales parecen seguir sus
propias ideas. Los principios
más viejos trabajan de manera indirecta: un microcontrolador controla la velocidad de rotación de todas las
anillos de rodamiento no parece demasiado buena debido a que dichos anillos se
ensucian fácilmente. Hoy día,
el principio estándar que se
baraja es el de un enlace
radio. El módulo de medida
de la rueda no solamente
contiene un microcontrolador que devuelve el valor
suministrado por el sensor
de temperatura y de presión
del neumático en un paquete
de datos digitales, sino que
también lleva incluido un pequeño transmisor que trabaja en las bandas de ISM
(normalmente 433 MHz y en
raras ocasiones sobre 2,4
GHz). La unidad se alimenta
con una batería de litio que
debe durar un par de años, de
manera que es una pieza
duradera. El módulo debe
ser capaz de trabajar en condiciones ambientales duras,
como son las vibraciones
fuertes con picos de aceleración dinámica que superan
los 2.000 g, soportar el polvo, la lluvia, la sal, el hielo y
la nieve, además de tener
unas dimensiones y un peso
lo más pequeños posibles.
En cada alojamiento de la
ruedas utilizando los datos
suministrados por los sensores ABS (Anti-Blocking System, es decir, Sistema Antibloqueo). Este principio lo
usan, entre otros, Continental, para sus DDS (Deflaction
Pressure System, es decir,
Sistema de Detección de
Presión en los neumáticos).
Si la presión del neumático
en una de las ruedas disminuye, el radio efectivo de la
rueda afectada se hace más
pequeño, lo que provoca
una mayor velocidad de rotación de dicha rueda. Aunque estos sistemas tienen
un coste efectivo bastante
elevado, adolecen de un
umbral de detección demasiado elevado (aproximadamente un 30 % de la pérdida
de presión). Además, tampoco llega a tratarse una pérdida gradual de la presión
en todos los neumáticos.
Los sistemas con sensores
reales dentro de los neumáticos son bastante más seguros. El reto técnico se reduce a la habilidad de llevar
los valores medidos en el
neumático al chasis del vehículo. La solución de unos
rueda se coloca una antena
receptora o, como alternativa,
una antena central localizada bajo el chasis del vehículo. Un segundo microcontrolador calcula los valores
medidos.
Los sistemas mencionados
anteriormente están disponibles en la casa Beru (con su
sistema TSS, Tyre Safety System, es decir, Sistema de
Seguridad de los Neumáticos,
como se puede ver en la Figura 2), en la casa Wabco/
Michelin (sistema IVTM, Integrates Vehicle Tyre Pressure
Monitoring, es decir, Monitorización Integral de la Presión
de los Neumáticos del Vehículo), en la casa Continental
(sistema TMPS, Tyre Pressure
Monitoring System, es decir,
Sistema de Monitorización de
la Presión de los Neumáticos), y algunos fabricantes
más. En principio todos estos
sistemas parecen similares,
pero existen algunas diferencias cuando se examinan en
detalle. Por ejemplo, el módulo de rueda de la casa
Beru, que forma una unidad
compacta con la válvula de la
elektor
de dentro saliendo de dentro saliendo de dentro sali
Carrier
MO1
D1
A2
G1
f1
A1
P
G2
S1
f
-f2
f2
f1 +f2
Q1
E1
T1
s1
11
V1
A3 Transmitted spectrum (excitation)
A4
EN
12
040099 - 12
MG1
Figura 4. Sensores basados en cristales de cuarzo: principio de funcionamiento del sistema sensor de presión y temperatura
“Tyretronic”. (Q Mobil).
Figura 5. El “Sensor de Neumáticos Darmstadt” mide el contacto de
la rueda con el asfalto por interpretación de la deformación del perfil del neumático.
rueda, se monta en el interior
del neumático, sobre la llanta
de la rueda (lo que significa
que solamente se puede montar en el vehículo desde fábrica). El módulo de la casa
Wabco/Michelin se monta en
el exterior de la llanta de la
rueda, asegurado a la válvula
con un pequeño tubo neumático, de manera que pueda
montarse más tarde sin mucho más trabajo que retirar el
neumático y montar el sistema. Existen otros sistemas
para camiones y vehículos
el resto del circuito electrónico y, por lo tanto, requiere
obviamente un método de
instalación mucho más estable, teniendo en cuenta la
aceleración centrífuga a la
que estará sometida. Cuando se frena bruscamente, la
temperatura en el interior
del neumático puede alcanzar hasta los 100° C, lo que
puede dañar fácilmente a la
batería. Por último, las baterías de litio ya gastadas contienen materiales tóxicos,
por lo que tendremos que
utilitarios que se diferencian
bastante más, debido, principalmente, a la gran variación
de la presión de estos tipos
de neumáticos.
Sistemas sin
baterías
La batería de litio es una
fuente de problemas con
todos los sistemas. Además,
el intercambio de la batería
siempre es un gasto de tiempo. Por otro lado, la batería
es bastante más pesada que
seguir los canales adecuados
para deshacernos de ellas.
Una solución al problema anteriormente mencionado se
encontró con el uso de respondedores con sensores pasivos que eran interrogados
por medio de un sistema de
radio. La energía de radiofrecuencia permite que el transpondedor devuelva la presión
instantánea del neumático a
través del medio aéreo. Seguidamente, el sensor permanece inactivo hasta que
llega la siguiente orden de
tro saliendo de dentro saliendo de dentro saliendo
lectura a través de la radiofrecuencia. Este principio está
ya muy establecido en los sistemas RFID, que llevan funcionando años. Esta tecnología ofrece bastantes opciones.
Una solución bastante elegante es la denominada "elementos de onda de superficie".
Los laboratorios de investigación de la casa Siemens
han desarrollado un sistema
que utiliza estos dispositivos,
pero nunca han sido fabricados con un volumen de producción importante. En su
lugar, la casa Siemens, en
cooperación con la casa
Goodyear, está trabajando
actualmente en un sistema
diferente cuya forma de entrega de informes de medidas es mucho más barata y
bastante menos compleja. En
este sistema el modo de
transmisión es inductivo, lo
que significa que se tiene
que montar una bobina entre
la rueda y la llanta, consiguiendo que el conjunto completo realicen un efecto de
un transformador (ver Figura
3). Un corto impulso de RF
proporciona una frecuencia
de portadora de 125 kHz que,
a su vez, aporta la energía
suficiente para realizar la
medida y devolver un paquete de datos que contiene la
presión actual del neumático.
El sistema está siendo perfeccionado para su lanzamiento, previsto en el 2006.
Sensores de cristal
de cuarzo
La casa IQ Mobil (en Munich.
Alemania), ha optado por otro
principio de funcionamiento
en sus sistemas de monitorización de la presión de los
neumáticos. Su parte central
está formada por un voluminoso oscilador de cuarzo que
produce una cantidad controlada de "tonos de llamada". El módulo interrogador
emite una señal de microondas (a 2,45 GHz) que es
modulada en amplitud con
una frecuencia comprendida
40
entre 6 y 10 MHz. En el interior del módulo que responde, se genera una trama de
señales de RF que es rectificada y, la tensión resultante,
se utiliza para excitar el cristal de cuarzo (durante aproximadamente 1 mseg). A continuación, se elimina la modulación de AM de la
portadora. El cristal de cuarzo aún continúa oscilando a
su propia frecuencia de trabajo, pero sujeto a la capacidad presentada por el sensor
de presión. El resultado es
que el cristal comienza a trabajar a la frecuencia eliminada de la frecuencia de
excitación. El "tono de llamada" resultante (restos de
una oscilación que dura
aproximadamente 2 mseg)
se mezcla con la frecuencia
de portadora, con lo que termina siendo modulada por
ella y devuelta como una
señal de RF. El módulo de
control mide la frecuencia de
modulación de la señal proveniente del módulo que responde y utiliza la desviación
de la frecuencia de excitación para calcular el valor de
la presión (ver Figura 4). La
secuencia completa de interrogación y respuesta se
completa en unos 6 mseg. El
posible coeficiente de temperatura del elemento de
cuarzo, que puede ser responsable de variaciones en
la medida de la presión, se
compensa. De este modo, las
medidas de presión pueden
realizarse con una precisión
de ± 0,1 bar (1,45 psi).
El segundo canal de medida
se utiliza para realizar el
seguimiento de la temperatura y utiliza su propio cristal
de cuarzo con un ángulo de
corte diferente y un coeficiente de temperatura mucho
mayor. En la práctica permite
obtener una precisión de ± 1
K (grado Kelvin). La portadora de retorno se modula, de
manera alternativa, con dos
frecuenciasresonantes provenientes del cristal de cuarzo.
Pruebas adicionales han mos-
trado que el sistema es
inmune a otras fuentes de RF
en la banda de 2,4 GHz (como
pueden ser las provenientes
de otros coches). Esto se
obtiene gracias a la inclusión
en la medida de un salto de
frecuencia después de cada
interrogación que se hace
sobre el sensor. El rango útil
para establecer este enlace
de RF es de, aproximadamente, 1 m. El tamaño del
módulo es de 22 x 22 mm y
su peso aproximado es de 14
g. Este sistema entrará en
producción relativamente
pronto y de ello se encargará
la compañía japonesa Alps. El
coste de producción de dicha
unidad deberá estar por
debajo de 1 $ americano. El
circuito integrado también
podrá programarse para contener datos del tipo de neumático utilizado, lo que es
muy útil para los departamentos de logística de producción de coches o incluso
para informar al ordenador de
a bordo de los nuevos tipos
de neumáticos que se han
montado.
elementos que componen el
perfil del neumático cuando
están en contacto con la
superficie de rodamiento. La
versión actual utiliza un sensor de onda de superficie en
el perfil del neumático, cuyos
resultados obtenidos aún no
han salido de los bancos de
prueba. La adaptación a
la”vida real" sobre la carretera es bastante problemática, ya que se espera que el
sensor sea capaz de medir, al
mismo tiempo que transmitir,
cuando esté en contacto con
el asfalto. En ese instante, la
señal de RF se ve afectada
por la llanta de la rueda. Esto
significa que aún queda bastante por explorar e investigar. Sin embargo, si las investigaciones tienen éxito reducirán en gran medida el
número de accidentes en
carretera.
(040099-1)
Sensores de contacto con el asfalto
Se ha logrado una seguridad
aún mayor obteniendo medidas de los parámetros adicionales del neumático. Éste es
uno de los principales sistemas actuales, que basa su
funcionamiento en el contacto con el asfalto. El uso en
tiempo real de esta información se utiliza para los sistemas de estabilización del
vehículo y los de antibloqueo
de las ruedas, de manera que
el comportamiento del coche
sea mucho más seguro. El
“Darmstadt tyre sensor” (es
decir, el sensor de neumáticos de Darmstadt) (ver Figura
6), es un logro del desarrollo
realizado por la empresa de
neumáticos Continental y la
Universidad de Darnstadt
(Facultad de Tecnología del
Vehículo). Este sistema almacena la deformación de los
elektor
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alto nivel de integración
entre sus aplicaciones, Adobe ha lanzado al mercado
una nueva versión de sus
herramientas de diseño y
maquetación reunidas en un
único paquete.
Creative Suite agrupa una
fantástica gama de programas de diseño para la impresión y publicación Web:
Photoshop para la edición
de imágenes, Illustrator para realizar ilustraciones y
logotipos, InDesign para el
diseño de publicaciones,
GoLive para la creación de
sitios Web y, por supuesto,
Adobe Acrobat para la generación de archivos PDF.
Se introduce además Version Cue, una innovadora
aplicación de gestión de
archivos.
Todos estos programas
comparten ahora comandos, herramientas y paletas, facilitando el trabajo
conjunto.
elektor
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revolucionado el mercado
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fotos digitales es divertido,
pero organizarlas, compartirlas e imprimirlas sigue
siendo complejo y a menudo, frustrante.
Hasta ahora para transferir
fotos digitales al ordenador,
era necesario establecer un
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para editarlas, compartirlas
e imprimirlas.
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pero muy potente a la hora
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todo lo relativo a la corrupción de documentos, sistemas operativos, medios de
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el bloqueo de un ordenador
o el corte de suministro
eléctrico.
Además, encontrará de gran
utilidad las hojas de datos,
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personalizados tanto para
particulares y como para
empresas.
41
Preamplificador de
Gama Alta Controlado
Digitalmente (II)
Benjamin Hinrichs
El diseño modular y la flexibilidad del programa del
microcontrolador permiten que el preamplificador cumpla
exactamente los requisitos individuales de cada usuario.
SCLK
SDI
Controlador
CS
Entrada
de audio
VIN L
VIN R
PGA2311
#1
SDO
VOUT L
VOUT R
SDI
SCLK
47 kΩ
CS
Entrada
de audio
47 kΩ
VIN L
VIN R
PGA2311
#2
SDO
VOUT L
VOUT R
SDI
SCLK
CS
Entrada
de audio
VIN L
VIN R
SDO
PGA2311
#3
VOUT L
VOUT R
020046- 17
Figura 1. Conexión de varios controles de volumen en paralelo.
La multitud de opciones de que disponemos para construir nuestro Preamplificador de Alta Fidelidad "personalizado", nos deben hacer reflexionar, antes de nada, sobre la
importancia de leer esta segunda
parte del artículo antes de comprar
ningún componente y comenzar a trabajar con el soldador, porque nuestras exigencias definirán qué cantidad de placas de circuito impreso
necesitaremos, así como la cantidad
y tipos de componentes que tendremos que instalar.
Así, por ejemplo, en la Figura 1 podemos ver que es posible conectar
varios controles de volumen en paralelo, de manera que podamos ajustar
más de dos canales al mismo tiempo.
Si nos decantamos por esta opción,
tendremos que interconectar los terminales CS, Mute, SCLK, + 5 V y
Masa de las distintas placas con las
que vayamos a trabajar. Además, la
señal SADATO, proveniente de la primera placa de circuito impreso, se
debe conectar a la señal SDATI de la
siguiente placa de circuito impreso, y
así sucesivamente. Esto hace que el
nivel de volumen seleccionado se
transfiera a todas las placas del circuito.
Podemos optar por la conmutación
tradicional de la señal de audio o la
conmutación del terminal de masa
más el terminal de señal, o realizar la
conmutación de señales balanceadas.
elektor
Si nuestros lectores saben cómo
hacerlo, también podemos dar al
microcontrolador alguna funcionalidad adicional o modificar ciertos
detalles del programa, de manera que
todo pueda mostrarse en pantalla.
Colocación de los
componentes sobre
la placa
Lo que necesitamos en este momento
son algunas instrucciones para realizar correctamente el montaje de la
placa de circuito impreso principal del
preamplificador. Esto se debe a que la
placa de circuito impreso que se
muestra en la Figura 2 es bastante
compacta. Por tanto, como los componentes están tan cerca y las pistas
son tan estrechas, puede ser que nos
olvidemos de colocar algún componente o que nos equivoquemos en su
montaje. Es aconsejable montar la
placa correctamente en el primer
intento, evitando que el soldador pase
demasiado tiempo sobre las pistas, ni
calentar en exceso los componentes.
En la placa de circuito impreso principal, solamente los puentes JP1 y
JP3 pueden implementarse como
tales. Así, JP2 (directamente debajo
de IC2) es solamente un puente fijo
que se tiene que hacer con un trozo
de patilla de resistencia, por ejemplo. También existe otro puente que
se tiene que realizar con hilo, y que
está situado en el propio borde del
conector K5, el cual debe montarse
de inmediatamente, para que no se
nos olvide.
Seguidamente nos plantearemos
qué tipos de programación y/o conexión paralela son necesarios efectuar. Si llegamos a una conclusión
positiva después de estudiar los dos
apartados de texto correspondientes que nos pueden ayudar a aclarar
ideas, pasaremos a montar los
conectores asociados (referenciados
en la lista de componentes) y soldaremos los terminales de las señales
de audio. A pesar de que casi siempre se dice lo contrario, es preferible
montar los terminales de soldadura
antes que el resto de los componentes. Hablando en términos generales, estos terminales necesitan un
poco de cuidado, aunque a veces
sólo queda la opción de la fuerza
bruta para poderlos introducir en
sus orificios. Además de esto, los
terminales, de acero, con un baño
de plata y con diámetros de 1,3 mm,
requieren una considerable cantidad
de calor para obtener una soldadura
relativamente segura. Este proceso
de soldadura se hará cuidadosamente, ya que es posible que, si el
terminal no queda lo suficientemente
vertical, tengamos que comenzar
todo el proceso de nuevo, lo cual
puede significar el "beso de muerte"
43
LISTA DE MATERIALES de la placa principal
(020046-1)
C19 = 100nF, condensador cerámico con
distancia entre terminales de 5 mm
Resistencias:
R1 = 27Ω
R2,R9 = 47k
R3 = 10 K, array SIL de 8 líneas
R4 = 10 K, array SIL de 4 líneas
R5 = 1k5
R6,R7,R8,R10 = 10k
P1 = 10k potenciómetro ajustable
P2 = 100Ω potenciómetro ajustable
Semiconductores:
D1 = Diodo LED de baja corriente (más
conector “pinheader” de dos vías)
D2,D3,D4 = diodo zéner de 5,6 V, 1,3 W
IC1 = PIC 18LF452-1/L (PLCC) Circuito
integrado sin grabar: Farnell #400 –
9654. Circuito integrado ya programado
con código de pedido Nº 020046-41.
IC2 = PGA 2311PA de la casa Texas
Instruments (Burr-Brown) o CS 3310 de
la casa Cirrus Logic (Crystal)
IC3 = SFH 5110 (TSOP 1836) (más
conector “pinheader” de tres vías)
IC4,IC6 = 7805
IC5 = 7905
T1 = BC550C
Capacitors:
C1,C2,C3,C20 = 10μF, condensador
electrolítico de 25 V radial
C4-C11,C14,C15= 100nF
C12,C13 = 27pF
C16,C17,C18 = 2200μF, condensador
electrolítico de 25 V radial
R1
T1
+
0
1-640020
P1
ROTKELE )C(
P2
JP3
-
K2
+
K1
C16
C17
C18
0
K3
R6
JP1
C2
SCLK
SDataO
Mute
D2
C1
L
IC2
C6
SDataI
K5
JP2
R7
R4
R9
D1
C12
C13
020046-1
D3
+5V
CS
X1
C9
D4
K4
R3
IC6
R8
C15
C11
IC5
C10 IC4
R2
R10
C8
C20
IC1
C19
C14
T
IC3
+5V
R
C3
C7
C5
T
T
RB7 RB6
T
T
MCLR
T
R5
C4
Figura 2. Serigrafía de la distribución de componentes de la placa de circuito
impreso que, pese a estar densamente poblada, se ha mantenido en una sola cara.
44
Varios:
JP2 = Puente hecho con hilo rígido
K1 = Bloque terminal de tres terminales
para placa de circuito impreso con 5
mm de separación entre terminales
K2 = = Bloque terminal de dos terminales
K3 = Conector tipo “pinheader” de 16
terminales
K4 = Conector tipo “boxheader” de 10
terminales, vertical
X1 = Cristal de cuarzo de 10 MHz
12 Terminales de soldadura
para aquellos pequeños componentes
sensibles que ya han sido montados
en el entorno inmediato de la placa.
Si utilizamos una estructura lo suficientemente robusta, no tenemos
que preocuparnos demasiado si los
componentes de bajo perfil (como
resistencias, condensadores y diodos) se montan en un orden algo
posterior. Como siempre, es importante mantener la correcta polarización de algunos de los componentes. Esto es lo que sucede con los
diodos y los pequeños condensadores electrolíticos, aunque también
tendremos que incluir en este proyecto el array de resistencias y el
zócalo PLCC, el cual tiene una
esquina recortada. Esta marca debe
coincidir con la serigrafía del componente presente en la placa del
circuito impreso. Llegados a este
punto, deberemos decidir si montamos o no el diodo LED D1, ya que si
queremos que se utilice como indicador luminoso en el panel frontal,
lo dejaremos para ese momento.
Este diodo LED, junto con el circuito
integrado receptor de infrarrojos
IC3, solamente debe montarse en
su lugar una vez que la placa de circuito impreso haya sido montada y
fijada de manera segura en la caja,
haciendo que estos dos componentes sobresalgan a través de los agujeros taladrados en el panel frontal
de la caja. Si la distribución de
nuestra caja no nos permite que
esta placa de circuito impreso pueda
colocarse directamente detrás del
panel frontal, y necesitamos que el
receptor de infrarrojos se monte
fuera de la caja, es obligatorio utilizar un cable apantallado para la
conexión de este último circuito a la
placa.
elektor
LISTA DE MATERIALES
de la placa de relés
(020046-2)
Elementos Externos:
Pantalla LCD de 2 x 16 caracteres con luz
de fondo
12 Pulsadores para montaje sobre la caja
2 Conectores tipo “cinch” (RCA) para
montaje en caja, aislados y con baño
de oro
Conmutador de encendido y apagado
que se monta en la caja
Conector de tensión de red que se monta
sobre le caja
Disco con los ficheros en código fuente y
en hexadecimal, con código de pedido
020046-11. También se pueden
obtener a través de la descarga gratuita
de nuestra página web
RE1-RE8 = Relés RY5W-K (Takamisawa),
Conrad Electronics # 502852 (5 V /
167 Ω)
16 Conectores tipo “cinch” (RCA) para
montaje en caja, aislados y con baño
de oro
Resistencias:
R1-8 = 10k
R9-R16 = 47k
Semiconductores:
D1-D8 = 1N4004
D9-D16 = Diodo LED de baja corriente
T1-T8 = BC550C
Varios:
JP1 = Conector tipo “pinheader” de dos
terminales más puente
JP2,JP3 = Puente hecho con hilo rígido
OUT1
OUT2
JP3
A
A
RE1
RE2
A
RE3
A
RE4
A
1
RE5
A
2
RE6
A
3
4
RE7
A
A
5
JP2
RE8
A
6
7
8
B
B
V+
R2
RE1
D9
R3
D2
RE2
D10
1N4004
T1
R9
BC550C
V+
T2
D12
47k
BC550C
BC550C
RE5
D13
V+
T4
R13
47k
47k
BC550C
BC550C
RE6
D14
V+
47k
BC550C
RE7
D15
D8
RE8
D16
1N4004
T6
R14
V+
R8
D7
1N4004
T5
R12
B
R7
D6
1N4004
RE8
B
R6
D5
1N4004
T3
R11
47k
V+
RE4
RE7
B
R5
D4
1N4004
R10
47k
RE3
D11
1N4004
B
R4
D3
10k
10k
D1
10k
R1
V+
B
RE6
10k
V+
B
RE5
10k
B
RE4
10k
B
RE3
10k
RE2
10k
RE1
1N4004
T7
R15
47k
BC550C
T8
R16
47k
BC550C
K1
V+
K2
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
JP1
+5V
020046 - 12
V+
Figura 3. El circuito de relés también permite tener un aislamiento de masa y la conexión de fuentes de señal balanceada.
Los reguladores de tensión fija, IC4,
IC5 e IC6, que deben soldarse en su
lugar una vez que los conectores K3,
K4 y K5 y el zócalo DIL de alta calidad
para el circuito integrado PGA 2311
ya han sido montados, no requieren
el montaje de sus respectivos radiadores de calor. El trabajo de soldadura se completa con el montaje de
los tres condensadores electrolíticos
de mayor tamaño y de las dos líneas
de terminales para circuito impreso,
K1 y K2.
elektor
Si queremos controlar varias tarjetas
de control de volumen en paralelo,
tendremos que disponer de una placa
de circuito impreso principal totalmente montada e instalar tan sólo el
fragmento de placa de circuito
impreso que tiene el circuito integrado
PGA 2311 (incluyendo la circuitería
periférica y la circuitería de regulación
de tensión) sobre las otras placas.
El sistema se ha probado mediante
una placa controladora única y dos
placas de circuito paralelo. Todos los
puntos de conexión necesarios están
localizados en una fila dentro de la
placa de circuito impreso.
Conmutación
de canal
Los canales de entrada se conmutan a
través de la tarjeta de relés. El circuito que se muestra en la Figura 3
nos permite realizar dos opciones
diferentes de cableado.
45
Modificaciones del programa
Por lo general, la programación de los microcontroladores no es
el tema fuerte de los aficionados al audio, cuya principal dedicación suele ser el montaje de prototipos domésticos. En consecuencia, la mayoría de nuestros lectores se alegrarán probablemente de saber que el microcontrolador puede obtenerse, ya
programado, a través de nuestro Servicio de Lectores, bajo el
código de pedido 020046-41. Sin embargo, cualquiera que
disponga de un paquete de desarrollo adecuado para el PIC
18LF452-I/L, probablemente no tenga ningún problema en descargar el código hexadecimal del programa de control sobre el
microcontrolador (el número de pedido de este programa es
020046-11, y está disponible de manera gratuita en la página
web de Elektor, en su sección de Free Downloads (descargas
gratuitas), o por medio de un disquete, a través de nuestro
A B
2
A B
3
A B
4
A B
5
A B
6
A B
7
A B
8
JP2
A B
1
Servicio de Lectores). El programador JDM de fácil montaje (ver
referencia [4]), puede ser un ejemplo adecuado.
El paquete de programas también contiene el código fuente, de
manera que aquellos usuarios que estén interesados puedan
tener una idea de cómo está hecho el programa y/o hacer sus
propias modificaciones (asumiendo que disponen de la adecuada experiencia en programación). El programa está escrito en el
lenguaje de alto nivel JAL (ver referencia [5]), el cual está disponible en Internet como programa “freeware”. El lenguaje de programación JAL es una elección excelente para comenzar con la
programación de microcontroladores PIC, particularmente porque existen una gran cantidad de grupos de noticias informativas sobre este tema (ver referencia [6]). A pesar de todo, fue
necesario hacer algunas modificaciones en los ficheros JAL, en el
OUT1
B
OUT2
B
D1
R1
D9 T2
T1
R9
RE8
RE7
RE6
RE5
JP3
A
D2
D3
D4
D5
D6
D7
D8
R2
D10
R10 T3
R3
D11
R11 T4
R4
D12
R12 T5
R5
D13
R13 T6
R6
D14
R14 T7
R7
D15
R15 T8
R8
D16
R16
JP1
K2
0
RE4
RE3
RE2
T
RE1
T
A
+5V
K1
020046-2
2-640020
ROTKELE )C(
Figura 4. Ocho relés de doble polo agradablemente colocados en una fila.
Con la opción tradicional, se utilizan
las ocho entradas provenientes de los
conectores RCA, con una única salida
hacia la placa de circuito impreso
principal. Esta opción requiere que
los puentes JP2 y JP3 estén montados. En esta opción, cada relé es responsable de un canal estéreo. Si se
utiliza un cable de audio estándar con
dos hilos trenzados y apantallados,
un canal se conectará a A y el otro a
B, mientras que la malla de la pantalla se soldará en la parte inferior de la
placa del circuito. El aislamiento de
masa, opción que puede mejorar la
46
separación de canales o evitar la
interconexión de masas de diferentes
elementos de equipos conectados al
amplificador, no solamente puede
conseguirse realizando la conmutación de las líneas de señal como en el
caso anterior, sino también mediante
la conmutación de los terminales de
masa asociados a cada canal. En este
caso, para cada canal, el terminal
"vivo" se suelda al punto A mientras
que el terminal de masa se lleva al
punto B. Además, los puentes JP2 y
JP3 tienen que dejarse abiertos. En
este modo, cada par de relés (RE1 y
RE5, RE2 y RE6, RE3 y RE7, y RE4 y
RE8) pertenece a una única fuente de
señal. Esto proporciona 4 entradas de
señal y 2 configuraciones de salida
(OUT1A con OUT1B y OUT2A con
OUT2B). De nuevo aquí el terminal
“vivo” se corresponde con el punto A
y el terminal de masa con el punto B.
Lo único que nos queda por hacer es
cambiar la opción del tipo de entrada
en el menú de configuración (Set-up)
a “Double” (es decir, Doble).
Para poder manejar señales balanceadas, simplemente realizaremos la
conmutación de dos relés de manera
simultánea. En este modo también
tendremos que añadir un segundo
control de volumen paralelo y, a continuación, conectar las señales balanceadas a uno de los canales de
entrada (como puede ser el canal
“Left In”) en ambos controles de
volumen. Esto funciona sin problemas, aunque podríamos decir que
demasiado bien.
En este proyecto se han utilizado los
relés de la casa Fujitsu (formalmente
Takamisawa), y más concretamente
el modelo RY–5W–K. Naturalmente,
también se pueden utilizar otros
modelos de relés que sean compatibles en la distribución de sus terminales, pero los mencionados en este
proyecto tienen unas características
excelentes y están disponibles en el
mercado por menos de 2 , por ejemplo, en la casa Conrad Electronic
(www.conrad.de). Este tipo de relé
presenta un encapsulado de plástico
que evita que cualquier tipo de suciedad o polvo se pueda acumular en su
interior. Los contactos están hechos
de una aleación de plata y paladio,
con una capa suplementaria de oro.
La alimentación para la tarjeta de
relés se toma de la placa de circuito
elektor
permitida, siempre y cuando se nombre quién es el autor y el
programa se utilice para propósitos no comerciales (lo cual significa que es un uso doméstico). Podemos obtener más información sobre este tema en el fichero VV.JAL que se incluye.
El microcontrolador PIC 18LF452 puede programarse fácilmente en el propio circuito impreso. Para una programación
en el circuito, por medio de una interfaz serie, tendremos que
cumplir una serie de requisitos: el circuito integrado PBGA
2311 debe retirarse de su zócalo y los conectores del visualizador y la tarjeta de relés deben estar desconectados. La interfaz de programación comprende cinco conexiones: MCLR,
RB6, RB7, + 5V y Masa, que están configuradas formando
una fila en la placa de circuito impreso a la cual se puede
acceder a través de terminales de soldadura.
código ensamblador, ya que JAL no proporciona soporte nativo
para el código de almacenamiento en la memoria EEPROM del
PIC 18LF452. Todos los ficheros modificados han sido incluidos
en el proyecto. Si usted desea realizar cambios sobre el código
fuente, tendrá que ajustar el nombre del directorio en el fichero
JAL.BAT que se acompaña, y utilizarlo para su compilación. El
programa fue compilado con la versión JAL 0.4.59 Win32.
El programa ha sido escrito totalmente por el autor de este artículo, excepto unas pocas funciones como el control del visualizador, para el que el lenguaje JAL no proporciona soporte nativo. Funciones tales como la gestión de la interfaz SPI y la adquisición de señales RC5, fueron desarrolladas específicamente
para este proyecto. La modificación y/o uso de parte de este
programa, incluido en nuestro propio proyecto, está totalmente
principal a través del conector K1 (lo
cual requiere montar el puente JP1).
Si queremos utilizar la tarjeta de conmutación de canales con su propia
fuente de alimentación o en un proyecto diferente, también podemos
conectar una tensión de + 5 V en los
terminales de K2.
Para evitar una situación de sobrecarga en las salidas del microcontrolador, se han utilizado los transistores
con resistencias internas como dispositivo de control de los relés. Los diodos D1 a D8 actúan como sistema
antirrobote, mientras que los diodos
LED D9 a D16 proporcionan una indicación visual del estado de los relés.
No es necesario que los diodos LED
se monten sobre la propia placa de
circuito impreso (ver Figura 4), sino
que también puede hacerse sobre el
panel frontal de la caja en lugar del
visualizador. La última opción sería
simplemente no montarlos (y consecuentemente tampoco sus resistencias serie).
JP1 puede implementarse en el circuito como un puente, pero JP2 y JP3
solamente deberían implementarse
como puentes con hilos. Aparte lo
dicho, no hay nada más que destaque
sobre el montaje de los componentes
en la placa de circuito impreso, especialmente si utilizamos los componentes especificados, ya que todos
ellos se montan sin ningún problema.
Fuente de
alimentación estable
Una gran parte de la estabilización, el
desacoplo y la supresión de ruido
para la fuente de alimentación se realiza de manera local en la placa de circuito impreso principal, tanto para la
elektor
F1
TR1
125mA T
A
K2
D4
C4
D1
C1
B
47n
47n
B
C3
C2
R1
0Ω1
47n
D3
D2
47n
5W
C5
K1
A
4x BY500
2X 7V
10VA
A = +U
B = +U, –U
A
B
4700μ
25V
+U
–U
C6
4700μ
25V
R2
0Ω1
5W
020046 - 13
Figura 5. La fuente de alimentación principal puede proporcionar tensiones de
salida de una sola polaridad o tensiones simétricas.
parte digital (+ 5 V) como para la analógica (5 V). La otra cosa que necesitamos es una fuente de tensión suficientemente estable con unas tensiones DC simétricas (las cuales no
deben ser un gran problema cuando
estamos hablando de consumos de
corriente bajos). Esto permite utilizar
una fuente de alimentación de red de
baja potencia de propósito general
(ver Figura 5).
La fuente de alimentación está diseñada para usar transformadores toroidales con encapsulado de bajo perfil,
como los de la casa Telema de 10 VA
(ver referencia [2]), los cuales se pueden obtener en DigiKey (entre otros).
En especial, para las aplicaciones de
audio, los transformadores toroidales
son preferibles a cualquier otro tipo
de transformador, debido a su baja
pérdida de campos magnéticos.
La placa de circuito impreso para la
fuente de alimentación es de propósito general debido a que, de esta
manera, puede configurarse para proporcionar una tensión de alimentación asimétrica (entre V+ y masa) o
una tensión de alimentación simétrica (entre V+, masa y V-), simplemente montando los puentes “A”
(para una salida asimétrica) o “B”
(para una salida simétrica). Naturalmente, el condensador C6 y la resistencia R2 ya no se tienen que montar
si la fuente se configura para proporcionar una tensión de alimentación
asimétrica.
Las resistencias de salida (R1 y R2)
deben ser de hilo bobinado, ya que
presentan una mayor reducción al
ruido de la tensión. Como diodos rectificadores (D1 a D4) se han utilizado
diodos rápidos con un tiempo de
recuperación de menos de 200 ns.
Nos puede servir como comparación
que el tiempo de recuperación de los
diodos estándar 1N4004 es de 1,2 μs,
lo cual se corresponde con un valor
seis veces mayor al exigido, aunque
47
LISTA DE MATERIALES de la placa de la
(020046-3)
Resistencias:
R1 = 0Ω1 5W
Condensadores:
C1-C4 = 47nF, con distancia entre
terminales de 5 mm
C5 = 4700μF condensador electrolítico
de 25 V radial, con diámetro máximo
de 16 mm
Semiconductores:
D1-D4 = BY500-200
K2
Montar el puente con hilo “A”.
No montar la resistencia R2 ni el
condensador C6.
3-640020
C5
ROTKELE )C(
C1
~
R1
C2
~
D1
D2
020046-3
si desea utilizar diodos mucho más
rápidos (< 50 ns) puede hacerlo.
Los pequeños condensadores de película que se conectan en paralelo con
los diodos rectificadores, son para
reducir de manera efectiva el ruido de
alta frecuencia, el cual aparece principalmente en los momentos de transición y conmutación de los diodos.
Cada placa del circuito está protegida
por un fusible de fundido rápido que
limita el consumo a 125 mA.
El montaje de los componentes sobre
esta placa (ver Figura 6) es tan sencillo como podríamos imaginar. En
primer lugar soldaremos los puentes
de hilos en su lugar (una placa de circuito impreso con tres puentes de
hilos tipo “A”y una segunda placa
con tres puentes de hilos tipo “B”). A
continuación, se montará el resto de
los componentes en el orden que se
desee. Las distintas resistencias se
pondrán de manera vertical.
Varios:
F1 = Fusible de 125 mA, lento, con
alojamiento para montaje en placa de
circuito impreso
TR1 = Transformador de tensión de red de
2 x 7 V, 10 VA, de bajo perfil, como
por ejemplo, Telema 70040 (RSComponents, Digikey)
TR1
B
A
A
B
B
D3
D4
C3
F1
125mAT
+U
A
T
fuente asimétrica
-U
K1
R2
C4
C6
Figura 6. La placa de la fuente de alimentación debe instalarse lo más lejos posible
de la placa del circuito principal.
Comprobación,
comprobación,
comprobación ...
y dentro de la caja
Antes de colocar el microcontrolador y
el circuito integrado PGA 2311 dentro
de sus zócalos y de conectar el dígito
visualizador, deberemos verificar
minuciosamente todas las placas,
buscando componentes colocados
incorrectamente, dudosos puntos de
soldadura y omisiones de algún
puente. La primera prueba se debe
realizar con las placas fuera de la
caja. Para fijar las placas de manera
segura en un lugar para la prueba,
48
atornillaremos a las mismas separadores metálicos y las pondremos
sobre el banco de trabajo.
Primero conectaremos las placas de
la fuente de alimentación y verifica-
remos las tensiones presentes en sus
salidas. Debido a la alta tensión de
circuito abierto y a la combinación de
la rectificación y el filtrado, la tensión
medida será, de manera clara, un
elektor
fuente de alimentacion
fuente simétrica
(020046-3)
Resistencias:
R1,R2 = 0Ω1 5W
Condensadores:
C1-C4 = 47nF
C5,C6 = 4700μF condensador
electrolítico de 25 V radial, con
diámetro máximo de 16 mm
Semiconductores:
D1-D4 = BY500-200
valor algo superior a los 7 V especificados para el transformador.
Seguidamente, conectaremos el resto
de las placas juntas y daremos alimentación al conjunto. No debe suceder nada, pero deben estar presentes
las siguientes tensiones en los correspondientes terminales de los circuitos integrados y en el conector del
módulo visualizador:
+5 V:
K3-2, IC1-12, IC1-35, IC2-4, IC2-12
–5 V: IC2-13
Si todo es correcto tendremos que
esperar algunos minutos para permitir que los condensadores electrolíticos se descarguen y, a continuación,
insertar los circuitos integrados y
conectar el visualizador.
El visualizador, el microcontrolador y
los circuitos integrados de control de
volumen son altamente sensibles a la
electricidad estática. Como todos estos componentes no son precisamente baratos, deberemos trabajar
con un banco de trabajo correctamente conectado a tierra.
La Figura 7 nos proporciona una
mirada al interior del prototipo de
laboratorio del preamplificador de
alta fidelidad controlado digitalmente. Se han montado unos filtros
de la tensión de red porque disponemos de ellos, aunque no vendría mal
colocarlos también de manera fija.
Las placas de las fuentes de alimentación y la placa principal deben estar
lo más separadas posible. Por todo
ello, el análisis de la FFT (ver la Parte
1 de este artículo) mostró que el ruido
elektor
Varios:
F1 = Fusible de 125 mA, lento, con
alojamiento para montaje en placa de
circuito impreso
K1 = Bloque terminal de tres terminales
TR1 = Transformador de tensión de red de
2 x 7 V, 10 VA, de bajo perfil, como
por ejemplo, Telema 70040 (RSComponents, Digikey)
Montar los puentes con hilo “B”.
de 50 Hz inducido era responsable de
la mayoría de las distorsiones generadas. Si queremos mejorar algunos
aspectos del circuito y no tenemos
miedo de realizar un pequeño
esfuerzo, podemos fijar la parte de
audio sensible dentro de un encapsulado metálico adecuado.
En la parte trasera, al lado del conector de entrada de la tensión de red,
tenemos un conjunto de ocho entradas de audio y dos salidas de audio,
que utilizan conectores RCA aislados
con baño de oro. Después del montaje oficial de todo el proyecto en los
laboratorios de Elektor, las pruebas
adicionales revelaron que pequeñas
redes RC colocadas en las entradas,
suprimen el ruido de radiofrecuencia
inducido en los cables, y que una
resistencia serie de 100 Ω en cada
una de las líneas de salida asegura la
estabilidad del circuito integrado
PGA 2311. Como se muestra en la
Figura 8, estos componentes se
deben montar directamente sobre los
conectores RCA, utilizando unos terminales lo más cortos posible, o
incluso montarlos en el cable de
conexionado, de manera que se mantenga el grado más alto posible de
apantallamiento.
A diferencia de las conexiones de
audio, que utilizan cables apantallados trenzados de alta calidad, el
teclado (que no dispone de una placa
de circuito impreso) y los diodos LED
del panel frontal, se conectan utilizando un simple cable plano. Esto
nos permite una libertad relativamente grande en la creación del
panel frontal. Por ejemplo, los botones de volumen pueden configurarse
en forma de diamantes (si disponemos del espacio suficiente). También
dejamos a la elección de los lectores
el buscar diferentes distribuidores
para conseguir botones metálicos
más atractivos que los utilizados en
nuestro prototipo (dando de esta
manera la personalidad del autor a su
creación).
El cable rojo brillante entre la placa
de circuito impreso principal y el
visualizador LC se obtiene en una
tienda de ordenadores, pero debemos
tener cuidado, ya que muchos de los
cables disponibles en este tipo de
tiendas tienen pares de terminales
cruzados. En caso de duda también
es perfectamente posible utilizar un
cable plano normal.
(020046-2)
Referencias y
Bibliografía
[1] www.fcl.fujitsu.com/en/
products/relay/index.html
[2] www.talema.de
[3] www.avtechpulse.com/
appnote/techbrief9
[4] www.jdm.homepage.dk/
newpic.htm
[5] http://jal.sourceforge.net
[6] http://groups.yahoo.com/
group/jallist
49
G.Samblancat
Medidor de Velocidad
y Dirección del Viento
Con un toque de inteligencia
Este ingenioso diseño de circuito puede ser interesante
para aquellos aficionados particularmente atraídos
por la observación del tiempo meteorológico,
concretamente de la velocidad y dirección del viento. El
toque de inteligencia del instrumento lo proporciona
un único sensor que se encarga de realizar la medida,
tanto de la velocidad del viento, como de su dirección.
Se trata de un sensor con un medidor de velocidad
rotacional que tiene tres paletas, una de las cuales
tiene una pequeña veleta o aspa.
Desaceleración
Aceleración
(aspa donde sopla
el viento)
(aspa donde no sopla
el viento)
0°
360°
030371 - 12
Figura 1. En la práctica las señales del sensor que se muestran aquí pueden diferir
considerablemente del que dispongan nuestros lectores, ya que la forma de la curva
depende en gran medida del montaje del sensor. La forma de la curva cambiará como
resultado del viento que golpeará fuertemente y de manera notable en su entorno.
Una de las ventajas de un diseño
específico de sensor combinado es
que el montaje mecánico del anemómetro es bastante más sencillo que
los medidores tradicionales, al tiempo
que reduce el riesgo de desgaste y de
roturas. La lectura del instrumento
que muestra la velocidad del viento y
su dirección se hace sobre una pantalla LCD, a la vez que sobre una
salida RS 232, que permite conectar
un ordenador o un instrumento de
navegación (compatible NMEA).
Incluso si se montan sobre una única
caja, los medidores de velocidad de
viento y dirección, típicamente utilizan
dos sensores diferentes. Para diseñar
la función del medidor de velocidad del
viento (anemómetro), se han encontrado varias soluciones, incluyendo sensores estáticos, generadores y contactos “reed”. Sin embargo, los diseños
más clásicos están formados por un
rotor con tres semi-esferas huecas que
provocan que un campo magnético
pase a través del sensor Hall, generando la menor cantidad de desventajas posibles. El sensor modelo UGN
3503 utilizado en este proyecto, proporciona una tensión del orden de 1
mV por Gauss. Estos sensores, que ya
han sido tratados con más detalle, tienen que manipularse cuidadosamente y
es obligatorio que su interior esté limpio de polvo y suciedad, por lo que pueden ser totalmente encapsulados. El
pequeño consumo de energía y los conmutadores “reed” especiales, apenas
provocan un pequeño ruido eléctrico.
Los medidores de dirección de viento se
construyen normalmente utilizando
potenciómetros y codificadores Gray
ópticos, pero en nuestro montaje también hemos optado por un sensor Hall
elektor
lineal que consideramos es una buena
elección. El circuito que presentamos en
este artículo es una versión simplificada
del sistema Rotavecta, cuya principal
ventaja está vinculada a la ausencia
total de partes mecánicas para construir
el medidor de dirección del viento, quedándonos tan sólo con la hélice de tres
hojas como parte del anemómetro.
El principio
La clave del sistema es la pequeña
aspa situada en una de las semiesferas
del rotor. El aspa provoca una pequeña
aceleración o deceleración del rotor,
dependiendo de su posición relativa
con respecto a la dirección del viento.
Si suponemos un punto con un ángulo
de referencia relativo a la dirección del
viento (en una de las partes fijas),
entonces es posible determinar la
dirección del viento utilizando dos sensores montados formando un ángulo
de 90°. El método de cálculo consiste
en realizar primero un valor medio de
las medidas (de cada sensor) durante
un par de vueltas. Cada cambio en la
dirección del viento producirá una
pequeña variación en los valores de las
dos medidas realizadas. Seguidamente, utilizando una tabla de referencia angular con dos entradas, el
microprocesador es capaz de dibujar
un ángulo de "aspa de viento" expresado en grados. Por lo tanto, en nuestro
medidor de dirección de viento y de
velocidad, sólo se utilizarán dos sensores Hall que proporcionarán tensiones
proporcionales a sus campos magnéticos. Cada sensor proporciona una tensión de onda senoidal (ver Figura 1)
cuya frecuencia se incrementa con la
velocidad del viento, mientras que el
valor medio es un indicador indirecto
de la dirección del viento.
Diagrama de bloques
En el diagrama de bloques de la
Figura 2 no hemos visto nada remarcable. El punto de partida es el par de
sensores Hall configurados formando
un ángulo de 90º.
Dos amplificadores, uno para cada sensor, adaptan las señales del sensor
para que las use el conversor A/D y, a
continuación, el procesador. El bloque
"limitador" evita que se produzca una
sobrecarga en la entrada de captura/comparación del microcontrolador
PIC 16F876. El procesador también
está ocupado controlando la pantalla
LCD, así como la información de salida,
por medio de una señal serie, compatible NMEA, que puede ser utilizada por
un ordenador o un equipo de navegación adecuado. Esto es todo lo que
podemos decir sobre el diagrama de
bloques, con lo que ya estamos listos
para echarle una ojeada más detallada
al esquema eléctrico del circuito.
El esquema eléctrico
El esquema eléctrico del circuito presente en la Figura 3 no podemos decir
que sea excesivamente complejo. En el
corazón del circuito podemos encontrar
un microcontrolador del tipo PIC 16F876
y un doble amplificador operacional.
Existe un documento de 218 páginas
que trata sobre la familia de este PIC, y
que puede descargarse gratuitamente
de la página web de la casa Microchip,
mencionada en la parte final de este
artículo. El microcontrolador utilizado en
este proyecto dispone de una memoria
Flash que es bastante sencilla de programar a través de un enlace serie.
Sobre la tarjeta podemos encontrar un
conversor A/D de 10 bits, del que se utilizan dos entradas. También podemos
51
G. Samblancat
El autor de este artículo nació en 1968 y se graduó en electrónica en
el politécnico francés. Actualmente trabaja en el campo de la educación al mismo tiempo que realiza estudios en la ingeniería de redes
en el Conservatorio Nacional de Las Artes y los Empleos. Este artículo
es su segunda publicación.
amplificador
de forma
de onda
entradas CAN
Microcontrolador
PIC16F876
Sensor Hall
a 90°
Shaping
amplifier
Bus NMEA
hacia el equipo
vessel o hacia
el ordenador
Clipper
Entrada de Comparación / Captura
Visualizador LC
030371 - 13
Figura 2. Diagrama de bloques del medidor combinado de velocidad del viento y
dirección del mismo.
encontrar un módulo de captura/comparación con una entrada que se utiliza
para medir el período de la señal de
referencia. Utilizando un amplificador
operacional IC1 (un LM 358), la amplitud de la señal se ajusta para un uso
óptimo de la duración de la entrada proporcionada por el conversor A/D dentro
del microcontrolador.
Los dos circuitos integrados sensores,
IC5 e IC6, del tipo UGN 3503, están
unidos a la placa principal por medio
de un conector de 4 terminales.
Junto con las dos pequeñas cargas
capacitivas, el cristal de cuarzo X1
proporciona una frecuencia de reloj
de 16 MHz.
El conector K1 permite que el circuito
pueda conectarse y desconectarse al
puerto serie del ordenador. El circuito
que controla la pantalla LCD utiliza el
par de señales R/W, junto con las señales “Enable” y “RS”, todas dentro del
conector K2. En nuestro caso, solamente se requieren cuatro líneas de
datos para que la pantalla LCD pueda
trabajar en su modo de "4 bits". Los
puentes JP1 y JP2 sirven para seleccionar entre el modo NMEA (JP1) y el
modo de CALibración (JP2).
52
La fuente de alimentación colocada en
la propia placa proporciona una línea de
tensión de trabajo proveniente de la tensión de 12 VDC del adaptador de tensión de red. Como alternativa, el instrumento puede ser alimentado a través de
una pila de 9 V, en cuyo caso el condensador C7 y el circuito integrado regulador IC3 no serán montados y se colocará
un puente con hilo entre los agujeros de
los taladros para el terminal de entrada
y para el terminal de salida del circuito
integrado regulador 78L08.
Montaje
La Figura 4 muestra el esquema de
serigrafía de implantación de componentes y la serigrafía de pistas de la
placa de circuito impreso. El esquema
de las pistas de cobre puede encontrarse en “Serigrafía de las PCBs”, en
las páginas centrales de esta entrega.
La placa está formada de una sección
principal y una sección de sensores. La
forma alargada de la placa permite instalarla en un tubo de PVC de 32 mm,
justo bajo la parte del sensor. Hay que
señalar que los potenciómetros P1 a P4
son accesibles desde la cara superior.
La colocación de los componentes
sobre la placa es bastante sencilla, lo
mejor es comenzar con los componentes más pequeños. El cristal de
cuarzo, X1, tiene un encapsulado en
elektor
IC4
LM78L05
+8V
+5V
R10
R9
10k
+5V
10k
IC3
78L08
+5V
BT1
8
C7
C1
1μ
25V
1μ
4
16V
JP1
C5
JP2
IC1
R7
NMEA
100n
D2
ETAL
1k
12V
T1
D3
R8
10k
2x 1N4148
+5V
+5V
BC547
P1
C4
50k
R4
IC1.B
C6
1μ
16V
3
7
20
5
+5V
1
P2
MCLR
2
RC2
10k
K3
RC1
IC2
R11
K4
R6
RC0
IC1 = LM358
RC3
RC4
4k7
H1
2
H1
3
H2
H2
P4
4
5
1
K5
50k
R5
6
7
2
5k6
3
IC1.A
RC5
RA1/AN1
RC6/TX
RA2/AN2
RC7/RX
RA5/AN4
2
P3
OSC1
RB1
RB2
RB4
RB5
X1
RB6
10
4k7
14
K2
15
RS
16
R/W
17
EN
+5V
18
LCD
2 x 16
RB0/INT
RB3/PGM
IC6
UGN3503U
13
RA4/T0
PIC16F876
9
12
RA3/VREF
1
3
+5V
RA0/AN0
11
OSC2
RB7
21
D7
22
D6
23
D5
24
D4
K1
1
25
26
27
28
D1
R2
R1
1N4148
1k8
8
16MHz
C2
15p
19
C3
6
2
1k5
R3
1k5
1
100n
6
5k6
10k
IC5
UGN3503U
15p
7
3
8
4
9
5
030371 - 11
SUB D9
Figura 3. El esquema eléctrico del circuito nos da una idea de que el circuito impreso no va a estar demasiado poblado de
componentes. Prácticamente, casi todas las funcionalidades están ocultas en el interior del microcontrolador PIC.
miniatura. El circuito integrado PIC es
el componente más caro del diseño,
por lo que se recomienda su montaje
sobre un zócalo para circuitos integrados de muy buena calidad.
Construcción del sensor
El sensor Hall está alojado sobre una
pequeña placa redonda que se puede
separar de la placa principal con un
simple corte. Los sensores se deben
montar exactamente a la misma altura.
A continuación, la placa se monta en el
extremo abierto del tubo de PVC y se
fija en su lugar con unas gotas de pegamento. El eje de giro está hecho con un
terminal metálico que tiene un diámetro de 3 mm, y que pasa a través de
una bola de rodamiento o un reborde
de Teflón. En el prototipo hemos utilizado una gota de pegamento para asegurar el pequeño imán sobre el eje de
giro, así como para asegurar la bola de
rodamiento. El rotor, con sus tres
semiesferas, tiene que montarse de
manera segura sobre el eje que gira
(este tipo de rotores puede conseguirse
como partes separadas en las tiendas
que venden timones automáticos).
elektor
La construcción casera de un rotor a
partir de pelotas de ping-pong cortadas
por la mitad, parece un trabajo más
atractivo que fácil. Una dificultad que no
esperábamos encontrar y que es posible que encontremos, es la necesidad
de conseguir un balanceo mecánico perfecto, el cual es bastante complicado de
alcanzar debido a la pequeña aspa que
está unida a una de las semiesferas.
código de pedido. Si no podemos programar un microcontrolador PIC en
blanco, también podemos conseguir
dicho microcontrolador ya programado
a través de nuestro Servicio de Lectores,
bajo el número de pedido 030371-41.
Los programas
Lo primero que necesitamos hacer después de conectar la tensión de alimentación, es ajustar los cuatro potenciómetros multivuelta P1 a P4. Nuestro
objetivo será hacer que las señales de
salida de los circuitos integrados IC1a e
IC1b cubran el rango completo que va
desde los 0,5 V a los 4,5 V. Esto se
puede hacer con la ayuda de un osciloscopio o a través de un programa de
sintonía, como puede ser el programa
TUNE. En el primer caso, vigilaremos
muy de cerca las señales presentes en
los terminales 1 y 7 de IC1, mientras
que el rotor está girando de manera
continua por medio de, por ejemplo, un
secador de pelo. Los ajustes de los
potenciómetros P1 y P4 ( para la amplificación) y de P2 y P3 (para el desplaza-
Podemos volcar el programa
VE16MPU.hex (en formato INHX8)
sobre el PIC siempre y cuando dispongamos del programador adecuado.
Los programas para ordenador llamados TUNE y ANEMO, que están escritos en lenguaje Delphi, se utilizan
para realizar los ajustes de dirección
y velocidad del viento y tomar las
medidas en el ordenador, respectivamente. Este tema se volverá a tratar
en el apartado de calibración.
El fichero del programa con referencia
030371-11, se puede obtener de manera
gratuita de nuestra sección “Free Downloads”, en nuestra página web, o a través de un disco que tiene el mismo
Ajustes del
amplificador
53
LISTA DE MATERIALES
Semiconductores:
D1,D2 = 1N4148
T1 = BC547
IC1 = LM 358
IC2 = PIC16F876, circuito integrado ya
programado con código de pedido Nº
030371-41
IC3 = 78L08
IC4 = LM78L05
IC5,IC6 = UGN 3503 (Allegro)
K5
D2
R8
D3
T1
H1
C6
R4
P1
K4
IC5
C3
R7
ROTKELE )CC2
(
X1
JP2
R11
Condensadores:
C1,C6 = 1μF condensador electrolítico de
16 V radial
C2,C3 = 15pF
P3
JP1
H2
K3
030371-1
R10
R9
R6
1-173030
R2
D1
R3
R1
C1
IC1
P4
R5
K1
IC2
C5
P2
IC6
Varios:
X1 = Cristal de cuarzo de 16 MHz, con
encapsulado en miniatura
K1 = Conector tipo Sub-D de 9 terminales
hembra, para montaje en placa de
circuito impreso (PCB)
terminales
terminales
Pantalla LCD estándar de 2 x 16
caracteres con luz de fondo
IC3
C4,C5 = 100nF
C7 = 1μF condensador electrolítico de 25 V
radial
Resistencias:
R1 = 1k8
R2,R3 = 1k5
R4,R5 = 5k6
R6,R8-R11 = 10k
R7 = 1k
P1,P4 = 47k, potenciómetro ajustable
multivuelta con tope de ajuste
P2,P3 = 4k7, potenciómetro ajustable
multivuelta con tope de ajuste
K2
C4
IC4
-
+
C7
Figura 4. Plano de montaje de los componentes en la elegante placa de circuito impreso. La pequeña sección de la
misma está pensada para alojar los dos sensores Hall.
miento) nos dará una idea de nuestra
habilidad. Nos tenemos que asegurar
que las señales senoidales permanecen
dentro de los valores comprendidos
entre 0,5 y 4,5 V y libres de ruido. Nuestro objetivo será alcanzar la configuración óptima que se muestra en la Figura
1. Si no disponemos de un osciloscopio,
podemos utilizar en su lugar el programa TUNE. Así, dicho programa
ofrece una función de mínimo y máximo
que dibuja una línea con los valores discretos medidos. Esto requiere que el
medidor con el que estamos trabajando
esté conectado a un ordenador. Después de arrancar el programa pulsaremos sobre el botón “Min/Max”y veremos el mensaje *** Min/Max *** después de algunos segundos.
Calibración de la
velocidad del viento
El medidor de velocidad del viento mide
el periodo de una revolución del rotor y
hace los cálculos correspondientes:
speed = Kanemo / period
54
La velocidad que se presenta en pantalla depende de la constante K, que
toma un valor por defecto de 35.500. El
programa de ajuste TUNE calcula la
constante basado en una comparación
entre la velocidad medida y la velocidad real (obtenida, por ejemplo, con la
ayuda de un medidor de velocidad del
coche). El ajuste del factor de velocidad Kanemo ( si fuese necesario, habría
que adaptar el valor de inicialización
que hay en el fichero.hex) se obtiene
de la comparación (a) de la velocidad
mostrada en la pantalla LC con (b) la
velocidad real y (c) la velocidad ya
almacenada en memoria. En cada caso
es necesario que el PIC obtenga la
medida en primer lugar. A continuación, el programa TUNE mostrará los
valores “x, y (z)”, donde:
z = speed factor = y + 256 x
Calibración del sensor
Debido a las pequeñas diferencias en
la fuerza y dirección del viento, y por
consiguiente, del imán, estamos obligados a crear una curva de calibra-
ción individual para cada circuito
integrado sensor UGN 3503. Este proceso de calibración tiene que ver con
el punto más delicado, que es la "calidad" del viento de prueba. Así, el
soplo de aire producido por un secador de pelo está demasiado concentrado para realizar una medida de
dirección precisa (nada puede sustituir a un soplo de aire real).
En este momento utilizaremos un
programa de ajuste. Para que el sistema pueda calcular la dirección del
viento, cada sensor está unido a una
tabla de referencia con 72 valores
(separados en pasos de 5 grados). El
programa de ajuste utiliza 8 puntos
para la interpolación de cada curva,
por lo que se necesitarán un total de
16 valores. En otras palabras, con
cada ángulo de 45 grados tenemos
que haber obtenido dos valores en las
medidas. Este método de calibración
puede llevarnos un pequeño tiempo.
Entre cada dos medidas, el medidor
del viento tiene que girar 45º mientras nos aseguramos que la lectura
permanece estable. Los valores se
pueden ver de manera continua en la
elektor
UGN3503U
El UGN 3503
VCC
SUPPLY
1
GROUND
2
Tubo PVC de 32 mm de diámetro y
longitud aproximada de 200 mm
PCB, Placa de Circuito Impreso,
disponible a través de The PCBShop
Disco con los ficheros del proyecto, con
código de pedido 030371-11. También
se pueden obtener a través de la descarga
gratuita de nuestra página web
Características
Los modelos de sensores Hall UGN 3503 (modelos, LT, U y UA) pueden OUTPUT 3
detectar cambios de flujo magnético de una magnitud tan pequeña que
no puede ser medida por un conmutador “reed”. Cada sensor contiene un detector de efecto Hall, un
amplificador lineal y una etapa de salida de emisor abierto. Un campo magnético perpendicular al circuito
integrado produce un cambio de corriente. La diferencia de tensión resultante provoca que aparezca una
tensión de efecto Hall. Esta tensión es proporcional, entre otras cosas, a la fuerza del campo magnético.
PCB Los planos de implantación de
componentes y de la distribución de
pistas se encuentran en las páginas
específicas dentro de este número. Los
ficheros de estos planos también se
pueden obtener a través de la descarga
gratuita de nuestra página web.
Funcionamiento
En el estado inactivo (B = 0 G), el nivel de tensión de salida es, normalmente, la mitad de la tensión
de alimentación. Un polo magnético sur se opone a la parte activa del sensor, lo que produce una
tensión por encima de este nivel, mientras que un polo magnético norte genera una tensión por
debajo de dicho nivel. El modelo de sensor -U no es recomendable para nuevos diseños.
030371 - 16
Figura 5. Una vez que
se ha ejecutado el
programa TUNE,
podemos comenzar a
recoger los datos de
calibración.
Figura 6. Un ejemplo
del programa ANEMO
en acción. Los valores
se muestran, de manera
simultánea, sobre la
pantalla LCD.
pantalla LCD o en el monitor de nuestro ordenador (a través del puerto
COM), después de haber ejecutado el
comando “leer PIC”. El programa debe haber entrado en una tabla similar
a la que se muestra en la Figura 5.
Una vez que la tabla ha sido completada, la función "Curva”calcula los 72
valores que necesitamos, basándose
en los 16 valores medidos en esos
momentos. A continuación, la curva
se imprimirá utilizando dos veces los
72 puntos de referencia.
Uso práctico
Después de una fase inicial en la que
el sistema tiene que determinar un
cierto número de valores medios, la
velocidad del viento y la dirección
proporcionada por el medidor se
transmitirán hacia la pantalla LCD y
hacia la salida NMEA. Aunque el
estándar NMAEA 0183 (o NMEA 183)
es algo antiguo hoy día, aún mantiene un uso importante en la electrónica de marina. En nuestro caso, la
sentencia de lectura NMEA es:
$WIVWR,dir,L,vit,K
donde $WIVWR debe usarse para
indicar “Weather Instrument” (es
decir, Intrumento de tiempo);
“VWR”es el prefijo estándar para la
información de un anemómetro;
“dir”es la dirección del viento en grados, y “vit”es la velocidad del viento
en km/h. El programa ANEMO nos
permite leer todos estos datos en la
pantalla de nuestro ordenador en
tiempo real.
Tenemos que admitir que el montaje
de nuestro medidor de dirección y
velocidad del viento requiere una
atención especial a los detalles mecá-
Sitios en la Web
Hojas de características de la familia de PIC 16F876:
www.microchip.com/download/lit/pline/picmicro/families/
16f87x/30292c.pdf
Escala Beaufort:
www.zetnet.co.uk/sigs/weather/Met_Codes/beaufort.htm
elektor
nicos, pero una vez que el instrumento ha sido calibrado nos encontraremos con la grata sorpresa de un
funcionamiento bastante eficiente.
(030371-1)
La Escala Beaufort
0 Calma
<1 nudo
1 Aire ligero
1-3 nudos
2 Viento Ligero
4-6 nudos
3 Viento suave
7-10 nudos
4 Viento moderado
11-16 nudos
5 Viento fuerte
17-21 nudos
6 Viento intenso
22-27 nudos
7 Casi Vendaval
28-33 nudos
8 Vendaval
34-40 nudos
9 Vendaval severo
41-47 nudos
10 Tormenta
48-55 nudos
11 Tormenta violenta
56-63 nudos
12 Huracán
>63 nudos
55
Horst Hubert
Todo lo que necesitamos saber
para excitar un motor paso a paso
Primeros pasos
Los motores de paso han encontrado su camino en Elektor
muchas veces. Al contrario que en artículos anteriores,
mantendremos la parte práctica sin entrar en la teoría.
Si desea saber más sobre el fondo tendrá que consultar
algunos artículos anteriores.
56
elektor
1
bipolar
∞
2
75
M
M
75
∞
unipolar
75
75
M
150
M
150
75
75
030203 - 13
Figura 1. ¿Motor bipolar o unipolar?
75
75
M
150
150
75
Figura 2. Localización de las diferentes
conexiones.
75
150
030203 - 14
Para conseguir un motor cualquiera
sólo necesitamos dos cosas: saber
qué propiedades tiene el motor y
escoger la electrónica de driver adecuada. Con la ayuda de este artículo
veremos que esto no es nada difícil.
Los tres pasos siguientes nos ayudarán a descubrir las propiedades más
importantes de un motor. El primer
paso nos ayudará a determinar si se
trata de un motor bipolar o unipolar.
1. Tipo de motor
Un motor bipolar (Figura 1) tiene bobinados por donde fluye la corriente
alterna en una dirección y después en
la dirección contraria. Esto crea un
campo magnético que también cambia
de dirección, haciendo que el motor
gire. El bobinado de este tipo de motor
tiene dos conexiones. El driver electrónico por lo tanto tiene que invertir
continuamente la tensión en el bobinado. Esto requiere un circuito puente
utilizando cuatro transistores.
Un motor unipolar tiene un bobinado
con toma central. Este bobinado, por
lo tanto, tiene tres conexiones. La
toma central tiene que estar conectada al positivo de alimentación. Si
ahora conectamos la conexión primera a masa (y dejamos la conexión
final abierta), habrá un flujo de
corriente por la primera mitad del
bobinado. Si conectamos el final a
masa (y el principio está abierto),
habrá un flujo a través de la segunda
mitad de bobinado. Debido a que la
elektor
corriente de la segunda mitad del
bobinado circula en dirección contraria, el campo magnético también se
invertirá. Por lo tanto, el driver electrónico puede ser más sencillo, ya
que sólo necesitamos conectar bien
el inicio o el final del bobinado a
masa. Para esto son suficientes sólo
dos transistores.
Un motor de paso tiene al menos dos
pares de bobinados, con conexiones
2_2 ó 2_3. Cuando un motor tiene
cuatro terminales casi con toda seguridad es de tipo bipolar, sin embargo,
si tiene cinco o seis terminales probablemente será de tipo unipolar, así
de sencillo. Si encontráramos un
motor con más terminales podríamos
tener problemas. En caso de duda no
hay nada mejor que desarmar un
motor para ver el interior con su
cableado, si aún así no conseguimos
nada, tendremos que usar un motor
diferente.
2. Conexiones
Una vez determinado qué tipo de
motor tenemos, es hora de encontrar
qué terminales pertenecen a cada
bobinado. Mediante un multímetro
tomaremos la medida de resistencia
entre las conexiones, haciendo todas
las posibles combinaciones y anotando los resultados. La resistencia
entre extremos del bobinado será
baja. Entre la toma central y uno de
los extremos de un bobinado tendremos la mitad del valor medido para
todo el bobinado. Entre bobinados
separados encontraremos una resistencia infinita de al menos varios
megaohmios. De esta forma, podemos determinar cuál de las dos o tres
conexiones pertenecen a cada bobinado. Cuando un motor unipolar
tiene un terminal común (5 terminales), no es posible encontrar qué
conexiones pertenecen a cada bobinado. En ese caso, el terminal central
tendrá una resistencia idéntica a la
de los restantes cuatro terminales.
Pero eso lo veremos más tarde, también tendremos una solución final
para eso.
3. Tensión de
operación
A menos que esté escrito sobre el
cuerpo del propio motor, no hay
manera de saber a qué tensión de
operación puede funcionar el motor. A
menudo podremos deducir este dato
si conocemos la tensión de alimentación del circuito donde estaba el
motor. Un motor de paso de una unidad de disco trabajará a 5 ó 12 V.
Si no tenemos ni idea de cuál era la
tensión, podemos estimarla mediante
el siguiente método: para un motor
unipolar conectaremos dos de los
bobinados, tal y como se muestra en
la Figura 3, pondremos la salida a
varios voltios y esperaremos unos
minutos hasta sentir que el motor
comienza a calentarse; si no, incre-
57
PSU
++
1k
R15
IC1.A
2
3
1
R7
BS170
T9
1k
1k
R6
P3.5
++
1
6
IC2.A
C1
&
10n
IC2.B
T1
R3
D1
2k2
C2
(T1)
&
T3
R1
3
R17
5
10k
2
4
10n
2k2
R5
TIP122
TIP127
560Ω
TIP127
TIP127
D2
M
T2
R2
IC1.B
BS170
T4
A
R4
B
2k2
IC1.C
2k2
4
6
TIP122
1
TIP122
1
5
7
D
S
G
B
E
C
++
++5V...15V
PSU
M1
IC1 = 4049
IC2 = 4093
16
M
C5
IC1
14
C6
IC2
100n
7
++
100n
R16
1k
8
IC1.D
10
9
1
R14
T10
1k
1k
R13
BS170
P3.4
++
8
13 12
IC2.C
&
10n
IC2.D
T6
R10
2k2
C
C4
(T0)
&
T8
R8
10
10k
9
C3
R18
11
10n
2k2
D
TIP127
TIP127
D3
M
IC1.E
T5
R9
2k2
R12
T7
560Ω
TIP122
1
R11
11
030203 - 15
IC1.F
2k2
D4
12
15
TIP122
1
14
030203 - 11
Figura 3. ¿Cuál es la tensión máxima
de alimentación?
Figura 4a. Esquema del circuito del driver del motor de paso.
mentaremos la tensión y comprobaremos de nuevo la temperatura después de cinco minutos, repitiendo el
mismo proceso hasta que el motor
esté casi quemando. Esto nos dará la
tensión de operación máxima para un
motor particular.
La tensión de alimentación elegida
para el circuito debería ser la misma
que la tensión del motor requerida.
El circuito de la Figura 4a consta de
un puente, por lo que puede excitar
motores de tipo bipolar. También es
posible usar la misma placa para
excitar motores unipolares. En ese
caso los transistores superiores no
se montan. En lugar de eso, se coloca un diodo en posición invertida
entre el colector de los restantes
transistores y el positivo de la alimentación. Esto significa que el
cátodo, al lado de la línea, va al
positivo. El otro lado va a los conectores A, B, C y D del motor.
Recuerde conectar el terminal central
al positivo de alimentación para el
caso de un motor de tipo unipolar. El
esquema completo del circuito se
puede descargar de la página web de
Elektor (Figura 4b).
tienen mayores pérdidas. En realidad no empleamos transistores normales, sino de tipo darlingtons.
Estos constan de dos transistores
cada uno en cada encapsulado. Su
comportamiento es como el de transistores normales, pero con una ganancia mucho mayor, normalmente
de unas 1.000 veces. Su desventaja
es que tienen una caída de tensión
menor de 0,8 V.
Los FETs son normalmente la mejor
elección, pero tenga en cuenta que
los P-FETs (para los semiconductores
de la parte superior del puente) son
un poco más difíciles de localizar. Su
caída de tensión es mínima, lo cual
hace la versión del FET particularmente adecuada para motores de 5 V.
En la versión de transistores sólo
debería ser de:
La siguiente cuestión es qué tipo de
semiconductor usar. Sucede que ambos transistores y FETs son adecuados. Los transistores son a menudo
más baratos y más robustos, pero
para el motor.
Hardware
Ahora vamos a determinar cuáles son
las propiedades del motor y para ello
debemos escoger el hardware de
forma adecuada, pero ¡no tema!, trabajaremos de una forma muy sencilla.
Nuestra etapa driver tiene varias
limitaciones. La tensión máxima de
operación es de 18 V (preferiblemente un poco menos, 15 V) y la
corriente máxima del motor es de 2
A. Si nuestro motor requiere una tensión mayor o corriente, este circuito
no será adecuado. El consumo de
corriente del motor se puede leer de
la tensión de alimentación durante la
prueba previa, o calculando el divisor
de tensión del motor por la resistencia del bobinado.
58
5 – 0.8 – 0.8 = 3.4 V
Puede ser que estemos empleando
los llamados FETs lógicos, que funcionan con una tensión de excitación
elektor
25
VGS = 7V
VGS = 10V
VGS = 8V
20
ID
DURACIÓN PULSO = 80μs
CICLO DE TRABAJO = 0.5% MAX
+5V
15
0
VGS = 6V
10
VGS = 5V
+5V
VGS = 4V
0
5
0
0
10
20
30
40
50
90°
030203 - 17
VDS
030203 - 16
Figura 5. La mayoría de FETs pueden soportar fácilmente 2 A con una tensión de
puerta/fuente de 5 V (VGS).
Figura 6. Para excitar el motor son
necesarias dos ondas cuadradas.
de puerta menor. Podemos usarlos,
pero no son estrictamente necesarios, tal y como podemos ver en la
Figura 5. Con una tensión de alimentación de 5 V incluso un FET
normal puede conmutar hasta 5 A, lo
cual es más que suficiente. En el
caso de un P-FET del tipo 9530 esto
es difícil, pero sí puede llegar a controlar hasta 2 A.
La elección del transistor de tipo darlingtons o el FET no es crítica. Si no
podemos encontrar los tipos en la
lista de componentes o si tenemos
algún equivalente, deberíamos usar
uno que tenga una tensión de trabajo mínima de 50 V y una corriente
mínima de 4 A. Muchos tipos pueden
satisfacer esos criterios.
Excitación del circuito
Operación
El circuito del driver para el motor de
paso consta de dos mitades idénticas, así que sólo será necesario
echar un vistazo a una de las partes.
La señal en la entrada se convierte
mediante T9 en una onda cuadrada
con una amplitud igual a la de la tensión de alimentación del circuito.
Esto es necesario porque la señal de
excitación normalmente tiene una
amplitud mucho menor, tal como 3,3
ó 5 V. Así que T9 adapta las tensiones entre sí.
Después la señal pasa a la puerta
NAND IC2b, una directa y otra
retrasada 10 ms a través de la red
R7/C2, lo cual tiene una finalidad, el
truco es que la transición de 1 a 0 se
produzca inmediatamente, mientras
elektor
que la transición de 0 a 1 se haga de
forma retrasada. Lo mismo sucede a
través de IC1a e IC2a, pero en la
otra diagonal, porque IC1a tiene
invertida la señal.
Este ejercicio es necesario para que
los transistores pasen a corte de
forma inmediata, pero sólo se activarán después de un pequeño
retraso. De esta forma, evitaremos
que dos transistores, uno encima de
otro, conduzcan al mismo tiempo y
se produzca un corto-circuito en la
alimentación. Si se atreve, puede
dejar C1/C2 como vienen en la
placa, con ellos veremos que aparecen corrientes de pico de varios
amperios.
Durante la operación normal sólo dos
transistores colocados en la diagonal
opuesta conducirán al mismo tiempo.
Por ejemplo, cuando T1 y T4 conduzcan, el punto A será positivo y el B
estará conectado a masa. El LED D1
se iluminará y también habrá una
corriente a través del bobinado del
motor de paso. Si conducen T2 y T3,
la polaridad se invertirá y la corriente
circulará a través del motor de paso
en dirección contraria. Ahora se iluminará D2.
A la hora de conmutar (cuando los
transistores dejan de conducir) se
producen los picos de tensión porque el bobinado del motor de paso
es una bobina (autoinductancia).
Esos picos se suprimen mediante los
LEDs y R5.
Estos componentes no deberían
dejarse por este motivo. Los darlingtons y FETs tienen diodos internos
de protección.
La PCB del motor de paso tiene dos
entradas. Éstas están conectadas a
nuestra Placa Micro Flash 89S8252
(ver referencias al final del artículo).
Para hacer que un motor de paso
gire se requieren dos ondas cuadradas que estén desfasadas 90º una de
la otra. Si las ondas están desfasadas –90º se moverá en dirección
opuesta (ver Figura 6). El software
de la Placa Micro Flash genera estas
ondas cuadradas. La Figura 7 muestra cómo la placa se conecta al driver
del circuito. Los pulsadores conectados a la placa hacen que el motor
cambie de dirección, aunque con un
poco de ingenio podrían variar la
velocidad.
El circuito de entrada, montado alrededor de los FETs T9 y T10, se ha
añadido para asegurar que la onda
cuadrada de 5 V de la Placa Micro
Flash se conecta con la tensión de alimentación mayor del driver del motor
de paso.
El software, que se puede descargar
de la página de Elektor, es un ejemplo mediante el cual podemos familiarizarnos con las técnicas y mejorarlo o intentar escribir nuestros propios programas.
Conexión del motor
Para un motor bipolar deberíamos
conectar un bobinado a A y B, y el
otro bobinado a C y D. Si el motor
gira en la dirección equivocada necesitamos intercambiar las conexiones
de A y B.
59
Listado de componentes
Para 5-9 V (valores para 9-15 V)
C5,C6 = 100nF
Resistencias:
R1-R4,R8-R11 = 2k2 (4k7)
R5,R12 = 560Ω (1k5)
R6,R7,R13,R14 = 1k
R15,R16 = 1k (2k2)
R17,R18 = 1M
Semiconductores:
D1,D3 = LED, rojo, alta eficiencia
D2,D4 = LED, verde, alta eficiencia
T1,T3,T6,T8 = TIP127 o IRF9520 o diodo
MBR745 *
T2,T4,T5,T7 = TIP122 o IRF520
T9,T10 = BS170
IC1 = 4049
IC2 = 4093B
Condensadores:
C1-C4 = 10nF
Varios:
Zócalo de 14 pines
Zócalo de 16 pines
Software de placa Flash Micro, descarga
gratuita, fichero número 030203-11
* si no usamos transistores bipolares o
FETs, debemos de colocar diodos. Esto
se aplica para motores unipolares.
M
C3
K2
comm2
K7
K6
S1
K5
T1
T4
T3
A
B
C6
R8
R1
0
R11
T8
D
C3
T7
R12
R9
C13
C7
C10 C8
K1
R2
R5
R10
R3
C15
IC6
D1
D2
C
+
IC1
T6
C4
K4
T5
R4
X1 C1
C4 C9 C11
R7
R6
010208-1
C2
IC2
R3
R4
R1
R2
T2
R13
R14
D1 D2
D3
D4
C2
D3
R5
IC5
C5
C14
C12
IC7
comm1 K9
IC1
IC2
C6
C5
IC4
T9
R15
R16
R18
T1
T0
K3
030203-1
P1
K8
D4
C1
R6
R7
R17
IC3
T10
030203 - 18
Figura 7. Así debería conectarse la Flash Board a la PCB del driver del motor de paso.
Para un motor unipolar con 6 terminales, el terminal central se conecta
a la alimentación + Ve. Los extremos
de un bobinado se conectan a A y B
y los extremos del otro bobinado a C y
D. Si el motor gira en la dirección
equivocada, intercambiamos A y B.
Para un motor unipolar con 5 terminales el terminal central común se conecta al positivo de alimentación y los
cuatro terminales del bobinado se
conectan arbitrariamente a A, B, C y
D. Si tenemos mucha suerte, el motor
girará. Sin embargo, es más probable
que el motor vibre un poco. Aquí es
60
donde entra el plan B en acción: cambiaremos las conexiones hasta que el
motor gire. No causaremos ningún
daño al circuito o motor. Recuerde
apagar la alimentación antes de cambiar cualquier conexión. Intercambie
A y B y apague de nuevo la alimentación. Si el motor no se apaga, cambiaremos A y C. Si aún no conseguimos resultados, cambiaremos de
nuevo A y B.
El programa asociado está descrito
en otro lugar de este artículo en la
sección ‘Software’.
(030203-1)
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elektor
61
Helmuth Lemme
SENSORES
SISTEMÁTICOS
Más cantidades físicas, más
electrónica integrada
Gracias a las intensas investigaciones llevadas a
cabo en los últimos años, ahora es posible medir
electrónicamente muchas cantidades físicas que hace
unos pocos años parecía imposible. Al mismo tiempo,
los sensores con procesamiento de señal integrado
están introduciéndose en los sistemas de medida. En
este artículo, examinaremos algunos interesantes
sensores como ejemplos representativos de una gran
variedad de productos.
VDD
Internally
stabilized
Supply and
Protection
Devices
Switched
Hall Plate
Temperature
Dependent
Bias
Oscillator
A/D
Converter
Digital
Signal
Processing
Open
Circuit
Detection
D/A
Converter
100 Ω
OUT
10 k Ω
EEPROM Memory
Supply
Level
Detection
Analog
Output
Protection
Devices
Digital
Output
Lock Control
GND
Bajo la gran presión que supone el incremento de tiempo y
dinero en los sistemas de desarrollo de dispositivos de instrumentación, la construcción de preamplificadores para sensores cada vez se considera más molesto, pero secundario.
Ahora todo está polarizándose hacia las señales de salida, que
normalmente son débiles, y si usamos un tipo diferente de
sensor, el trabajo entero de adaptación tiene que hacerse de
nuevo. Cualquier aplicación que nos resulte familiar utiliza
sensores cuyas señales han sido preacondicionadas para eliminar factores de distorsión (tales como dependencia de la
temperatura, offsets y otros) y nos dan un formato de salida
estandarizado, tal como 0-10 V o 4-20 mA. Esto facilita el
intercambio de sensores.
La colocación del sensor como componente y las medidas
electrónicas en el mismo encapsulado ya es algo común de
un tiempo a esta parte. En lo que se refiere a la reducción
de costes, actualmente se tiende a incrementar la escala de
integración en silicio para que las dos partes estén juntas
en el mismo componente. En muchos casos esto ya se ha
conseguido de forma satisfactoria y con resultados óptimos. Esto requiere encontrar caminos para construir el
sensor real en una lámina de silicio. En muchos casos, aún
con la enorme complejidad que entraña el desarrollo de
estos productos, ya se ha logrado. Por ejemplo, para sensores de temperatura esto es especialmente fácil. Para sensores de presión, en los que su membrana detectora ya
consta de una estructura de silicio que soporta pistas
piezo-resistivas, también es posible lograr una solución
bastante simple. Incluso en un sistema de sensores, que
puede parecer caro a primera vista, todos los costes pueden reducirse gracias a ahorros realizados en los sistemas
de desarrollo utilizados.
Otra razón muy importante que nos anima a realizar una
mayor integración es la prevención de fallos. Las vidas humanas dependen de sensores que deben tener una operación o
funcionamiento fiable, como en el caso de los sistemas de
ABS y ESP de los automóviles. En este mismo sector existe
un importante desafío debido a las extremas variaciones de
temperatura que se producen en el interior de un coche y que
pueden ir desde - 20º hasta + 125º C en la propia maquinaria
del motor. Tras muchos años de experiencia en este campo, se
ha mostrado que existen fallos en las soldaduras de las juntas
y que se producen con mucha más frecuencia que los fallos de
los propios circuitos integrados.
elektor
Figura 1. Diagrama
de bloques del
sensor de efecto
Hall HAL805. Los
parámetros de
medida son
configurables.
(Micronas).
Todos los esfuerzos actuales están enfocados a alcanzar
unos mayores niveles de integración, encaminados a
incrementar el ahorro y la seguridad. Los ahorros de
coste se consiguen porque se asume la producción en
serie a gran escala. Otro importante beneficio es el
aumento del nivel de inmunidad al ruido. Si las señales
que entregan los sensores se tienen que pasar a través de
largos cables antes de amplificarse, tal y como ocurría en
el pasado, las interferencias se pueden acoplar y llevar
intrínsecamente. Si ahora integramos todo dentro del
mismo circuito integrado, este problema lo habremos eliminado.
Acondicionamiento de señales
El hecho de realizar una amplificación de señal no es sólo
una cuestión de acondicionamiento. Muchos de los efectos
físicos que se utilizan en los sensores dependen de la temperatura. Para compensar estos, se puede incorporar, y de
echo se hace, un sensor de temperatura que ajuste de forma
adecuada la ganancia del sistema. En muchos casos, la función de transferencia del sensor resulta no lineal y debe ser
linealizada. Esto es especialmente cierto en el caso de sensores de temperatura muy convencionales, tales como las
NTCs y resistencias de platino, así como en el caso de los
termopares.
Como objetivo, siempre se pretende la linealización, aunque para conseguirla pueden usarse métodos con electrónica convencional o con software de procesamiento, que
por lo general suponen mucho esfuerzo y resultan en la
mayoría de los casos caros. Si tenemos un sensor de temperatura basado en silicio, se puede integrar en el mismo
encapsulado y así habremos aplicado directamente la linealización sobre el sensor adyacente. En la actualidad existen en el mercado una gran cantidad de componentes que
disponen de estos sistemas. Un ejemplo es el LM35 de
Nacional, el cual se fabrica hace años. Genera una señal
de salida que se incrementa precisa y linealmente con la
temperatura a una velocidad de 10 mV / ºK. A lo largo de
los años, se han ido haciendo mejoras en éste y otros integrados que operan de forma similar (para más información, podemos consultar la página web de Nacional Semiconductor: www.national.com/appinfo/tempsensors/products.html.
63
Figura 2. Diagrama
de bloques del
LM87 que supervisa
el integrado.
El sensor de
temperatura del
integrado
(parte inferior
izquierda) tiene una
función secundaria.
(National
Semiconductor).
Combos Sensor/Controlador
Figura 3.
En el sensor de
aceleración
ADXL202 se
combinan estructuras
de movimiento y
sensibilidad
micro-mecánicas.
(Analog Devices).
Figura 4.
En el sensor de
velocidad rotacional
ADXRS150, los
caminos de
estructuras
mecánicas
de vibración se
alteran cuando el
dispositivo
está rotando.
(Analog Devices).
64
Una vez que se ha conseguido integrar un sensor en un
encapsulado, el paso siguiente es integrar todas o alguna de
las funciones que están cableadas externamente en forma de
circuitos discretos a su alrededor. Un ejemplo de tales funciones son los comparadores de excitación de salidas que
cambian de estado si la temperatura excede de un cierto
nivel de disparo. Los valores de disparo se pueden fijar de
forma externa con una señal de tipo analógico o de tipo
digital.
Los conversores A/D integrados también son otro de los
elementos que están muy presentes, normalmente con
salida serie para ahorrar pines. El siguiente paso lógico es
añadir un pequeño microcontrolador al circuito integrado.
Esto nos da una gran cantidad de funciones adicionales,
incluyendo parámetros programables externamente, tales
como la sensibilidad y rango de medida, calibración, y
otras muchas más. En una memoria EEPROM (también
integrada) podemos almacenar los datos de calibración. De
esta forma, el sensor se puede transformar en un pequeño
ordenador.
Una de las ventajas más significativas de estos sensores
inteligentes es que reducen la diversidad de tipos. En lugar
de hacer una gran variedad de tipos diferentes que sólo
difieren en unas pocas especificaciones, los fabricantes
hacen unos pocos tipos básicos que se pueden producir en
series mucho mayores (reduciéndose los costes considerablemente). Estos dispositivos son casi totalmente configurables, pudiendo introducirse los parámetros de operación por
el usuario y, en muchos casos, susceptibles de modificarse
posteriormente.
Un ejemplo típico de este tipo de sensores es la familia de sensores Hall, de la casa Micronas. El primer modelo de esta familia fue el HAL800, el cual ha sido seguido por otros miembros
de la familia como el: HAL805, HAL810 y HAL815
(www.micronas.com/products/overview/sensors/index.php).
elektor
En este caso el procesamiento de la
señal es especialmente difícil. El nivel
de tensión de la señal que proporciona
un sensor Hall es extremadamente
pequeño y además está superpuesto a
una gran tensión de offset. Además,
ambas tensiones son altamente dependientes de la temperatura. Para compensar la temperatura se requiere un circuito bastante complejo, y sólo se pueden obtener resultados satisfactorios
usando una técnica de conmutación,
idéntica a un amplificador chopper.
Con esos sensores, los usuarios pueden
configurar todo un rango de parámetros de acuerdo a sus
deseos: sensibilidad, límites superior e inferior del rango
de medida, ancho de banda medido y cantidad de compensación de temperatura que queremos. Dispone de una
característica especial que es que podemos eliminar completamente la dependencia de temperatura (incluyendo su
no linealidad, para lo cual se incluye una red de corrección
de cuadratura), o si lo deseamos podemos dejar intencionadamente una cierta proporción de dependencia. Esto en
algunas ocasiones puede ser útil, por ejemplo si el sensor
se usa con un imán que tiene su propia dependencia de
temperatura. De esta forma, la dependencia de temperatura
de todo el sistema (y la dependencia de temperatura, por
ejemplo, con la distancia de conmutación) se puede reducir
casi a cero.
En funcionamiento normal, este sensor funciona a partir
de una tensión de alimentación de 5 V y genera una señal
analógica que es proporcional a la densidad de flujo magnético local. Puede programarse incrementando la tensión
de alimentación a un nivel más alto y modular la tensión.
Una tensión en el rango de 5,6 – 6 V corresponde a un
nivel lógico bajo, mientras que una tensión dentro del
rango 6,8 – 8,5 V corresponde a un nivel alto. Los datos
se escriben en serie. De esta forma la salida del sensor
opera de forma digital y los valores de los parámetros son
almacenados internamente, por lo que pueden leerse en la
salida serie en cualquier momento. En este caso el sensor
queda sellado electrónicamente al acabar su proceso de
programación, por lo que no se puede volver a programar
más veces. La señal de salida es analógica nuevamente
después de programarse.
Estas características permiten que el número de pines se
reduzca al mínimo: masa, tensión de alimentación y salida.
Esto reduce el coste al mínimo, lo cual depende esencialmente del tipo de encapsulado así como del número de patillas o pines. El encapsulado del sensor, con dimensiones de 4
x 4 x 1,5 mm parece un encapsulado plástico como el de los
transistores. En la Figura 1 podemos ver su diagrama de bloques con mayor detalle.
Conexión de bus
En muchos sistemas de sensores, lo más económico es
conectar todos a un ordenador a través de un bus común,
en lugar de utilizar cableado individual para cada uno.
Esto significa que cada sensor debe tener un acoplador de
bus, el cual en muchos casos también está integrado en
un chip. Un ejemplo de este tipo de componente es el
elektor
LM75 de Nacional Semiconductor,
que tiene un conversor A/D del tipo
delta/sigma y una interface de bus I2C
en el mismo chip. Debido a que hubo
una enorme demanda de este integrado, de inmediato aparecieron en el
mercado nuevos tipos con estos dispositivos interfaces ya integrados que
cumplían las demandas de los usuarios. Algunos componentes de última
generación de este tipo se han introducido en el mercado de los ordenadores
y permiten no sólo monitorizar la temperatura de los mismos sino también
otras características como la velocidad de los ventiladores. En la Figura 2 se muestra el diagrama de bloques del
LM87, el cual tiene también muchas funciones de propósito general, tales como un sistema de ‘avisos’ para todos
los posibles fallos del sistema. Aquí el sensor de temperatura real (en la parte inferior izquierda) es sólo uno de los
elementos del sistema.
MEMS
Ahora que hemos aprendido cómo producir estructuras
mecánicas precisas de dimensiones de micrómetros, nos
preguntaremos si será posible integrar sensores que para su
funcionamiento necesiten tener partes móviles, tales como
sensores de presión, fuerza, aceleración y movimiento
rotacional. Es decir, donde teníamos partes metálicas o
cerámicas con dimensiones en el rango de centímetros o
milímetros, ahora encontramos estructuras en miniatura
hechas con silicio monocristalino, el cual, junto con su
electrónica asociada, forma un bloque monolítico. Esta
combinación de micromecanismos y microelectrónica forman lo que se conoce como un sistema micro-electromecánico (MEMS).
Los primeros productos de este tipo que se fabricaron en
grandes volúmenes fueron los sensores de aceleración,
usados para activar los air bags de los coches. En ellos se
integraban dos estructuras hechas de silicio, con una de
ellas sujeta de forma firme y la otra que utiliza un sistema
móvil en suspensión que se puede mover. Entre esas dos
estructuras se crean capacidades de femtofaradios (1 femtofaradio = 10–15 F). Cuando el sensor sufre un impacto
mecánico, la parte móvil se desplaza sensiblemente,
debido a su masa interna, de manera que una capacidad sea
mayor y la otra menor, lo cual se detecta mediante un circuito puente electrónico. Tales sensores han demostrado
ser muy fiables, y hasta nuestros días se han fabricado
nada menos que cien millones de piezas. Algunos de ellos
son incluso sensibles en las dos direcciones, tales como el
ADXL202 de Analog Devices que se puede ver en la
Figura 3 (www.analog.com).
Los air bags de los coches ya han salvado muchas vidas,
pero los sistemas de estabilización electrónicos también
pueden aportar incluso una contribución mucho mayor a
este campo. Estos miden la velocidad de rotación del vehículo en su eje vertical como primera variable, y si excede de
un valor máximo permitido (como ocurre cuando se produce
un patinazo), inician un control adecuado del vehículo y una
maniobra de frenado. En el caso de que se produzca una
65
salida
análoga
VCC
Figura 5. La técnica
de microsensor
modular se utiliza
con interfaces
definidos
(PrimSens y
Buscoupler).
(AMA Fachverband
für Sensorik e. V.).
módulo
elemento
sensor
señal de
medida y
parámetros
medición
ADC
MCU
or analogue stage
procesado
PrimSens
recomendación
protocolo
de entrada
Módulo de
comunicación,
Bus, Ethernet,
Bluetooth, etc.
BUS
conectividad del sistema
bus coupling
recomendación
ADXRS150 de Analog Devices, una masa suspendida es
excitada en vibración resonante por fuerzas electrostáticas,
con una amplitud de ± 3,5 μm y una frecuencia aproximada de 15 kHz. Si el chip está sujeto a rotación, se ejerce
una fuerza perpendicular a la dirección de oscilación del
elemento vibrante, y de forma similar al sensor de aceleración descrito anteriormente, esto produce una variación de
la capacidad medida entre los dos electrodos dispuestos en
el interior.
Para su implementación práctica, el integrado utiliza dos
células sensoras cuyas masas oscilan en antifase. Esto no sólo
neutraliza la vibración externa del integrado, sino que también lo hace menos sensible a las interferencias que pudieran
producirse por la vibración del propio vehículo. La Figura 4
nos muestra un trozo del chip, el cual mide sólo 3 x 3 mm.
En un modelo de encapsulado BGA y con unas dimensiones
de 7 x 7 x 3 mm.
Figura 6.
Medida de
temperatura usando
fibra óptica dentro
del sensor de un
generador
de 1.300 MW con
campos eléctricos y
magnéticos
muy altos.
(Foto de Siemens).
Construcción modular
rotación en el eje longitudinal, los air bags se deben inflar
de forma inmediata.
Los sensores que se usan en los coches se pueden producir
en grandes cantidades, lo que abarata mucho su coste. Los
giroscopios de fibra de cristal usados en aeronáutica y sistemas de vuelo espacial no deberían permitirse. Aquí, los
componentes contienen estructuras micromecánicas que
han resultado ser bastante adecuadas, dando muy buenos
resultados y que han sido puestas en el mercado por varios
fabricantes. Se basan en el fenómeno de la fuerza de
Coriolis: si una masa en un sistema de rotación se desplaza
linealmente en una dirección radial, experimenta una
deflexión en la dirección tangencial. En el integrado
66
A pesar de su considerable éxito, hay un problema con la
tecnología de microsistemas, y es que los enormes costes
de desarrollo sólo se pueden revertir en los componentes y
para que el precio sea competitivo hay que producir una
gran cantidad de componentes. Esto es bastante difícil de
lograr para fabricantes de sensores de tamaño pequeño y
medio.
Una solución a este problema es construir los sensores de
forma modular, usando varios bloques funcionales independientes, los cuales pueden producir fácilmente unos grandes
volúmenes de producción. Este concepto, con tres módulos,
podemos verlo en el sistema desarrollado por AMA Fachverband für Sensorik e. V. (www.ama-sensorik.de) en estrecha cooperación con la industria fabricante y que se muestra
en la Figura 5. El sistema consta de los siguientes módulos:
1) el módulo de medida con el sensor y el acondicionamiento de señal, 2) un microcontrolador para procesamiento
elektor
de señal adicional (incluyendo digitalización) y 3) un acoplador de bus si fuese necesario. Los módulos están separados por dos interfaces estandarizadas. La primera interface
es llamada ‘PrimSens’, y la segunda ‘Buscoupler’. Los primeros productos de este tipo se mostraron en la reciente
Feria de Hanover.
Otro concepto modular define un componente de sistema con
pequeñas placas de circuito cuadradas de dimensiones 10 x
10 a 45 x 45 mm, que se pueden acoplar unas encima de las
otras (www.match-x.org).
antena
conversor
RF
señal de interrogación
conversor
Figura 7. Un sensor
inalámbrico utiliza
ondas de superficie
acústicas. La señal
de respuesta está
afectada por
la existencia de
un sensor.
RF
respuesta
Medidas libres de interferencia
sin electricidad
Los sensores que hemos examinado hasta ahora son sensores "normales" que trabajan con cables eléctricos, pero hay
ocasiones en las que no es posible colocar tales cables,
como por ejemplo en lugares donde hay riesgo de explosión, de descargas eléctricas, en instalaciones de alta tensión o en dispositivos donde hay fuertes campos electromagnéticos, tales como transmisores de radio o generadores
eléctricos.
En esta situación, debemos tomar otras medidas. Una técnica de medida muy prometedora es la medida óptica que
utiliza luz en lugar de electricidad. La luz es guiada por
una fibra óptica de cristal o plástico al punto de medida,
donde se verá afectada por el valor de la medida y después
devuelta a través de la misma fibra óptica o una segunda
fibra. El instrumento de evaluación determina el valor
medido de la luz retornada. Un ejemplo de este tipo de instrumento es el Lumitherm realizado por la compañía americana Lpitek, el cual transmite pulsos de luz desde un LED a
través de una fibra a un punto de prueba, donde excitará a
un material luminiscente. La duración de la luminiscencia
depende de la temperatura y este efecto es el que se usa
para medir la luz luminiscente que retorna al instrumento.
Los sistemas de este tipo, en los cuales se utiliza la fibra
sólo como conductor de luz, se denominan ‘sistemas de
fibra óptica extrínsecos’.
Sin embargo, también es posible usar la fibra real como elemento de medida. En este caso estamos ante los denominados ‘sistemas de fibra óptica intrínsecos’ que explotan el
minúsculo, pero existente efecto de las cantidades físicas
externas de propagación de luz a través de la fibra. Si la
onda natural de luz también se tiene en cuenta, se puede
alcanzar una sensibilidad y resolución mucho mayor. Una
técnica ampliamente utilizada en fibra es la llamada ‘rejilla
de Bragg’. Esta rejilla es una serie periódica de regiones que
tienen un índice de refracción elevado, el cual se genera
mediante radiación ultravioleta UV. La luz que tiene una
longitud de onda que se corresponde exactamente con el
doble de la separación de la rejilla se refleja de nuevo a la
fuente de luz, mientras que otras longitudes de onda pasan
sin que se vean afectadas y esto permite medir de forma
óptica. Este sensor, altamente sensible a la elongación,
puede trabajar sin electricidad, no es afectado por campos
electromagnéticos ambientales extremadamente fuertes y no
es sensible a interferencias.
Hay muchos efectos físicos que pueden influir en la propagación de la luz en una fibra. Cantidades que se pueden
medir de esta manera incluyendo la elongación, son:
elektor
cristal piezo
impedancia de carga
(conmutador o sensor externo
resistencia a la tracción, vibración, flujo, nivel de llenado,
presión, ángulo de rotación, temperatura, radiación ionizante
y muchos otros. Esto hace posible tener una amplia variedad
de medidas bajo condiciones muy difíciles, en situaciones
donde tales medidas fueron previamente consideradas fuera
de este tema, tales como la profundidad dentro del generador
1.300 MW que se muestra en la Figura 6.
Sensores de RF pasivos
En las máquinas rotativas que giran rápidamente, un sensor
que se comunique a través de un enlace mediante un conmutador de anillos no siempre es muy fiable. En tales
situaciones, es posible usar otra tecnología de sensor que
no requiere una fuente de energía local: integrados de
ondas acústicas de superficie. Estos componentes, que
están hechos a partir de cristales piezoeléctricos, se usan
como filtros de paso/banda en receptores de radio. Una
tensión alterna de RF se aplica a los electrodos de entrada
(típicamente con una frecuencia de varios cientos de megahercios a unos pocos gigahercios) generando una onda en
la superficie del cristal. Esta onda se propaga a lo largo del
cristal hasta que es reflejada en el otro extremo y vuelve de
nuevo a los electrodos donde genera otra vez una tensión
alterna sensiblemente retrasada con respecto al pulso de
excitación.
Si un sensor (por ejemplo, un sensor de presión capacitivo)
está conectado a un segundo set de electrodos al final del
cristal, la reflexión de las ondas se verá afectada por el sensor, de manera que dependa de la presión. La presión se
puede determinar evaluando la señal retornada (Figura 7).
Si se conecta una antena en la entrada, el sensor se puede
leer usando ondas de radio. Esta tecnología se ha estudiado
en los departamentos de investigación de los fabricantes de
neumáticos como una forma de toma de datos cuando los
neumáticos están rotando (presión, temperatura y tracción)
sin usar una batería como fuente de energía. Para obtener
más información sobre este tema, aconsejamos ver el artículo ‘Monitorización de la presión de neumáticos de forma
inalámbrica’ que aparece en este número.
(040129-1)
67
Delano L. Klipstein
SENSORES
PARA
HUMANOS
Tecnología de sensores en el MIT
Polímeros electrónicos para sensores químicos:
un nuevo campo de desarrollo que está creciendo
más de lo esperado. El primer resultado incluye
sensores de nanotecnología que pueden detectar
componentes químicos, tales como TNT, con un
increíble nivel de sensibilidad.
Hall de entrada del
Instituto de
Tecnología de
Massachusetts
(Imagen: D.L.
Klipstein).
Polímeros electrónicos para sensores químicos’ era el
tópico para la conferencia de investigación y desarrollo del
Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT), en el cual
se vieron los desarrollos actuales en el campo de los plásticos electrónicos. El nombre de uno de los ponentes nos
hizo zumbar nuestros oídos: Profesor Timothy M. Swager,
director asociado del ‘Instituto de Nanotecnologías para
soldados’ en el MIT. ¿Qué estaba intentando hacer este
hombre?
tres, que en la actualidad podría servir para mejorar la
seguridad en los sistemas de detección de equipajes en los
aeropuertos. Este producto, una vez comercializado como
detector, sería diez mil veces más sensible que los usados
en la actualidad. De esta forma se eliminarían por completo las posibilidades de pasar explosivos en el tacón del
zapato para subir a un avión.
El profesor del MIT fue directo al grano, y lo resumió en una
sola frase: ‘Queremos conseguir sensores tan pequeños que
puedan construirse a partir de una simple molécula’. Un objetivo muy ambicioso y ciertamente difícil de lograr en un
futuro a corto plazo, ¿o no?
En el MIT todos son conscientes del enorme trabajo de desarrollo que queda por hacer. Hasta el momento sólo es posible construir sensores de polímeros en forma de una tira
unidimensional, y nosotros lo que necesitamos es tener una
estructura tridimensional. Antes de pasar a la tercera
dimensión se harán estructuras de sensores planares bidimensionales.
Algunas sustancias, como el óxido nítrico (NO), son relativamente sencillas de detectar por la conductividad de ciertos
polímeros. Con un buen sensor es posible detectar cantidades
del orden de los nanogramos. Usando sistemas de polímeros
más sofisticados pueden detectarse mezclas de sustancias
más complejas.
La química está utilizándose para apoyar a la electrónica en
otras áreas. Swager y sus colegas han desarrollado un
pequeñísimo láser confeccionado a partir de polímeros,
capaz de suministrar en la salida una potencia superior a 75
nW. También se ha construido un anillo láser usando microestructuras a partir de dinitrobenceno.
Swager y sus colegas han desarrollado, por ejemplo, un
prototipo de un detector que puede responder a una cantidad tan pequeña como 10-6 gramos de explosivo TNT, lo
que puede servir para fabricar un detector de minas terres-
Mediante las técnicas de diseño molecular se han logrado
ganancias de hasta 105. El profesor del MIT está absolutamente convencido de que los nuevos resultados de la química tendrán un gran impacto en el futuro de la electrónica.
elektor
69
Las pequeñas células
microscópicas
forman una trampa
de células. Esto
permite que células
individuales se
puedan observar y
mover usando
impulsos eléctricos.
(Imagen:
Voldman/MIT).
Medida de datos
psicológicos de forma
inalámbrica
Phil Shaltis, ayudante de investigación en el Departamento de Ingeniería Mecánica asiente. Él ha aportado un
sensor en forma de anillo de dedo que puede medir la presión sanguínea y los niveles de saturación de oxígeno
y transmitirlos de forma inalámbrica a una estación
monitorizadora.
El desafío en este caso no es la tecnología de la instrumentación en sí, sino el minimizar el consumo de energía.
Los datos son medidos en una arteria del dedo. El anillo
ha sido diseñado usando el método de elementos finitos
para garantizar una operación fiable: el anillo no debe
presionar demasiado contra el hueso del dedo, o se producirán errores en la lectura, dando una medida incorrecta
de subida de presión arterial; pero, por otro lado, si el
anillo se coloca bien, se logra una muy buena relación
señal/ruido. Por tanto, la presión sólo se aplica localmente en el dedo donde está la arteria que nos proporciona la información. La presión se mide usando sensores
infrarrojos.
Figura 3. Professor
Timothy M. Swager:
“Queremos
conseguir sensores
tan pequeños que
puedan construirse a
partir de una simple
molécula”. (Imagen:
privada).
¿Qué podemos hacer con un sensor como éste en nuestra
vida diaria?. Está siendo usado en el Hospital General de
Massachusetts (MGH) en Boston, que está justo frente al
MIT en la otra orilla del río Charles. En la actualidad existen dispositivos de medida similares para esa clase de
datos que ya se utilizan en los hospitales, y aunque estos
son muy avanzados también son comparativamente mucho
más grandes: el anillo desarrollado en el MIT es unas mil
veces más pequeño.
Actualmente se usa en paralelo con instrumentos tradicionales, incluyendo una unidad de estrés EKG. Los primeros
resultados ya están disponibles: idénticas medidas se obtienen del resto de pacientes, mientras que bajo situaciones
de estrés el anillo sensor nos da mucha mayor precisión de
lectura y, lo más importante, muchos menos artefactos.
Se tomaron varios caminos para intentar minimizar el consumo de energía del anillo. Se usa una elevada velocidad de
modulación durante la transmisión de datos para mantener
el tiempo de transmisión tan corto como sea posible. Un
‘modo dormido’ para el anillo ahorra aún más energía: no
hay necesidad de tomar medidas de forma continua.
Para aplicaciones especiales como ésta se ha desarrollado
en el MIT una arquitectura de doble procesador para obtener una mayor potencia de cálculo que la de los procesadores convencionales. El dispositivo también tiene un importante mercado de aplicación en el campo del fitness. Una
vez que el sistema se ha probado en los hospitales, el
siguiente proyecto es crear un sistema monitor para un
entrenamiento intensivo.
Se están llevando a cabo otros experimentos para grabar
situaciones de estrés mientras conducimos. Hay una clara
relación entre la función cerebral y la actividad cardiaca. Se
70
elektor
Figura 4. Professor
Joel Voldman:
“Estamos buscando
métodos
experimentales que
nos permitan
observar células de
forma individual”.
(Imagen: privada).
reflejan tensión, enojo y cansancio físico y un aumento de la
velocidad del corazón. Por ejemplo, un sistema que proporciona una continua monitorización del conductor durante un
largo recorrido, puede aumentar la seguridad.
Además de este sensor de anillo, se han colocado sensores
activos en los puños para estudiar el brazo: también llamados ‘puños soportes’. Mucha gente requiere una continua monitorización de las funciones más importantes del
cuerpo en lo que se refiere a llamar a los servicios de
emergencia de forma rápida en caso de necesidad.
Otra opción para monitorizar a tales pacientes es usar
camisas inteligentes que conectan todos los sensores del
cuerpo en una red. Esto presenta un problema, que es la
necesidad de una gran cantidad de cables: por ello, se está
desarrollando todo un trabajo de investigación para reducir el número de conexiones sólo a dos para las líneas de
alimentación. Los cables de alimentación se pueden usar
simultáneamente para señales de transmisión, formando
un sistema de bus para que los datos se comuniquen.
Tal sistema de bus desprotegido es susceptible a interferencias, en particular para el inevitable ruido. Un análisis
inicial del espectro de ruido indica que esta idea es práctica en un amplio rango de frecuencias, sobre todo por
encima de los 100 KHz.
MEMS para biosensores
Joel Voldman, Profesor Ayudante de Ingeniería Eléctrica en el
MIT, es especialista en BioMEMS. Las células contienen
una gran cantidad de partes útiles de información que no
sólo es de interés para doctores. Los modernos criminalistas
también dependen de la investigación celular. Hoy en día
expertos típicos utilizan cultivos celulares que constan de
más de un millón de células individuales.
Los cultivos de células son pobres: las células mueren
durante los experimentos, en los cambios de naturaleza de
los cultivos.
Lo que se quiere es conseguir biosensores que puedan
extraer la misma información, y posiblemente mucha más,
que la de unas pocas células. En MEMS parece que se
pueden lograr los biosensores que deseamos (sensores
micro-electromecánicos).
Utilizando estos métodos experimentales de microminiaturización es posible ayudar a obtener mejores resultados. Por
ejemplo, la micromanipulación de muestras puede ayudar a
extraer la información deseada. El problema con la experimentación de simples células es que uno sólo puede visualizar lo que ver. El microscopio clásico sólo puede mostrar la
misma sección. Si la muesta se está estudiando en un trozo
de cristal no hay problema. Sin embargo, cuando se utilizan
visualizadores dinámicos, el material de la célula que se
está estudiando fluye a través de la pantalla y después siempre existe el peligro de que una parte interesante de la
muestra se pierda para siempre.
Voldman y sus colegas están buscando una solución entre
esos dos extremos de pantallas estáticas y dinámicas, donde
elektor
pueda existir la posibilidad de repetir una observación y obtener resultados fiables. Usando MEMS se puede estudiar una
célula de forma individual.
Las células se guardan vivas en un fluido nutriente transparente. Se pueden estudiar usando técnicas ópticas y eléctricas, así como ultrasonidos. Usando pequeñas celdas
microscópicas pueden atraparse las células de forma que
además de poderse observar, se pueden mover usando
impulsos eléctricos.
Mediante estas tecnologías esperamos ganar nuevos puntos
de vista en un secreto que también concierne a los físicos
cuánticos. Hoy sabemos muy poco sobre cuál es la influyente observación de la parte exterior que tiene la célula.
Como en el caso de la computación, tenemos que ser cautos
ante el problema de que cuando leemos o escribimos información siempre corremos el riesgo de distorsionar la información.
(040040-1)
71
Mesa de cocina
Verdad rotunda
Un detector de mentiras acústico
Photo: courtesy Spaarnestad photo archive
Burkhard Kainka
Hay personas con la cabeza muy fría, que
pueden mentir mientras sonríen y permanecer
impasibles. Pero si se hacen las preguntas de la
forma adecuada, podemos desenmascararles.
Los detectores de mentiras siempre
son un gran aliciente en las fiestas.
¿Quién está preparado para un reto
de la tecnología? o ¿quién reta a la
máquina? Esto último depende mucho de la situación real (el interrogador no debe hacerlo demasiado
fácil en la prueba). Cuando la tensión aumenta, ni siquiera el mejor
mentiroso puede evitar una reacción
fisiológica, sutil pero inevitable: el
sudor de las palmas de la mano.
72
El principio de operación de este
detector de mentiras aprovecha este
fenómeno. Cuando las manos de la
persona que está en el banquillo se
humedecen, la resistencia eléctrica
de la piel se reduce. Este cambio es
bastante fácil de detectar. A este respecto no presumimos de que el circuito presentado aquí sea una innovación, sin embargo, sí tiene una
mención aparte la manera en que
aparecen las señales de este disposi-
tivo, ya que este circuito emitirá un
tono, cuya frecuencia dependerá de
la resistencia de la piel.
Cinco-cinco-cinco
El diseño del circuito que se muestra en la Figura 1 es realmente una
aplicación típica de nuestro conocidísimo 555. Este temporizador ha
sido cableado aquí como un multivibrador astable, lo que significa que
elektor
LISTA DE COMPONENTES
Resistencias:
R1,R2 = 27k
Varios:
BZ1 = zumbador
2 espadines para PCB
2 pines de soldar que puedan alojar
cables largos (con los extremos pelados)
6 trozos de cable (desnudo)
PCB, placa de prototipo, código de
pedido UPBS-1 (ver página del
Servicio de Lectores)
Pila de 9 V con conexión de clip
Condensadores:
C1 = 4n7
Semiconductores:
IC1 = NE555
Como consecuencia de ello, el segundo comparador interno comienza a
activarse. De nuevo, la tensión en el
condensador se compara con el valor
de disparo (pin 2). Cuando la tensión
baje hasta 1/3 de la tensión de alimentación, el flip-flop interno se pondrá a 1 y la salida cambiará de estado
nuevamente, comenzando todo el
proceso otra vez.
En esta configuración hay dos pines
de IC1 que no se utilizan. El pin 4, la
entrada de reset invertida, se puede
usar para interrumpir el proceso de
carga del condensador de forma prematura. Esto puede sernos muy útil en
otros circuitos, pero no necesariamente en este diseño. Aquí, la entrada
de reset ha sido conectada a Vcc, así
que el comparador interno sólo deter-
elektor
+U B
R skin
BZ1
27k
R1
4
7
BT1
DIS
IC1
R2
3...12V
OUT
2
6
C1
8
R
27k
en la salida hay una señal, con una
frecuencia y ciclo de trabajo que
está determinada por dos resistencias y un condensador. En este caso
hay realmente tres resistencias y un
condensador. La resistencia de la
piel está conectada en serie con la
resistencia R1. Junto con la resistencia R2 y el condensador C1, esta
conexión en serie determina la duración que la salida (pin 3 de IC1) está
a nivel alto. Cuando la tensión de
alimentación se conecta, el condensador se carga a través de esas
resistencias, hasta un valor de 2/ 3
de la tensión de alimentación.
Cuando este nivel se supera, la
salida del integrado cambiará de
estado. Esto significa que la salida
invertida del flip-flop interno (Q en
la Figura 1) pasará a nivel alto. Esto
hace que un transistor interno conduzca hasta que el condensador se
descargue a través del pin 7 y la
resistencia R2. Observe que la cantidad de tiempo que la salida permanece a nivel bajo no depende de
R1 o la resistencia de la piel.
3
555
TR
THR
CV
5
1
4n7
030020 - 11
Figura 1. El 555 montado como un multivibrador astable.
Figura 2. Sugerente circuito montado sobre una placa de prototipos UPBS-1.
73
Recapacitando…
Cuando se carga un condensador a través de una resistencia, la corriente de
carga no es constante. Como consecuencia de ello, el cambio de tensión en el
condensador sigue una curva típica
(Figura 3):
U(t) = Ub (1 – e–
Una vez que el circuito está operando,
el condensador sólo necesita cargarse
comenzando a partir de 1/3 de la tensión de alimentación. Si restamos el
tiempo que tarda desde el valor calculado previamente, podemos saber cuál es
la duración de un periodo:
Ahora que sabemos exactamente cuánto
tarda en un ciclo, por ejemplo, cuál es el
periodo, podemos determinar la frecuencia de la señal en la salida:
ton = 1.10 RC – 0.41 RC = 0.69 RC
Sustituyendo los valores de capacidad y
resistencia en las ecuaciones para los
tiempos de on y off (note que cuando
descargamos sólo R2 es parte de la red
RC) podemos calcular la frecuencia del
tono además de oírla:
t/RC)
En esta ecuación, en el producto de
capacidad y resistencia destaca la constante de tiempo RC. Esto determina
cuánto tardará antes de que el condensador esté cargado a un cierto valor.
Reestructurando la ecuación podemos
determinar este tiempo con precisión:
para el periodo de off (la descarga del
condensador) se puede escribir en la
otra ecuación. En general:
U(t) = U0 e
– t/RC
f = 1 / T, where T = ton + toff
f = 1 / (ton + toff)
f = 1.4 / C1 (Rskin + R1 + 2 R2)
t = – RC loge (1 - U(t) / Vcc)
o
Aquí U(t) es la tensión deseada en el
instante t y Ub es la tensión de carga. El
tiempo es lo que tarda en cargar el condensador a 2/3 de la tensión de alimentación y por lo tanto:
toff = – loge (U(t) / U0) RC
Aquí:
t = – RC loge (1 – (2/3 / 1))
toff = – loge (1/2) RC = 0.69 RC
= 1.10 RC
VC
VOUT
t1
t2
030020- 12
Figura 3. La tensión en el condensador
(arriba) y la correspondiente señal de
salida (abajo).
mina cuándo se resetea el flip flop. Eso
se hace en la entrada de control (pin
5). A través de esta entrada se puede
subir el nivel de disparo. Esa función
no se usa aquí y la entrada se deja
abierta.
Construcción
Para este proyecto hemos diseñado
una placa de circuito impreso. La
Figura 2 nos muestra una PCB para
nuestra Placa Universal de Prototipos (UPBS-1) que puede comprarse
directamente en el Servicio de Lectores de Elektor. Por supuesto, también es posible utilizar un trozo de
74
Aquí estamos buscando el tiempo que tardará en descargar el condensador a 1/3
de Ub, cuando el valor inicial es 2/3 de Ub:
placa de prototipo, placa de grapinado o Veroboard.
Seremos breves con respecto a la
construcción real, la única cuestión
que puede necesitar alguna clarificación es cómo medir la resistencia de
la piel. Los extremos pelados se envuelven alrededor de los dedos de
una mano. Esto es todo lo que tenemos que hacer.
Valores de los
componentes
En la ventana podemos leer cómo se
calculan los valores de los componentes en el circuito. Si sólo estamos interesados en el resultado,
entonces sólo es importante la
última ecuación. Normalmente la
resistencia de la piel varía entre 10
y 500 KW. Con los valores de los
componentes que se muestran, esto
producirá un tono en el zumbador
Bz1 con una frecuencia de entre 500
y 3.500 Hz. La frecuencia es principalmente dependiente de la humedad de la piel: cuanto más sudor
haya, mejor conduce y por lo tanto
disminuye la resistencia. Por tanto,
cuando se reduce la resistencia,
f = 319 ∞ 106 / (Rskin + 81 ∞
103)
QED: Sólo la resistencia de la piel determina la frecuencia.
esto es debido a que el sujeto está
nervioso y se incrementa el pitido.
Observe que el pitido no es una
medida absoluta de ‘la verdad’.
Como es natural, también hay que
tener presente que no todas las pieles son iguales y que unas pueden
ser más conductivas que otras. Sin
embargo, eso no es relevante aquí
porque no cambia el funcionamiento. El oído de los seres humanos es
realmente bastante sensible a tales
cambios de pitido. Una característica adicional es que el sujeto bajo
prueba puede oír también el tono, lo
que hace que aumenta su estado de
tensión.
A pesar de las mejores intenciones no
debemos romper esta coacción, esta
realimentación psicológica puede ser
el golpe de efecto que necesitamos
para romper definitivamente la integridad del individuo.
(030020-1)
elektor

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