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Fundador Prof. Francisco Orozco González Dirección general Prof. J. Luis Orozco Cuautle ([email protected]) Gabriel Rivero Montes de Oca Apoyo en figuras D.G. Ana Gabriela Rodríguez López D.G. Carolina Camacho Camacho Apoyo fotográfico Rafael Morales Orozco y Julio Orozco Cuautle Agencia de ventas Lic. Cristina Godefroy Trejo Electrónica y Servicio es una publicación editada por México Digital Comunicación, S.A. de C.V., Abril de 2001, Revista Mensual. Editor Responsable: Felipe Orozco Cuautle. Número Certificado de Reserva de Derechos al Uso Exclusivo de Derechos de Autor 04-2000-071413062100-102. Número de Certificado de Licitud de Título: 10717. Número de Certificado de Licitud en Contenido: 8676. Domicilio de la Publicación: Norte 2 #4, Col. Hogares Mexicanos, 55040, Ecatepec, Estado de México. Salida digital: FORCOM, S.A. de C.V. Doctor Atl No. 39, Int. 14, Col. Santa María la Ribera, Tel. 55-66-67-68 y 55-35-79-10. Impresión: Impresos Publicitarios Mogue/José Luis Guerra Solís, Vía Morelos 337, Col. Santa Clara, 55080, Ecatepec, Estado de México. Distribución: Distribuidora Intermex, S.A. de C.V. Lucio Blanco 435, Col. San Juan Ixhuaca, 02400, México, D.F. y México Digital Comuncación, S.A. de C.V. Suscripción anual $640.00 ($45.00 ejemplares atrasados) para toda la República Mexicana, por correo de segunda clase (80.00 Dlls. para el extranjero). Todas las marcas y nombres registrados que se citan en los artículos, son propiedad de sus respectivas compañías. Estrictamente prohibida la reproducción total o parcial por cualquier medio, sea mecánico o electrónico. El contenido técnico es responsabilidad de los autores. Tiraje de esta edición: 11,000 ejemplares

No. 37, Abril 2001

CONTENIDO Ciencia y novedades tecnológicas ................ 5 Buzón del fabricante La naturaleza del sonido (cuarta y última parte) .................................. 9 Ing. Publio D. Cortés, Sony Corp. of Panama

Servicio técnico Reparación de fuentes conmutadas en videograbadoras .................................... 33 J. Luis Orozco Cuautle y Javier Hernández Rivera

Mecanismo de tres discos en reproductores de CD .................................. 42 Alvaro Vázquez Almazán

Cámaras fotográficas digitales ................. 50 Armando Mata Domínguez

Los amplificadores dde color a circuito integrado en televisores ............................ 58 J. Luis Orozco Cuautle y Alvaro Vázquez Almazán

Proyectos y laboratorio Nuevos proyectos con microcontroladores PIC ............................. 64 Wilfrido González Bonilla

Electrónica y computación Control industrial por PLC ......................... 72 Colaboración de la escuela Mexicana de Electricidad

Diagrama

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CIENCIA Y NOVEDADES TECNOLOGICAS Nuevo proyector de video miniatura Durante mucho tiempo, la única forma en que el público en general podía gozar de una pantalla grande era utilizando unos enormes proyectores de tres cañones, mismos que se montaban debajo de una mesa de centro o se colgaban del techo. Estos aparatos tenían el inconveniente de que requerían de un montaje y puesta a punto muy especial, para garantizar que los haces de los tres cañones coincidieran en la pantalla sin aberraciones ni distorsiones geométricas; y el solo ajuste de estos parámetros, podía tomarle al técnico especializado toda una tarde. Con la aparición de los retroproyectores, muchas personas consideraron a los tradicionales proyectores de video como “algo del pasado”. Sin embargo, a la fecha existe un nicho de mercado en que los proyectores normales aún tienen una fuerza enorme; nos referimos al mundo de las presentaciones. Cuando alguna empresa quiere presentar a los consumidores sus productos, una de sus mejores opciones es organizar un gran evento donde, a través de pantallas enormes, intentará convencerlos de las bondades de los mismos. Y cuando este tipo de eventos deba repetirse en distintas ciudades, es muy conveniente que el o los proyectores usados sean lo más pequeños

ELECTRONICA y servicio No.37

Figura 1

posible, pero sin riesgo de afectar la calidad de la imagen obtenida. Precisamente en esta tendencia encontramos al proyector Movie Star Plus, de la compañía Dream Vision (de la cual seguramente no ha oído hablar, debido a que se especializa en equipos de muy alto nivel, poco conocidos por el público en general, figura 1). Este proyector utiliza como fuente de luz un DLP (dispositivo de procesamiento de luz), que es un elemento con cientos de miles de micro-espejos móviles desarrollado por Texas Instruments, y del que ya hemos hablado en ediciones anteriores de esta revista (figura 2). Este proyector tiene, entre otras características: • Resolución XGA (1024 x 768 pixeles). • Razón de contraste de 500 a 1. Esto significa que los puntos claros se ven 500 veces más brillantes que los oscuros.

5

Figura 2 Espejo

Figura 3 Estructura básica de un micro-espejo dentro de un DLP.

Punto de torsión

Yugo

Tope

• Brillantez de 1100 lúmenes. • Lente de proyección diseñado y fabricado por la compañía alemana Zeiss. Todo ello en un gabinete muy portátil, que no requiere de casi ningún ajuste por parte del para obtener imágenes perfectas. Y aunque el precio de este equipo es muy alto (más de USD $10,000), para una empresa dedicada a las presentaciones masivas es “el compañero ideal de viaje”.

Nueva tecnología en bocinas Ya para nadie es un secreto que si se desea escuchar una reproducción de audio realmente impecable, lo mejor es utilizar un sistema capaz de reproducir el sonido en 5.1 canales (una bocina frontal, dos laterales al frente, dos laterales atrás y un sub-woofer para las bajas frecuencias). Pero casi todo el mundo le pone mucha atención a las cinco bocinas principales y muy poca a la calidad obtenida con el sub-woofer, porque el oído se deja engañar más fácilmente en el rango de frecuencias muy bajas que en el de las altas. A pesar de ello, existen empresas que sí han enfrentado este problema con seriedad, buscando la mejor combinación de bocinas y recintos acústicos para obtener la máxima fidelidad en frecuencias muy bajas. Y buen ejemplo de ello,

6

es la nueva tecnología Acoustimass de Bose (una marca que no necesita ninguna presentación en el mundo de los altavoces). Se trata de un módulo acústico que captura la energía de las bocinas de baja frecuencia y la canaliza a través de túneles y recintos cuidadosamente calculados (figura 3), de modo que la salida total quede casi completamente libre de distorsiones de todo tipo y con un rango de frecuencias más amplio que el que manejan los sub-woofers convencionales. Gracias a innovaciones como ésta, la sensación auditiva se puede mejorar considerablemente. Y esto incrementa la experiencia de estar “dentro de la acción” de la película que esté disfrutando en su teatro en casa.

Grabe sus fotos digitales directo en CD-R Mucho se ha hablado ya del gran éxito que están teniendo las cámaras digitales en amplios segmentos del mercado en general, debido a sus múltiples ventajas y su facilidad de uso. Pero nada es perfecto en esta vida, y las cámaras digitales tienen un gran inconveniente en su forma de almacenar las imágenes captadas: conforme aumenta la resolución de las fotografías tomadas, también aumenta el tamaño de los archivos digitales generados; y esto significa, que incluso una cámara con varios megabytes de memoria es capaz de guardar apenas unas cuantas fotografías de muy alta resolución.

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maneje discos miniatura de 8 cm, con capacidad de 156 MB, figura 4); si el desea tomar fotografías de muy alta resolución (que en formato MPEG difícilmente alcanzan más de 0.5 MB de tamaño), con este ingenioso método podrá guardar en su cámara más de 300 imágenes (casi 20 rollos de película convencional); y si es precavido y lleva un par de discos de repuesto, tendrá en la mano un sistema con el que puede

Figura 4

Tal situación no es del agrado de los profesionales de la fotografía, y por eso algunas empresas están buscando una solución. Entre las propuestas más ingeniosas que hemos encontrado, está una de Sony; en el cuerpo de su cámara Mavica CD1000, los ingenieros de esta compañía han incorporado un pequeño quemador de CD-R (y para evitar que la cámara sea una monstruosidad, han optado por que sólo

tomar y almacenar más de un millar de fotografías en muy poco espacio (y con muy alta resolución además). Por otra parte, aprovechando la alta capacidad de almacenamiento del CD-R, esta cámara es capaz de grabar secuencias de unos cuantos minutos de video en formato MPEG; y las guarda directamente en el disco, para recuperarlas después. De modo que si usted necesita de una corta secuencia de video para insertarla en una presentación o página web, con esta cámara podrá tomarla directamente, sin problemas, en formato digital. Con soluciones como ésta, Sony proporciona cada día mayor impulso a la tecnología digital de captura y almacenamiento de imágenes.

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TEORÍA Y SERVICIO

VOLTAJES Y SEÑALES TIPICOS Clave D22

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LA NATURALEZA DEL SONIDO Y EL FORMATO DEL CD Cuarta y última parte Ing. Publio D. Cortés Sony Corp. of Panama

Esta serie de cuatro artículos corresponde al capítulo 1 del libro Audio Digital 1*, editado por el Grupo de Enseñanza de Sony Corp. of Panama. Ha sido entregado para su publicación en esta revista, como parte de la campaña internacional de entrenamiento técnico de esta importante firma. El objetivo de este artículo es conocer la naturaleza física del sonido y sus características analógicas: qué es, cómo se propaga, cómo se mide, cómo se graba, etc., para posteriormente describir las características del formato del CD. * Cortés, Publio D. Audio Digital 1, Col. Disco Compacto, Vol. 1. Ed. Sony Corporation of Panama, S.A. y SOLA/SPA Service, Technical Group, Grupo de Enseñanza. Panamá, 1996.

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EL DISPOSITIVO OPTICO DE LECTURA Ya explicamos en la parte final de la tercera parte de este artículo que para grabar la información digital se utiliza un aparato que apunta un haz de láser sobre una matriz de vidrio, la cual posteriormente es duplicada. Y de todo ello surge una pregunta: ¿Se requiere de un dispositivo semejante para hacer la lectura, es decir, para recuperar los datos grabados? No exactamente. Aunque la unidad de lectura sigue siendo un dispositivo láser, el procedimiento de lectura es mucho más fácil que el de escritura. Esto se debe a que el plato virgen de vidrio (antes de ser cortado) tiene diferencias notables con respecto al CD que se lee en un reproductor. Así, por ejemplo, el dispositivo láser de lectura debe seguir las pistas, mientras que el dispositivo láser de escritura (de corte) debe trazarlas.

9

Dispositivo óptico de lectura básico

G i ro d el disco

Figura 90

Protuberancia

El dispositivo óptico de lectura básico, cuya imagen se muestra en la figura 90, consta de tres partes principales: emisor láser, sistema de prismas y lentes, y convertidor fotoeléctrico. Como vemos en esta figura, la luz proveniente del emisor láser pasa a través del sistema de prismas y lentes, donde es enfocada y proyectada hacia el disco. Desde ahí, la luz se refleja y vuelve a entrar en el sistema óptico de prismas y lentes, el cual la redirecciona hacia el convertidor fotoeléctrico. Por ahora, sin entrar en detalles, señalaremos que es evidente que la luz que incide en el disco no sufre variaciones. Pero la luz reflejada se mantiene variando, debido a que a veces el haz de luz se ubica sobre el espejo y a veces sobre otras protuberancias. Así que la luz que llega al convertidor fotoeléctrico también se mantendrá variando en intensidad y, por lo tanto, la señal eléctrica que se obtiene en su salida también cambiará. Las variaciones de intensidad de la luz reflejada se deben al cambio de foco y a la disper-

Espejo

Señal RF-EFM

Disco

Luz incidente y reflejada Sistema de prismas y lentes

Convertidor Fotoeléctrico

Luz saliendo del sistema óptico Luz subiendo Emisor láser

Figura 91 A

B

C DISCO

DISCO

DISCO

Transición

Protuberancia

Espejo

El haz se dispersa Convertidor fotoeléctrico

Convertidor fotoeléctrico

Señal eléctrica

Señal eléctrica

Niveles máximos Tiempo

10

El haz está desenfocado Convertidor fotoeléctrico

Señal eléctrica

Niveles intermedios Tiempo

Niveles mínimos

Tiempo

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sión sufrida por la luz cuando pasa de una protuberancia a espejo (figura 91). Cuando el haz incide sobre espejo, la intensidad de la luz recibida en el convertidor fotoeléctrico es mayor que cuando aquél incide sobre una protuberancia. En el subtema “Fabricación del disco compacto” (figura 87, tercera parte de este artículo), explicamos que hay una relación directa entre el largo de las protuberancias y el tiempo entre las transiciones de la señal EFMI. Por lo tanto, la señal eléctrica obtenida en la salida del convertidor fotoeléctrico también tiene relación con la señal EFMI (figura 92). Observe que los puntos de inflexión de la señal eléctrica a la salida del convertidor fotoeléctrico, así como los extremos de las protuberancias, coinciden con las transiciones de la señal EFMI.

Figura 92 Protuberancia

Espejo

Figura 93 Emisor láser Fuentes microscópicas de luz Haz de luz láser

de Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation. Entre las principales características de la luz de un emisor láser, podemos señalar que es coherente, monocromática y colimada. A continuación las explicamos en detalle.

Luz coherente La luz es una forma de energía que se propaga como el sonido, en forma de ondas (aunque también se dice que es de naturaleza corpuscular).

Pista

Señal RF-EFM

Figura 94 E

A Puntos de inflexión Señal EFMI

Fuentes de luz en fase en el tiempo

1 E

tiempo

E

tiempo

E

tiempo

2

3

Como vemos en esta figura, la señal eléctrica a la salida del convertidor fotoeléctrico es realmente una forma distorsionada de la señal EFMI. Por tal motivo, a esta señal se le ha dado el nombre de señal RF-EFM; recibe el prefijo RF por el parecido que tiene con una señal convencional FM (Frequency Modulation), que es una señal de RF (Radio Frequency).

Fuentes microscópicas de luz B Fuentes de luz en fase en el espacio

E 1 E

espacio

E

espacio

E

espacio

2

Emisor láser 3

El emisor láser, como hemos dicho, es una fuente de luz. El término láser proviene de las iniciales

Fuentes microscópicas de luz

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11

Todas se en la m desplazan isma d irecció n

Figura 95

¡Fabuloso!

Al tomar una fotografía, las coristas que ocupan la misma posición tienen sus pies levantados a una misma altura. 3 Posición

2 Posición

Todas las coristas se desplazan la misma distancia con cada paso

1 Posición Las coristas que pasan por esta línea levantan y bajan la pierna al mismo teimpo

La luz producida por un emisor láser está compuesta por la superposición de muchas fuentes microscópicas de luz (figura 93). En un emisor láser, muchas de estas fuentes tienen la propiedad de estar coordinadas, generando así ondas lumínicas que están en fase (en tiempo y espacio) unas con otras (figura 94). A esta propiedad se le llama coherencia. La coherencia de la luz es semejante al comportamiento de una coreografía (figura 95). Las coristas que pasan por la primera posición marcada en la figura 95 alzan y bajan los pies al mismo tiempo (están en fase en tiempo); y en un momento dado, si tomáramos una fotografía, las coristas que ocupan una misma posición tendrían sus pies alzados a una misma altura (están en fase en espacio).

Luz monocromática Esto se refiere a que la mayoría de las fuentes de luz que componen al emisor láser generan luz de una misma longitud de onda y de un solo color. El desplazamiento de la luz monocromática es similar al del grupo de coristas que vimos en la figura 95, pues todos sus recorren la misma distancia con cada paso (la misma longitud de onda).

Los movimientos de la luz colimada también pueden compararse con los de las coristas que tomamos como ejemplo en la figura 95, pues todos sus se desplazan en la misma dirección. Entre los distintos tipos de emisores láser que existen, se cuentan los de gas y los de estado sólido. De este último tipo son los que se emplean en reproductores de discos compactos; se trata de un diodo (semiconductor), hecho de (GaAl) As, que emite una luz de 780 nm (nanómetros, 10-9 metros). La luz emitida por este diodo tiene una coloración rojiza; y aunque puede ser observada, tenga mucho cuidado porque, como es colimada y coherente, su intensidad es peligrosa para la vista. Cuando tenga que ver esta luz, que sea a una distancia mínima de 30 cm del dispositivo óptico y nunca por más de un segundo.

Figura 96 Los rayos llevan la misma dirección

Luz colimada Propiedad de todos los rayos de un haz lumínico, cuando llevan la misma dirección; o sea, no se dispersan (figura 96).

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La longitud de onda escogida para la luz emitida por el diodo láser, está directamente relacionada con las dimensiones de los huecos (pits) que se definieron para la grabación en el disco maestro de vidrio (figura 86) y, por consiguiente, con las dimensiones de las protuberancias del CD.

Definiciones preliminares de “óptica” En el dispositivo óptico de lectura, el sistema de prismas y lentes es la parte que más variaciones ha sufrido (figura 90). Desde que Sony lanzó al mercado su primer reproductor de CD (el modelo CDP-101) hasta nuestros días, se han diseñado diversos modelos de dispositivos ópticos; y en una u otra forma, éstos muestran variaciones en el sistema de prismas y lentes. A pesar de ello, cualquiera que sea el tipo de sistema de prismas y lentes, el haz lumínico sufre los mismos efectos generales: difracción, colimación, enfoque, reflexión, refracción y elongación transversal. Por su parte, los dispositivos ópticos de lectura de los primeros reproductores de discos compactos sometían al haz lumínico a dos efectos adicionales: polarización y rotación de 90 grados. A continuación estudiaremos en qué consisten todos estos efectos.

Difracción Si tomamos en cuenta que la luz viaja en forma de ondas, podemos decir que se trata de un fenómeno semejante al que definimos para el sonido (subtema “Propagación del sonido”, segunda parte de este artículo). La difracción es la propiedad que tiene la luz de rodear las esquinas y obstáculos que encuentre a su paso (figura 97). Las líneas que marcan la presencia de la luz indican los puntos donde cierta componente de esta misma tiene valor máximo. Llamaremos campo eléctrico a esta componente. Los valores máximos del campo eléctrico pueden ser negativos y positivos. En la figura 97 se puede observar que los puntos en que el campo eléctrico es máximo positivo, se marcan como arcos de líneas continuas; y los puntos en que el campo eléctrico es máximo negativo, se marcan como arcos de líneas discontinuas.

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No es nuestro propósito desarrollar aquí la teoría de la radiación lumínica, pues es un tema bastante complicado. Sin embargo, para fines prácticos, asuma que el campo eléctrico es como la presión que mencionamos al estudiar el sonido. Las líneas de campo eléctrico máximo se desplazan con el tiempo en la dirección indicada por las flechas (figura 97). Note que al llegar a la esquina, parte de la luz dobla su dirección. Y como en el sonido, mientras mayor sea la frecuencia, menor será el grado de cambio de esta dirección. La difracción de la luz incluye la posibilidad de pasar y dar vuelta a obstáculos más complicados. Por ejemplo, considere el paso de la luz por las aberturas que se muestran en la figura 98. Cuando la luz pasa a través de cada abertura, las líneas de campo eléctrico máximo tienden a formar círculos; y los puntos en donde estos círculos se cruzan, son puntos de suma de campo. La suma de dos campos del mismo signo produce un campo mayor, positivo o negativo (según el caso); y por el contrario, la suma de dos campos de signo opuesto produce un campo menor. De acuerdo con lo que se ejemplifica en la figura 98, esto quiere decir que el campo eléctrico disminuye en los puntos donde se cruzan las líneas discontinuas con las continuas; y donde se cruzan las líneas del mismo tipo, el campo eléctrico aumenta. El resultado final de este fenómeno es la formación de varios haces de luz, llamados haz principal y haces primarios (izquierdo y derecho); también pueden formarse haces secundarios, terciarios, cuaternarios, etc., aun-

Figura 97

Fuente de luz

Cambio de dirección

13

de difracción (una estructura compuesta por múltiples aberturas, según vemos en la figura 99). Dicha rejilla produce un patrón de haces semejantes a los mostrados en esta misma figura. Observe que para la rejilla de difracción se forman más haces de los que se obtienen con el arreglo mostrado en la figura 98. Tal como ya se dijo, el número de haces depende de la longitud de onda de la luz, de la cantidad y medidas de las aberturas y del espaciamiento entre éstas. En el dispositivo óptico de lectura, según veremos, sólo se utiliza el haz principal y los dos haces primarios (izquierdo y derecho).

Figura 98 Haz principal Zona de oscuridad

Zona de oscuridad

Haz primario derecho

Longitud de onda

Haz primario izquierdo

Vista superior

Haz de luz láser

Colimación Obstáculo con dos aberturas

La colimación de la luz es el redireccionamiento de rayos que se separan. Después de la colimación, los haces viajan siguiendo direcciones paralelas. En la unidad óptica de lectura, la colimación de la luz se hace por medio de dos lentes biconvexas (figura 100).

que para ello tendríamos que cambiar algunas de las dimensiones de la figura 98 (por ejemplo, empleando una longitud de onda menor). El más fuerte de los haces formados es el haz principal y, a medida que se alejan de éste, los demás haces van disminuyendo de intensidad. En la unidad óptica de lectura, la luz procedente del láser se hace pasar a través de la rejilla

Figura 100 Colimación de la luz

Los rayos viajan paralelos

Los rayos se separan

Fuente de luz

Figura 99

Lentes biconvexas

ario

izq

rio

de

r.

ario d er.

da un ec zs Ha

.

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.

Enfoque io

ar

Ha

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rio

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zc

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Haz prim

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Ha

zt

i rio da un ec zs Ha

Ha

Haz princiapl

Difracción de la luz al pasar por un sistema de múltiples aberturas

z

ci ter Ha

zc

r. de

ter ua

na

Rejilla de difracción

Haz de luz láser

14

rio

r. de

Es el efecto de hacer que la imagen recogida por una lente se proyecte con claridad en una pantalla, en una película, etc. Para ser más específicos, podemos decir que el enfoque es el proceso mediante el cual se hace converger en un punto a los rayos lumínicos que viajaban separados. Por ejemplo, cuando dejamos pasar la luz del sol a través de una lupa haciendo que los haces converjan en un punto, en donde se concentrará la intensidad que traían los rayos por separado (figura 101).

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Figura 101

Figura 103 Reflexión y refracción de la luz Enfoque de la luz

Vidrio transparente

ulo Ang nte e d i c in

Angu refle lo xión

Angulo de refracción

Reflexión y refracción La reflexión es el más común de los fenómenos de la luz. Cuando la luz incide sobre una superficie adecuadamente pulida, se refleja con un ángulo igual al ángulo de incidencia (figura 102). Figura 102 Reflexión de la luz en una superficie plana

ul o Ang ente d inci

An refle gulo xión

La luz transmitida se desplazará dentro del material en dirección distinta de aquella con la que entró; o sea que sufre el fenómeno de refracción, semejante al que describimos para el sonido (subtema “Propagación del sonido”, segunda parte de este artículo). Ejemplo de superficies de este tipo son los llamados espejos de vigilancia, que se usan comúnmente en laboratorios psicológicos, en la identificación de criminales (como en las películas detectivescas), etc. (figura 104). Los individuos que están en el cuarto iluminado no pueden ver a los que están dentro del cuarto oscuro porque la luz reflejada les obstruye la visión; por el contrario, los individuos que están dentro del cuarto oscuro sí pue-

Espejo

Figura 104

De manera similar a lo que sucede con el sonido (según explicamos en el subtema “Propagación del sonido”, en la segunda parte de este artículo), la proporción de luz reflejada puede variar dependiendo del ángulo con que llegue a cierta superficie y del tipo que sea ésta. Un espejo es un tipo particular de superficie que refleja prácticamente toda la luz que recibe (figura 102). Existen otras superficies, más generales, en las que la proporción de la luz reflejada es menor (figura 103). La luz que no se refleja puede ser absorbida o transmitida, o ambas cosas; si es absorbida se convierte en calor, y si es transmitida pasa a través del material.

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¿Quien estará al otro lado del espejo?

Espero que no me hayan reconocido...

¡Ese fue!!!

¿Está segura?

Cuarto semioscuro Espejo de observación

15

Figura 105

Figura 107 Descomposición de la luz en planos

Elongación transversal Sistema de elongación Haz de luz elongado Haz cónico de luz

Sección transversal circular

Sección transversal elíptica

den ver a los que están en el cuarto iluminado, gracias a que parte de la luz logra pasar a través del espejo.

Haces compuestos por rayos agrupados en planos horizontales

Elongación transversal Efecto óptico que consiste en el alargamiento de la sección transversal de un haz lumínico (figura 105). En el dispositivo óptico de lectura, la elongación transversal de la luz se realiza en una lente cilíndrica. En este dispositivo, el haz de luz que llega a la lente cilíndrica es cónico; pero para facilitar la explicación, considere que el haz lumínico de entrada es piramidal, con sección transversal cuadrada (figura 106). Suponga, además, que el haz cuadrado está compuesto de secciones planas horizontales y verticales (figura 107). Para analizar el efecto sufrido por las secciones horizontales, observe la lente cilíndrica desde arriba (figura 108). Note que debido a la for-

Haces compuestos por rayos agrupados en planos verticales

ma convexa del lado de salida de la lente, las secciones planas horizontales de luz adelantan su punto de convergencia. Para analizar el efecto sufrido por las secciones planas verticales, observe la lente cilíndrica desde uno de sus lados (figura 109). Observando desde tal punto, nos daremos cuenta que las secciones planas verticales cruzan la lente sin sufrir cambio de dirección (es como si pasaran a través de un vidrio plano). Al integrar los efectos sufridos por las secciones planas horizontales y las secciones planas verticales, obtendremos la forma completa tridimensional de este efecto (figura 110). Figura 108

Figura 106 Haz lumínico piramidal incidiendo en una lente cilíndrica Haz piramidal

Cambios de dirección de los haces planos horizontales de luz al pasar por la lente cilíndrica

Lente cilíndrica

Haz de luz

Sección transversal cuadrada

16

Punto de convergencia

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Figura 109 Paso sin cambio de dirección de los haces de luz plana vertical que inciden en la lente cilíndrica

rrección de enfoque que eventualmente habrá que hacer.

Polarización lineal

Haz de luz

Punto de convergencia

Cuando cambia el ángulo de inclinación de entrada del haz piramidal, cambia la posición y la forma del volumen de iluminación (figura 110). Este efecto se ilustra en la figura 111. La distancia entre la lente cilíndrica y el volumen de iluminación es mayor en la figura B que en la figura A, debido a que, en ésta, la inclinación del haz piramidal es mayor que la inclinación del mismo mostrada en aquélla. Esta propiedad es aplicada en la medición de la posición de enfoque, la cual se necesita para determinar la co-

Cuando hicimos referencia a la difracción, señalamos que el campo eléctrico es una de las componentes de la luz; la otra componente es el campo magnético. Si un rayo de luz viaja en la dirección mostrada en la figura 112, tanto el campo eléctrico como el campo magnético estarán orientados perpendicularmente con respecto a la misma; además, este último también quedará en posición perpendicular con respecto a la orientación del campo eléctrico. Un haz de luz está compuesto por rayos, cuya dirección es aproximadamente la misma (figura 113). Los campos eléctricos y magnéticos de to-

Figura 111 Cambio de la posición del volumen de iluminación dependiente del ángulo de inclinación del haz de luz piramidal.

A Angulo de inclinación Forma que tendría el haz lumínico si no pasara por la lente cilíndrica.

Figura 110

Volumen de iluminación

Formación del volumen de iluminación por el paso de un haz de luz piramidal a través de una lente cilíndrica

Distancia desde la lente hasta el volumen de iluminación

Lente cilíndrica

B Angulo de inclinación AMPLIACION Sección Transversal cuadrada

Volumen de iluminación

Forma que tendría el haz lumínico si no pasara por la lente cilíndrica Volumen de iluminación

El volumen de iluminación se desplaza hacia adelante o hacia atrás, dependiendo del ángulo de inclinación del haz piramidal

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Distancia desde la lente hasta el volumen de iluminación

17

Figura 112

Figura 114

Componentes eléctricas y magnéticas de un rayo de luz

Rayos de luz polarizada Los campos eléctricos tienen la misma dirección y sentido. Los campos magnéticos tenen la misma dirección y sentido. Campo eléctrico

Campo eléctrico

Rayo de luz

90˚ 90˚

90˚ 90˚ 90˚

90˚

Campo magnético

Campo magnético

dos los rayos son perpendiculares a la dirección del haz, pero no necesariamente tienen la misma orientación. Cuando dos o más rayos tienen sus campos eléctricos o magnéticos con el mismo ángulo de orientación, se dice que están polarizados linealmente (figura 114). Ciertos materiales tienen la particularidad de atenuar selectivamente la luz cuando ésta los atraviesa. La selección se hace de acuerdo con

Figura 113 Situación típica de los rayos contenidos en un haz de luz Campo eléctrico 90˚90˚ 90˚

Campo magnético Campo eléctrico

90˚ Haz de luz

90˚

Campo magnético

90˚

90˚ Campo magnético

18

Campo magnético

Rayos de luz polarizados

Campo eléctrico

90˚ 90˚ 90˚

Campo magnético

los ángulos de orientación de sus campos eléctricos y magnéticos. Un ejemplo de estos materiales lo tenemos en las lentes Polaroid; cuando la luz incide en este material, los rayos que tienen la misma orientación de cierto ángulo pasan sin ser atenuados apreciablemente. Este efecto se muestra en la figura 115, en donde se observa que los rayos A y C pasan sin atenuarse y que los rayos B y D se atenúan. Al ángulo (orientación) que traen los rayos A y C lo llamaremos ángulo de polarización del material, puesto que pasan sin atenuarse. La atenuación total (o sea, cuando el rayo no atraviesa) se produce cuando la orientación del rayo difiere 900 con respecto al ángulo de polarización del material. El fenómeno que se describe en la figura 115 nos permite concluir que “la polarización lineal de la luz consiste en la selección de los rayos cuyas orientaciones estén próximas al ángulo de polarización del material que se emplee para lograr este efecto”. A la luz que se obtiene por este procedimiento la llamaremos luz polarizada. Mas cabe señalar que en vista de que también existe la llamada polarización circular (tema que no trataremos en este artículo), específicamente deberíamos denominarla luz polarizada linealmente.

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Figura 115

Figura 116

Polarización de la luz al pasar a través de un filtro Polaroid: Los rayos A y C pasan sin atenuarse. Los rayos B y D se atenuan al pasar. Note que sus campos eléctricos y magnéticos son más pequeños.

Disminución de la intensidad de la luz al pasar por un filtro Polaroid

A

Lente Polaroid

Campo eléctrico

Campo eléctrico

La intensidad de la luz que pasa es igual a la mitad de la intensidad de la luz que entra. Campo magnético

Campo magnético

B Campo eléctrico

Campo eléctrico

Campo magnético

Campo magnético

C

D

Campo eléctrico

Campo eléctrico

Campo magnético

Campo magnético

Campo eléctrico

Campo eléctrico

Campo magnético

Campo magnético

Filtro Polaroid

Para finalizar este apartado, debemos agregar que si un haz de luz está compuesto por rayos con orientaciones en todos los ángulos, uniformemente distribuidos, la intensidad de la luz que pase a través de un material polarizante (un filtro Polaroid, por ejemplo) será igual a la mitad de la intensidad de la luz que haya entrado (figura 116).

Rotación de 90 grados Efecto de la luz cuando, en un viaje de ida y vuelta, atraviesa ciertos cristales llamados cristales anisotrópicos (por ejemplo, cuarzo). Consiste en que los campos magnéticos y eléctricos que componen a los rayos de luz hacen un giro de 90 grados. Para lograr este efecto en los reproductores de CD, se emplea un arreglo como el que vemos en la figura 117. Este método implica el uso de

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una lámina cristalina llamada placa de 1/4 de longitud de onda y de una superficie reflectora. Según veremos en el subtema siguiente (“Sistema de prismas y lentes”), la superficie reflectora es el lado de lectura del disco compacto. Y hay que señalar que el nombre placa de 1/4 de longitud de onda no tiene nada que ver con el espesor del cristal, sino con el efecto que describiremos a continuación. Para comprenderlo mejor, el efecto de rotación puede ser descrito con base en dos momentos: cuando la luz se dirige hacia el espejo (figura 117A), y cuando la luz es reflejada en él (figura 117B): 1. Cuando la luz polarizada linealmente se dirige hacia el espejo, primero pasa por la placa de 1/4 de longitud de onda y ésta convierte la polarización lineal en polarización circular. Si bien no es necesario dar más detalles de este nuevo tipo de polarización, podemos decir que cada rayo de luz es descompuesto en dos rayos girados 90 grados entre sí y desfasados 90 grados en tiempo y espacio; de hecho, se trata de un rayo cuya orientación cambia constantemente. Un desfasamiento de 90 grados en el espacio, equivale a un desplazamiento de 1/4 de longitud de onda. 2. Cuando la luz es reflejada, nuevamente pasa por la placa de 1/4 de longitud de onda; y ésta reconvierte la polarización circular en polarización lineal; no obstante, los campos eléctricos y magnéticos de los rayos resultantes estarán girados 90 grados con respecto a los rayos originales.

19

Figura 117 Paso de la luz a través de la placa de 1/4 de longitud de onda: A Haz incidente Luz polarizada linealmente

Luz dirigiéndose hacia el espejo

Campo eléctrico Campo magnético

Luz polarizada circularmente

Campo eléctrico Campo magnético Placa de 1/4 de longitud de onda

B Haz reflejado

Campo eléctrico Campo magnético Campo magnético

Luz reflejada del espejo

Espejo

Luz polarizada circularmente

Campo eléctrico

Luz polarizada linealmente

Sistema de prismas y lentes Según dijimos al principio del subtema “Definiciones preliminares de óptica”, existen diversos tipos de dispositivos de lectura óptica, los cuales varían principalmente en el arreglo de su sistema de prismas y lentes. Entre esa gran variedad de dispositivos de lectura óptica, hemos elegido para nuestro estudio al TOP (T-type Optical Pick-up) y al FOP (Flat type Optical Pick-up).

A continuación estudiaremos la forma en que la luz atraviesa todas estas partes, excepto la del convertidor fotoeléctrico (que será descrita en el subtema llamado precisamente “Convertidor fotoeléctrico”). En la figura 119 se muestra el diagrama esquemático del camino que sigue el haz al atravesar el TOP. Cuando el haz de luz producido por el diodo láser pasa por la rejilla de difracción, se difracta y entonces se descompone en varios haces; de éstos, sólo se aprovechan el haz etnemra principal y los dos haces primarios (ver nuevamente subtema “Definiciones preliminares de óptica”); pero de aquí en adelante sólo mencionaremos al haz principal, porque todo lo que expliquemos sobre él es igualmente aplicable a los haces primarios. El haz principal está compuesto por rayos que tienden a separarse, según se muestra en la figura 120:

Figura 118 Eje de giro Lente del objetivo Dispositivo de 2 ejes

Imán

TOP En la figura 118 se muestra la estructura básica de este dispositivo. Note su forma característica de T. Este dispositivo se empleó en los primeros reproductores de discos compactos que Sony lanzó al mercado (en el CDP-101, por ejemplo). En él se identifican ocho partes principales: diodo láser, rejilla de difracción, prisma de polarización, lente colimadora, placa de 1/4 longitud de onda, objetivo, lente cilíndrica y detector fotoeléctrico.

Placa de 1/4 de onda

Prisma polarizador (prisma de Nicol)

Rejilla difractora

Lente colimadora Lente cilíndrica

Detector (fotodiodos)

Diodo láser

20

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Figura 119

Disco Objetivo

Placa de 1/4 de onda

Lente colimadora Lente cilíndrica

Fotodiodos detectores del haz principal y de los haces primarios

Prisma polarizador Rejilla de difracción Diodo láser

1. Los rayos del haz principal son filtrados en el prisma de polarización, y entonces sólo pasa la mitad de la luz aproximadamente (figura 119). 2. Después de este filtrado, los rayos de luz polarizada resultantes mantienen la misma dirección que tenían al momento de entrar en el prisma; o sea, siguen separándose entre sí. 3. Los rayos son colimados en la lente colimadora, y luego llegan a la placa de 1/4 de longi-

tud de onda; aquí, la polarización de la luz cambia de lineal a circular. 4. Los rayos siguen hacia el objetivo, para ser concentrados en un punto sobre la pista del disco. 5. Para controlar la posición vertical y lateral del objetivo, éste va montado en un mecanismo al que se denomina dispositivo de dos ejes (cuya operación analizaremos en el subtema llamado precisamente “El dispositivo de dos ejes”). 6. La luz que se refleja en el disco regresa por el mismo camino, atravesando el objetivo y llegando a la placa de 1/4 de longitud de onda (figura 119). En esta placa, la polarización de la luz se reconvierte en lineal, pero con 90 grados de rotación. 7. En su viaje hacia la lente colimadora, la luz reflejada se aproxima al prisma de polarización; pero no lo atraviesa, porque –como señalamos en el paso anterior– ha girado 90 grados; más bien es reflejada hacia la lente cilíndrica. 8. Al llegar a la lente cilíndrica, el haz sufre la elongación transversal descrita en el subtema “Definiciones preliminares de óptica”. 9. La forma transversal que el haz adquiere al pasar por la lente cilíndrica, depende de la posición del objetivo. Esta propiedad permite medir la distancia focal, para controlar la posición del objetivo (aspecto que veremos en el subtema “Convertidor fotoeléctrico”).

Figura 120

o der.

Figura 121

rimari

Estructura del FOP Rejilla de difracción Diodo láser

Haz p

Haz principal

prim Haz

ario

izq.

Haz principal y haces primarios izquierdo y derecho: Los haces están compuestos por rayos que tienden a separarse.

Prisma semiespejo Lente colimadora Objetivo

Rejilla de difracción

Foto diodos detectores

Lente cilíndrica Prisma espejo Eje

Dispositivo de dos ejes

Haz de luz láser

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21

Figura 122 Diagrama esquemático del FOP Disco

Diodo láser

Rejilla de difracción Objetivo

Prisma semiespejo Lente cilíndrica Lente colimadora Fotodiodos detectores

FOP En la figura 121 se muestra la estructura básica de este dispositivo, cuyo tamaño más reducido y forma aplanada permitieron la fabricación de reproductores de discos compactos portátiles (con su modelo D-50, Sony fue la primera compañía en lanzar al mercado este tipo de aparatos). Y como sabemos, el advenimiento de los modelos portátiles fue el factor detonante de las altas ventas de los reproductores de discos compactos. En el FOP se identifican ocho partes principales: diodo láser, rejilla de difracción, prisma semiespejo, lente colimadora, prisma espejo, objetivo, lente cilíndrica y fotodiodos detectores. En la figura 122 se muestra el diagrama esquemático de la trayectoria que sigue el haz principal a través del FOP. Note que el prisma de polarización empleado en el TOP se ha sustituido por un prisma semiespejo, y la placa de 1/4 de longitud de onda por un prisma espejo. Al pasar por las demás partes del FOP, la luz experimenta casi los mismos efectos que, en nueve pasos, describimos en el apartado “TOP”. La única variante significativa que presenta el FOP, es que, con la acción del prisma espejo (figura 121), la disposición vertical que el dispositivo óptico tiene en el TOP, se vuelve horizontal: 1. Cuando la luz procedente de la rejilla de difracción llega al prisma semiespejo (figura 122), una mitad de ella es reflejada y se pier-

22

Prisma espejo

de; su otra mitad atraviesa el material, para dirigirse hacia la lente de colimación. 2. Cuando la luz retorna del disco (figura 122), sucede otra reducción: una mitad de la luz se reflejará hacia la lente cilíndrica, y la otra se perderá. 3. Como resultado de tales reducciones, a la lente cilíndrica sólo llega la cuarta parte de la luz proveniente de la rejilla de difracción. Este tipo de arreglo, en el que únicamente se aprovecha la cuarta parte de la luz láser, se volvió funcional gracias al desarrollo e incorporación de fotodiodos detectores más sensibles.

Operación básica del fotodiodo Antes de describir la operación del convertidor fotoeléctrico (lo cual haremos en el subtema siguiente), hagamos un paréntesis y repasemos

Figura 123 VCC = 5V Fotodiodo

+ R Corriente inversa

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Figura 124 Curva característica corriente VS voltaje del fotodiodo Corriente

IR Zona de corriente constante

Voltaje

La corriente l R aumenta cuando se incrementa la intensidad de la iluminación del diodo.

primero el principio de operación de los elementos básicos con que es construido: los fotodiodos. En la figura 123 se muestra el circuito básico de polarización de un fotodiodo, mismo que está conectado en forma inversa. Y aunque pudiéramos pensar que un diodo normal no conduce cuando se encuentra conectado de esta forma, en el fotodiodo existe una corriente llamada corriente inversa que es del orden de los nanoamperios (10-9 amperios) y depende de la luz que este mismo elemento esté recibiendo. Mientras más luz se reciba, mayor será la corriente inversa y, por consiguiente, mayor será el voltaje que se genere entre las terminales de la resistencia (figura 123). Como cualquier diodo, los fotodiodos tienen una curva característica (figura 124). Dentro de la región sombreada, el valor de la corriente es Figura 125

casi independiente de las variaciones de voltaje; y ahí mismo, la corriente puede ser alterada sólo por las variaciones de la luz incidente. Esta es la región que se utiliza al trabajar con fotodiodos. La magnitud de la corriente inversa en la región de trabajo del fotodiodo, depende linealmente de la intensidad de la luz recibida (figura 125). Cuando no se recibe luz, persiste una corriente inversa llamada corriente de oscuridad (figura 125). La razón de crecimiento –o pendiente– de la recta se denomina sensitividad (figura 125). La sensitividad indica qué tan inclinada está la recta; a mayor sensitividad, mayor inclinación. Los fotodiodos empleados en los convertidores fotoeléctricos de los reproductores de discos compactos tienen una corriente de oscuridad y una sensitividad de alrededor de 4nA (nanoamperios) y 0.5 AW (amperios/watt), respectivamente. En la figura 126 se muestra el circuito de conversión fotoeléctrica que más se emplea en los reproductores de discos compactos. Ahí, las variaciones de luz que llegan al fotodiodo son convertidas en variaciones de corriente; y éstas, a su vez, son convertidas en variaciones de voltaje por el amplificador operacional (OPAMP). El circuito que convierte la corriente en voltaje se conoce como convertidor I-V. Podemos decir que la ganancia (grado de amplificación) depende del valor de la resistencia de retroalimentación RF (en inglés ). Un aumento en el tamaño de la resistencia de

Figura 126

Gráfica de corriente VS potencia lumínica típica de un fotodiodo

Circuito de conversión fotoeléctrica típico VCC = 5V

lR (nA)

Fotodiodo Corriente de oscuridad

Luz

RF

Sensitividad -

Corriente P (mW) lR : Corriente inversa P : Potencia lumínica = Intensidad x Area del fotodiodo

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+

+ Voltaje

Convertidor I-V

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retroalimentación se traduce en un aumento en el voltaje que se obtiene en la salida.

Convertidor fotoeléctrico El convertidor fotoeléctrico empleado en los dispositivos de lectura es una estructura compuesta por seis fotodiodos (figura 127). Los fotodiodos A, B, C y D son los llamados detectores de foco, con los que se obtiene la señal eléctrica correspondiente a las variaciones lumínicas de los datos leídos y, además, se determina la distancia entre el objetivo y el disco (cálculo necesario para saber qué tanta corrección de enfoque habrá que hacer). Estos fotodiodos miden la luz proveniente del haz principal. Los fotodiodos E y F son los detectores de seguimiento (en inglés tracking); miden la luz que proviene de los dos haces primarios, para hacer el seguimiento de las pistas. Enseguida describiremos la operación de los detectores.

Detectores de foco La luz que llega a los detectores de foco, ilumina a éstos con la forma de la sección transversal del haz que proviene de la lente cilíndrica. El haz que llega a ésta, tiene forma cónica; mas para simplificar, asuma que se trata de un haz piramidal (figura 128). Como sabemos, la posición y la forma del volumen de iluminación dependen del ángulo con que entra el haz lumínico (figura 111). Y como este ángulo depende de la distancia de enfoque (distancia entre el objetivo y el disco), cuando ésta cambia la posición y la forma del volumen de iluminación también se modifican (figura 128). Cuando el volumen de iluminación es alcanzado por los detectores de foco, se origina toda una gama de zonas iluminadas (secciones transversales del propio volumen de iluminación). Debido a que la forma y el tamaño de la zona iluminada cambian de acuerdo con la distancia de enfoque, también se modifica la cantidad de luz recibida por los fotodiodos y, en consecuencia, la corriente inversa de la conversión fotoeléctrica:

24

Figura 127 Fotodiodos detectores La luz proveniente del haz principal llega aquí

Detector de seguimiento

Detector de seguimiento E

A

B

D

C

Detectores del foco

La luz proveniente de los haces primarios llega aquí

1. Según la condición mostrada en la figura 128B, los detectores A y C, juntos, reciben más luz que los detectores B y D (juntos también). De modo que si sumáramos las corrientes de los detectores Ay B, y luego restáramos este resultado a la suma de las corrientes de los detectores B y D, el valor de esta operación sería un número positivo. Dicho resultado positivo, indica que el objetivo está fuera de foco (a menos de la distancia de enfoque requerida). 2. Según la condición mostrada en la figura 128C, los detectores A y C, juntos, reciben la misma cantidad de luz que los detectores B y D (juntos). Si sumáramos las corrientes de los detectores A y C y restáramos este resultado a la suma de las corrientes de los detectores B y D, el valor de esta operación sería de cero. Dicho resultado, indica que el objetivo está enfocado correctamente. Además, en esta condición, el haz principal que incide sobre la pista tiene un diámetro aproximado de 2 mm. 3. Según la condición mostrada en la figura 128D, los detectores A y C, juntos, reciben menos luz que los detectores B y D (juntos también). Si sumáramos las corrientes de los detectores A y C y restáramos este resultado a la suma de las corrientes de los detectores B y D, el valor de esta operación sería un número negativo. Dicho resultado, indica que el objetivo está fuera de foco (a una distancia superior a la distancia de enfoque requerida).

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Figura 128 Variación de la forma y área de la zona iluminada en el fotodetector, según varía la distancia entre el disco y la lente objetivo ángulo

D

Disco

A B C

Zona iluminada

A

A

B

D

C

Lente objetivo muy cerca

Detectores (A + C) - (B + D) = Núm. positivo muy pequeño Lente cilíndrica

Disco

La forma y orientación del área iluminada varía al cambiar el ángulo

ángulo

D

Lente objetivo cerca

A

C

B Zona iluminada

A

B

D

C

B Detectores (A+C) - (B+D) = Núm. positivo

Disco

Lente cilíndrica

A ángulo

Lente objetivo en posición correcta

D B C Zona iluminada

C

A

B

D

C

Detectores (A+C) - (B+D) = 0 Lente cilíndrica

Disco

A D ángulo

B C Zona iluminada

A

B

D

C

D Detectores

Lente objetivo lejos

(A+C) - (B+D) = Núm. negativo Lente cilíndrica A

Disco

D ángulo

B C

E Detectores

A

B

D

C

(A+C) - (B+D) = Núm. negativo muy pequeño

Lente objetivo muy lejos

Lente cilíndrica

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Vcc = 5V

Figura 129

A

C

B

D

Fotodiodos detectores

Señal lumínica Señal de corriente

(B+D) a

+

(A+C) + (B+D)

c l - V2

Convertidores de corriente a voltaje

AMP 1 e

RF - EFM

+

b

+

l - V1

d (A+C)

AMP 2 (restador) -

FE (error de foco)

+ (A+C) - (B+D)

4. Las condiciones mostradas en las figuras 128A y 128B son extremas. Las zonas iluminadas correspondientes se elongan tanto, que se convierten en una línea. Como acabamos de ver, las sumas y restas de las corrientes de los detectores A, B, C y D nos permiten saber cuál es el error correspondiente a la posición del objetivo (información que es aprovechada por el servocircuito de control de enfoque). Y conforme a lo dicho, de estos detectores se obtienen las variaciones que corresponden a la señal EFMI contenida en las protuberancias del disco. En la figura 129 se muestra el circuito básico que los reproductores de discos compactos emplean para hacer la conversión fotoeléctrica de las variaciones de luz, ocasionadas por las transiciones de espejo a protuberancia y viceversa. Las corrientes generadas en los detectores A y C se suman en el punto de conexión “b” y entran al convertidor I-V 1. Igualmente, las corrientes generadas en los detectores B y D se suman en el punto de conexión “a” y entran al convertidor I–V2. Las señales de voltaje que se obtienen en las salidas de los convertidores (A + C en I–

26

V1 y B + D en I–V2), se suman en el punto de conexión “e” y entran al bloque de amplificación Amp1. Y la señal que se obtiene en la salida de éste (A + B + C + D), es precisamente la señal RFEFM que ya mencionamos en la figura 92. Las señales A + C y B + D procedentes de los convertidores I-V también llegan al circuito de resta AMP2, en donde se obtiene la señal (A + C) – (B + D). Esta es la señal de error de foco (FE o Focus Error), que será empleada en la corrección de la posición del objetivo. Figura 130 Patrón visual: RF

0.8 a 1.6 V Forma de diamante

Volt / Div : 200 mV Tiempo / Div : 500 ns

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Mediante osciloscopio, podemos ver que la señal RF–EFM genera un patrón de trazos característico llamado patrón visual o, en inglés, eye patern (figura 130). En este patrón, generado por la superposición de los trazos correspondientes a periodos sucesivos de barrido horizontal del osciloscopio, se identifican formas romboidales llamadas formas de diamante.

Figura 131 Forma en que inciden sobre el disco el haz principal y los haces primarios Espejo Pistas

Detectores de seguimiento El recorrido de los dos haces primarios es aproximadamente el mismo que sigue el haz principal; las únicas diferencias están en los puntos de convergencia, en el disco y en los fotodiodos detectores (figura 131). La luz del haz principal debe reflejarse desde las pistas y dirigirse hacia los detectores de foco A, B, C y D, mientras que la luz de los haces primarios debe reflejarse desde los espacios de espejo que están entre las pistas y dirigirse hacia los detectores de seguimiento E y F. La señal de error de seguimiento (TE, por Tracking Error), empleada para controlar el seguimiento de las pistas, se obtiene restando las señales provenientes de los detectores E y F. Existen cuatro condiciones fundamentales en que pueden encontrarse los haces primarios, según se indica en la figura 132:

F

E

Haz primario

A

B

D

C

Haz primario

Haz principal

cia el detector E será mayor que el promedio de intensidad de la luz reflejada hacia el detector F; y de esto se deduce que si a la señal captada en el detector E le restáramos la señal captada en el detector F, se obtendría una señal que en promedio es positiva. 2. En la situación B, una parte de la zona iluminada del detector E se halla constantemente sobre espejo y la otra sobre la pista. Y lo mismo aplica para las dos partes del detector F. Por lo tanto, el promedio de intensidad de la

1. En la situación A, la zona iluminada que corresponde al detector E se halla constantemente sobre espejo y la zona que corresponde al detector F está sobre la pista; por lo tanto, el promedio de intensidad de la luz reflejada ha-

luz reflejada hacia el detector E será igual al promedio de intensidad de la luz reflejada ha-

Figura 132 Situaciones básicas de incidencia de los haces respecto a las pistas

F

E

A

Haz principal

E-F: valor positivo

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F

F Haz principal

E

B E-F: 0

Haz principal

E Haz principal

C E-F: valor negativo

E

D E-F: 0

27

Dispositivos de dos ejes Movimiento vertical de enfoque Bobina de seguimiento Lente objetivo

Bobina de foco Movimiento lateral de seguimiento

to vertical de enfoque y movimiento lateral de seguimiento de pistas. El movimiento vertical es controlado por la señal de corriente de error de foco (FE), y el lateral por la señal de corriente de error de seguimiento (TE). Para realizar ambos movimientos, se aplica el mismo efecto de inducción electromagnética que describimos a continuación.

en

te

Figura 134 rri

A

B

Fuerza

El dispositivo de dos ejes

co rri

en te

Por otra parte, cabe mencionar que la resta de las señales correspondientes a los detectores E y F permite determinar el grado de error de seguimiento de las pistas. Y esta información es aprovechada por el servocircuito de control de seguimiento.

Figura 133

co

cia el detector F. De esto se deduce que si a la señal captada en el detector E le restáramos la señal captada en el detector F, obtendríamos una señal que en promedio es nula. Esta es la situación correcta, y hay que mantenerla. 3. En la situación C, la zona iluminada que corresponde al detector E se halla sobre la pista y la zona que corresponde al detector F está constantemente sobre espejo. Por lo tanto, el promedio de intensidad de luz reflejada hacia el detector E será menor que el promedio de intensidad de la luz reflejada hacia el detector F; y de esto se deduce que si a la señal captada en el detector E le restáramos la señal captada en el detector F, obtendríamos una señal que en promedio es negativa. 4. En la situación D, los tres haces, incluso el haz principal, están constantemente sobre espejo. Por lo tanto, el promedio de intensidad de la luz reflejada hacia el detector E será igual al promedio de intensidad de la luz reflejada hacia el detector F; y de esto se deduce que si a la señal captada en el detector E le restáramos la señal captada en el detector F, obtendríamos una señal que en promedio es nula. Durante la reproducción de un CD, esta cuarta situación es anómala. Puesto que aquí la señal RF-EFM no varía (el haz principal cae sobre espejo constantemente), el servocircuito de seguimiento debe ser capaz de rechazarla cuando se presente.

90˚ 90˚

En el subtema “Sistema de prismas y lentes”, dijimos que el objetivo está suspendido en una estructura mecánica llamada dispositivo de dos ejes (figura 133). Pues bien, este dispositivo es capaz de realizar dos movimientos: movimien-

28

S conductor

90˚ N

S

N 90˚

Fuerza

conductor

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Pistas

D ir

gir

od

e cc

el d

ió n d e

is c o

Los datos en un CD están grabados en la secuencia de pits, los cuales se recorren secuencialmente en espiral

Pistas

Efecto de inducción electromagnética Cuando una corriente pasa por un conductor dispuesto entre los polos de un imán, este efecto origina una fuerza (figura 134). Cuando la corriente circula en alguna de las direcciones mostradas en los casos A y B, el campo magnético de los imanes genera una fuerza perpendicular a la dirección del conductor y a la línea trazada de un polo a otro del imán. El sentido de esta fuerza, ya sea para arriba o para abajo, depende

e nd c ió co c e dis el

Dire don cción de s apar e em uev nte ha ci e la Adentro pist a a

Afuera

d

Pistas

Lente objetivo

Cuando el disco gira, las vueltas (pistas) parecen moverse hacia afuera

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Figura 137

Pistas

gir o

Ilusión del alejamiento que experimentaría un observador que pudiera ver la pista cuando el disco gira

Di r

Figura 136

del sentido de la corriente y de la polaridad (cuál es norte y cuál es sur) de los polos. Observe que cuando la corriente se acerca a nosotros (caso A), la fuerza jala al conductor hacia abajo; y cuando la corriente se aleja (caso B), la fuerza jala al conductor hacia arriba. Los datos que contiene un disco compacto se graban en una sola pista en forma de espiral (figura 135). Una vista amplificada de estas vueltas, nos revelaría que aparentemente se trata de pistas independientes; y es que, por lo general, el paso de una vuelta a otra se confunde con el paso de una pista a otra. Cuando el disco gira, la impresión percibida en un acercamiento es que las pistas (vueltas) se mueven de adentro hacia fuera (figura 136). Esta ilusión de alejamiento es aprovechada por el servomecanismo de seguimiento, para mantener al haz principal apuntando a la única pista existente en todo el recorrido del disco. El objetivo tiene que seguir a la pista “que se aleja”, pero su movimiento lateral (del que es responsable la bobina de seguimiento) no es suficiente para abarcar al disco (figura 137). A fin de

Dir gir ecció od nd el d is e co

Dirección de giro del disc o

Figura 135

Eje de movimiento lateral

29

Figura 138 Movimiento de corredera Dispositivo de lectura óptica Rieles de deslizamiento

Motor de corredera

La unidad óptica se mueve a lo largo de los rieles por acción del motor de corredera

subsanar esta situación, se decidió hacer el seguimiento de pista mediante la acción combinada del movimiento del objetivo en el dispositivo de dos ejes con el movimiento de toda la unidad óptica. Para que ésta tuviera movimiento, se montó en una estructura que corre por rieles y que es impulsada por el motor de corredera (figura 138). Por tal motivo, al movimiento de toda la unidad óptica se le denomina movimiento de corredera. Para comprender mejor la acción conjunta del movimiento lateral de seguimiento (bobina de seguimiento) y del movimiento de corredera (motor de corredera), veamos el siguiente ejemplo (figura 139). En esta figura, observe un personaje que sigue con su vista a una chica. Mientras el movimiento lateral de sus ojos le permite seguir a la transeúnte (escenas A, B y C), no tiene que girar su cuello; pero lo gira cuando ya no puede seguirla con la vista (escena D). Esta secuencia de movimientos se mantendrá hasta que el individuo deje de curiosear. El movimiento de ojos de este personaje puede considerarse como un movimiento fino de seguimiento, y es semejante al que realiza la bobina de seguimiento (figura 137). El movimiento de cuello que permite girar toda la cabeza (escena D de la figura 139) puede

30

considerarse como un movimiento tosco de seguimiento, y es semejante al que ocurre cuando se desplaza toda la unidad óptica (figura 138). En la figura 140A, el objetivo está en su posición central. Cuando la pista se mueve hacia fuera (situación B), el objetivo puede desplazarse para mantener al haz principal sobre la pista. Pero llegará el momento en que el movimiento lateral del objetivo alcance su límite, y será entonces cuando el motor de corredera actúe y mueva a toda la unidad óptica (situación C). Y debido a que el movimiento de corredera es un poco excesivo, el objetivo se desplazará hacia el lado contrario para mantener al haz sobre la pista (situación C). Para concluir esta serie de cuatro artículos, sólo nos resta mencionarle que los elementos que permiten hacer el seguimiento de pista son la bobina de seguimiento y el motor de corredera. Y ambos son controlados por la señal de error de seguimiento, obtenida a partir de los detectores de seguimiento.

Figura 139 Ejemplo ilustrativo de la acción del movimiento lateral de seguimiento (movimiento de los ojos) y del movimiento de corredera (giro del cuello).

A

B

A

B

C C

D

D

ELECTRONICA y servicio No.37

Figura 140

A

Dirección de giro del disco

ADENTRO

Dirección aparente del movimiento de la pista

B Dirección de giro del disco ADENTRO

Dirección aparente del movimiento de la pista

AFUERA

AFUERA

D

C ADENTRO

Dirección aparente del movimiento de la pista

ADENTRO

Dirección aparente del movimiento de la pista AFUERA

AFUERA

El motor de corredera moverá a toda la unidad óptica cuando el objetivo ya no pueda seguir girando.

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REPARACION DE FUENTES CONMUTADAS EN VIDEOGRABADORAS J. Luis Orozco Cuautle y Javier Hernández Rivera

Advertencia

En este artículo trabajaremos en la reparación de la fuente conmutada de una videocasetera Panasonic modelo NV-HD620PM/NV-SD420AR. La principal característica de esta sección es que a pesar de ser extremadamente ligera e irradiar la mínima cantidad de calor hacia el interior, reúne todas las condiciones requeridas para el trabajo óptimo del equipo. Además, gracias a las características de su diseño, trabaja con un rango de voltajes de entrada muy amplio.

ELECTRONICA y servicio No.37

Antes de iniciar, es importante advertirle que en la presente edición le estamos entregando el diagrama completo del equipo Panasonic de cuya fuente nos ocupamos en este artículo. Le sugerimos que tenga a la mano esta sección, para que pueda seguir más fácilmente las explicaciones respectivas. Las figuras integradas al presente artículo sólo sirven como referencia.

Entrada de CA y protecciones de línea La fuente de alimentación a la que haremos referencia se localiza en el lado derecho del gabinete del aparato (figura 1). Como puede observar en la figura 2, la entrada de energía de CA sigue el patrón tradicional de una fuente de este tipo. La corriente alterna de línea ingresa por un conector P1101 hacia el

33

circuito, y en su trayecto se encuentra con un fusible de protección F1101 y un Diac (CAD 1110). Estos dos componentes trabajan en conjunto como un circuito de protección, en caso de que se presente un sobrevoltaje en la línea. O sea, cuando un pico de voltaje de entrada alcanza el voltaje de disparo del Diac, éste se vuelve conductivo hasta ponerse en corto y abrir el fusible F1101. Y en caso de que el pico del voltaje de línea llegara a ser de una magnitud mayor, los brincadores de corriente actuarían a su debido tiempo (dependiendo del valor del propio pico de voltaje). Dentro de esta sección también se localiza la bobina de filtro L1121 que, en conjunto con el capacitor C1120 y L1120, forma un filtro que rechaza cualquier interferencia de alta frecuencia que pudiera presentarse en la línea de corriente

alterna, y que además evita que salgan las señales de radiofrecuencia producidas en el circuito conmutador principal. Estas señales se generan debido a la presencia de componentes inductivos y a los transitorios producidos por el trabajo de las inductancias que, en combinación con señales pulsantes de alta frecuencia, provocan la salida de las señales de radiofrecuencia. Finalmente, a la salida del circuito tenemos una corriente alterna filtrada y protegida, que sirve para alimentar a la sección que describiremos enseguida.

Etapa de rectificación y filtrado Convierte el voltaje de línea de CA en un voltaje de CD (o B+ sin regular), que se suministra al

De mayo a diciembre de 2001, el profesor J. Luis Orozco Cuautle impartirá el curso intensivo Reparación de Fuentes Conmutadas y de las Etapas de Barrido V y H en Televisores. Entre las marcas de televisores que directamente tratará en este curso se encuentran: Sony (incluyendo Wega), Panasonic, LG Flatron, Sharp, Broksonic, Zenith, Toshiba y Philips (más la información de 25 modelos más). Y para poder satisfacer la creciente demanda de este tipo de eventos, el curso se impartirá en más de 30 ciudades del país.

Otro curso intensivo que también forma parte de la próxima Campaña Nacional de Entrenamiento Electrónico, es el de Reparación de Reproductores de CD y DVD, impartido por el Prof. Armando Mata Domínguez.

Para mayores informes, comuníquese a: Revista Electrónica y Servicio Tels. (5)787-53-77 y (5)787-93-29 (Distrito Federal) [email protected] www.electronicayservicio.com

Aunque este curso en parte está orientado a las fuentes conmutadas de TV, por la similitud de estos circuitos con los que se emplean en monitores de computadora y videograbadoras, también es útil para quienes se dedican a la reparación de estos aparatos.

Al igual que otros eventos de este tipo, los estudiantes recibirán, sin costo adicional, información técnica impresa y en video.

Figura 1

circuito principal de conversión de energía o conmutador principal de potencia (figura 3). Después de haber sido filtrada y protegida en la sección anterior, la señal de corriente directa entra a la etapa de rectificación y filtrado por las terminales 4 y 3 del D1140 (que es un puente de diodos rectificadores). El voltaje negativo se obtiene en la terminal 2 y se conecta a tierra caliente, mientras que el voltaje positivo se obtiene en la terminal 1 y pasa por el capacitor C1140. Estos componentes rectifican la onda completa del voltaje de filtro B+, el cual sale sin ser regulado y pasa a la siguiente sección.

estructura general del circuito regulador. Es un dispositivo de tipo híbrido, encargado de realizar las funciones de conmutación, regulación, protección, etcétera. Internamente, este dispositivo está conectado en modo de regulador fijo. En la figura 4 se muestra el diagrama de las conexiones de las terminales asociadas al transistor switch, el cual se localiza dentro del circuito integrado por las terminales 1, 2 y 3. Tenga en cuenta esta configuración, porque en ella basaremos el análisis del funcionamiento de la fuente conmutada.

Encendido de la fuente y oscilación Circuito regulador (STRS 6701LF) Antes de describir la siguiente sección, conviene que conozcamos, aunque sea brevemente, la

P1101

El encendido inicial de la fuente es muy sencillo (figura 5): en el momento de conectar la videograbadora a la línea de CA, empiezan a trabajar

F1101

AC

4

4

3

3

C1120

C. A. al D1140

D1110

2

1 L1121

2

1 L1120

Figura 2 C1122

ELECTRONICA y servicio No.37

35

Figura 3 4

B+ sin regular al circuito conmutador

+ 1

De L1120

C1140 3

–

2

D1140

las secciones encargadas de generar el voltaje de B+ sin regular, el cual es aplicado a la terminal 3 del transformador y sale por la terminal 5 del mismo; y luego, a través de la terminal 1 de IC1150, llega al colector del transistor switcheador de poder. A través de las resistencias R1150 y R1151, el voltaje B+ sin regular también polariza a la terminal 9 del circuito IC1150. Este voltaje es de 6.6V, y se conoce con el nombre de VIN.

1

Colector

2

Tierra o común

3

Base

9 VIN

Dentro de este integrado se encuentran los circuitos de encendido, oscilación, regulación, excitación proporcional, bloqueo o latch, protecciones y otros. Cuando se aplican los voltajes de polarización, dichos circuitos empiezan a trabajar y producen una oscilación primaria que pasa al transistor llamado drive (que viene dentro del propio IC). Este transistor produce una señal amplificada en corriente, que sale por la terminal 5 de IC1150, atraviesa la resistencia R1155, el diodo D1153 y el capacitor C1154 y finalmente llega a la base del transistor de switcheo. Como resultado de este proceso, comienza una conducción intermitente por parte del transistor de switcheo. Y a su vez, esto hace que una corriente pulsante circule por el embobinado primario del tranformador T1150 (terminales 3 y 5). Al ocurrir esto, se inducen todos los voltajes secundarios del transformador de poder. El voltaje generado en los secundarios del transformador T1150 se rectifica en el diodo D1151, y se filtra en C1152 (pasando previamente por la resistencia R1162). Con esto se evita la carga repentina de C1152, y se obtiene una especie de sistema de protección. En este punto, a través del transformador T1150 se genera un nuevo voltaje de polarización, mismo que es aplicado otra vez a la terminal 1 del IC1150. Y en ese momento, la corriente I, que inicialmente circulaba por R1150 y R1151, sufre una baja considerable en su valor.

8 OVP

Figura 4

5 Exc. 4 Bloqueo

4

Sink

5

Salida de excitación

6

O

7

Retroalimentación

8

OVP (inhibit)

3B

Circuito de control

1C 2 E (GND)

7

Q SWT 6 O.

FB/Regulación 9

Vin o polarización

36

ELECTRONICA y servicio No.37

Figura 5 T1150

B+ sin regular

3 R1150

+ GND

R1151 +B

5

I

R1162 6.6v

7 D1151

C1152 8

VIN 9

C1155 D1153 R1155

Q DRIVE

Control

3

C1154 1 OSWT

IC1150

Protección de circuito integrado IC1150 Cuando se inicia la oscilación, empiezan a producirse picos de voltaje elevados en las terminales del primario del transformador T1150. Esto se debe al colapso del campo magnético generado. El colector del transistor de switcheo alojado en IC1150, puede dañarse en caso de ser alcanzado por estos picos de voltaje. Por eso se incluye una red protectora formada por el diodo D1150, el capacitor C1150 y las resistencias R1152 y R1161, los cuales se encuentran conectados en las terminales 3 y 5 del transformador. Estos componentes convierten en calor la energía circulante, cuando el pulso destructivo es direccionado a través de ellos. Y así se evita que el circuito sufra daños (figura 6).

Regulación Para explicar la forma en que se efectúa la regulación nos basaremos en la figura 7. Observe que

ELECTRONICA y servicio No.37

2 R1157

la sección reguladora cuenta con un optoacoplador (Q1200) y un transistor (Q201). Este último desempeña la función de amplificador de error, cuando recibe en su emisor un voltaje de referencia creado por la corriente que circula por el diodo D1200 y la resistencia R1207. Veamos ahora cómo se lleva a cabo la regulación: 1. Suponiendo que el voltaje de 14.5V aumentase por la disminución del consumo de la carga (por ejemplo, se cambia de modo PLAY a modo STOP y los motores dejan de consumir), el incremento se reflejará de inmediato en la base de Q1201. Ello se debe a que este dispositivo se encuentra conectado por medio del divisor resistivo (formado por R1201, R1202, R1203 y L1250). A su vez, esto provoca un aumento de corriente en emisor-base y emisor-colector. Esta última corriente, que también ha aumentado, cierra su circuito al pasar por el LED que se aloja en el optoacoplador Q1200.

37

vanado primario de T1150 y C1155 que, junto con las demás capacidades e inductancias distribuidas, forman la inductancia y capacitancia de este circuito resonante. Este mismo circuito trabaja en la zona B de la curva, en donde, conforme aumenta la frecuencia con que trabaja, se inducen voltajes menores a la salida del transformador (figura 8).

Figura 6 T1150

B+ +3

R1161 C1150 R1152

D1150

+5

A terminal 1 de IC1150/c

2. Al aumentar la corriente que pasa por el LED, aumenta también la intensidad de la luz interna emitida hacia el fototransistor y la corriente del fototransistor del optoacoplador. El aumento de dicha corriente provoca el aumento del voltaje VF/B, el cual se aplica a la terminal 7 de control de IC1150 (realimentación). 3. Al darse tal aumento del voltaje de realimentación dentro del CI, comienzan a funcionar los circuitos correspondientes, hasta lograr un aumento en la frecuencia de los pulsos de switcheo y, con ello, la disminución de los voltajes secundarios generados. Y sucederá exactamente lo contrario, en caso de que por algún motivo disminuyan los voltajes generados en el secundario del transformador de poder. 4. Recuerde que en el circuito primario se forma un circuito resonante LC, integrado por el de-

De este modo, es posible regular los voltajes inducidos en el secundario del transformador de poder. Los valores de resistencia de esta etapa reguladora se han diseñado para que la regulación se efectúe de manera muy estable, porque fijan los valores de las corrientes que circulan por los componentes activos o semiconductores de la misma. De tal suerte, cualquier alteración en los valores de la resistencia provocará la correspondiente alteración en los niveles del voltaje generado.

Circuito OVP Este circuito inhibe la oscilación provocada por un aumento de los voltajes secundarios generados o por los circuitos de protección de sobrevoltaje (figura 9). Para realizar dicha protección, se toma una muestra del voltaje generado en las terminales 7 y 8 de T1150 (que es el mismo punto del volta-

VIN +6.6v

14.5v secundarios Q1200 4 IF/B

VF/B

+ VD –

+ VCE – 3

A IC 1150/7 F/B (retroalimentación)

ID 1

2

R1205 R1206

R1207

ID

+ – Vbe

Figura 7

38

D1200

L1250

Q1201

R1201

A P1290

R1203 R1202

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T 1150

je de alimentación VIN de IC1150). Luego de ser rectificada en D1151, la muestra se aplica al divisor resistivo (formado por R1153 y R1154) con el fin de obtener una segunda muestra del nivel de voltaje que se genera en T1150. Para que sea procesada y pueda indicar al circuito el momento en que el voltaje generado alcanza los niveles altos (preestablecidos), esta nueva muestra se aplica a la terminal 8 del IC1150. Entonces se activa el circuito interno bloqueador de la excitación de la sección de switcheo, con lo cual se interrumpe el trabajo

Figura 8 fr

Vo (v)

A

B

Zona de trabajo del oscilador

Figura 9 Al rectificador y filtro VIN A IC1150/8

7

R1153

VP

8

INH u OVP C1153

R1154

D1151

R1157

Una vez en IC1150, la señal se procesa para provocar el bloqueo de los circuitos de excitación y que, en consecuencia, se dejen de generar los voltajes de la fuente (protección). Así se evitan daños innecesarios a más componentes del circuito.

Voltajes secundarios F(khz)

de la etapa conversora de poder y se bloquea la fuente (latch), para evitar daños en la misma fuente o en los circuitos que ella alimenta.

Circuito O o protección de sobrecorriente Este circuito se activa cuando la corriente que circula por R1157 aumenta hasta un nivel superior a 0.6V (figura 10). Como sabemos, el voltaje que aparece en una resistencia es directamente proporcional a la corriente que lo atraviesa. Así que cuando la corriente aumenta, el voltaje hace lo mismo. Esto mismo sucederá en la resistencia R1157, cada vez que una falla cause el incremento de la corriente I. Al llegar a un nivel que provoque una caída de voltaje superior a 0.6V, el voltaje atravesará al transformador T1150 por su devanado que se ubica en las terminales 7 y 8. Este mismo voltaje se aplica al divisor resistivo y a la terminal 6 del circuito IC1150 (circuito de protección).

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Como se mencionó al principio de este artículo, la función principal de la fuente conmutada consiste en generar los voltajes de alimentación necesarios para el funcionamiento total del equipo (voltaje de filamentos de segmentos, voltaje para el sintonizador, voltaje para obtener la alimentación del microcontrolador, del receptor infrarrojo y de los demás circuitos digitales; voltajes de amplificadores de video, de motores, etcétera). Ahora bien, a partir de los voltajes de los secundarios, la fuente también provee los siguientes voltajes: • Voltaje sin regular de 39V. Se obtiene de las terminales 14 y 11 del transformador T1150.

Figura 10 T1150 I 6

7 -------- 8 I

O

+ V R1157 –

R1158

V R1159

39

Este voltaje es rectificado por el diodo D1230 y filtrado por el capacitor C1230, para salir finalmente por la terminal 12 de P1290/12. • Voltaje 14.5V. Este voltaje se obtiene en las terminales 14 y 13 del transformador T1150, y es rectificado y filtrado por D1250, D1251, C1250 y S1, respectivamente. Después, al ser enviado a la terminal 15 de P1290/15, pasa por L1250. • Voltaje de 5.9V. Al igual que el de 14.5V, este voltaje, que se genera en la terminal 15 y 12 del transformador T1150, es rectificado por D1260 y es filtrado por una red de tipo (formada por C1260 y por L12619). Finalmente, sale por la terminal 9 de P1290. • -29v sin regular. Se genera en las terminales 15 y 16 del transformador T1150. Es rectificado por D1270, filtrado por C1270, protegido por K1210 y sale por la terminal 5 de P1290. • Voltaje para los filamentos del display. Se obtiene en las terminales 17 y 18 del transformador T1150. Es rectificado por D1280, pasa por P1280 (que es una protección) y se filtra en C1280; y a través de R1280 (que protege al filamento contra una circulación inicial de corriente que pudiera dañarlo), sale por las terminales 8 y 9 de P1290. Finalmente, todos estos voltajes pasan a la placa de circuito impreso principal. Y por último, con el propósito de obtener los niveles adecuados que necesitan los diversos circuitos de la videocasetera para funcionar correctamente,

Figura 11

pasan por los reguladores integrados secundarios.

Localización de fallas Las fallas más comunes de este tipo de fuentes conmutadas tienen que ver con el hecho de que siempre se encuentran conectadas a la línea de CA. Por esta razón, cuando ocurre alguna descarga o interrupción de energía llegan a dañarse sus componentes. A continuación describiremos algunas pruebas que pueden ayudarle a localizar fallas. Pero le sugerimos que al momento de realizarlas, tenga a la mano el diagrama de la fuente.

Falla1: el equipo no enciende Si F1101 está abierto: a) Revise algún corto en D1110, C1120, D1140, C1140 e IC1140. Observando el diagrama interno de IC1150 se pueden medir las uniones del transistor de poder incluido en éste, con el fin de determinar si se encuentra en corto. b) Con el multímetro en posición de diodos, en el mismo circuito integrado (IC1150) mida entre las terminales C-E (1,2); C-B (1,3) y B-E (3,2), en directa e inversa. Compare contra un transistor (externo) normal.

Si F1101 está en buen estado: a) Revise R1150, R1151 e IC1152, que son los componentes que producen el voltaje de polarización primaria del IC regulador. b) Mida el voltaje VIN de 6.6V, en su terminal 9. Y revise C1154, ya que por aquí pasa la señal de excitación hacia Q1 (interno). c) Revise que se produzca el voltaje de B+ sin regular (en C1140, debe ser de 150V); que entre y salga del transformador de poder T1150 (terminales 3 y 5), y que llegue a la terminal 1 de IC1150. d) Si todo lo anterior está bien, lo más probable es que el circuito integrado tenga daños. Si es necesario, reemplácelo. e) Para revisar el voltaje de corriente directa en la sección del primario de la fuente, coloque la terminal negativa del multímetro en la terminal negativa del filtro o capacitor C1140. Re-

cuerde que esta última corresponde a la tierra caliente del circuito, y así no cometerá errores en las mediciones.

Falla 2: No hay voltajes secundarios Si conecta un voltímetro de CD en alguno de los voltajes secundarios, notará que momentáneamente hay voltaje, y que de inmediato éste desaparece cuando es conectada la videograbadora a la línea de CA. Es un síntoma clásico de que la fuente está protegiéndose, debido a que alguno de sus componentes está dañado o que, debido a que algún circuito de la máquina está en fuga o en corto, una línea secundaria presenta sobrecarga. En este caso, desconecte P1290 (figura 11); y si el problema continúa, quiere decir que la falla se localiza en la fuente. Mas si usted logra que los voltajes se restablezcan, significa que la fuente está bien y que la falla se debe a un corto que se produjo fuera de ella.

Falla 3: Protección por sobrecorriente 1. Conecte el voltímetro de CD a través de R1157, y la máquina a la línea de CA. Si en ese momento el voltaje llega a 0.6V, quiere decir que se está activando porque hay algún componente dañado en el secundario. 2. Revise los diodos y filtros de cada línea secundaria. Si es posible desconecte una terminal de cada uno de ellos, para no cometer errores en la prueba. Es recomendable que revise en último término el transformador de poder.

Falla 4: Protección por sobrevoltaje Conecte el voltímetro en la terminal 8 de IC1150, y la máquina a la línea de CA. Si observa que en ese momento el voltaje supera un nivel de 1.9V, quiere decir que la fuente se está protegiendo. Revise todo el circuito que efectúa la regulación, pues es probable que no esté trabajando.

Verificaciones en el circuito regulador de voltaje Este circuito se forma básicamente con el transistor Q1201, el optoacoplador Q1200, el diodo zener D1200, el circuito IC1150 y –por supuesto– sus componentes periféricos:

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1. Verifique el transistor y el optoacoplador, pues son los componentes más expuestos a daños. 2. Sólo en caso de persistir la falla, verifique que IC1150 no esté remarcado (pues muchos componentes han salido en estas condiciones del mercado). 3. Revise cada una de las resistencias que polarizan y alimenta a esta sección: R1201, R1202, R1203, R1204, R1205, R1206, R1207, así como C1200 del secundario y R1160 del primario. También puede sospecharse de T1150, porque un corto entre espiras cambia la relación de transformación.

Consideraciones finales Si el problema es muy complicado, use el Variac para introducir un voltaje de alimentación ajustable (desde 30 hasta 90 VCA). Y realice en el circuito las mediciones mencionadas anteriormente, las cuales lo llevarán a encontrar la sección en que se produjo la falla. También puede desconectar las terminales 11, 12, 15, 16, 17 y 18 del transformador de poder, con objeto de simplificar el circuito y eliminar cualquier bloqueo que pudiera haber en las líneas de voltaje. Si la fuente empieza a funcionar, proceda a conectar, una por una, las líneas y observe qué sucede en ese instante. Normalmente, nunca debería desconectarse la terminal 13 del transformador; cuando esto se hace, la fuente queda sin control de voltaje y, a causa de la elevación del mismo, se pueden dañar algunos de sus componentes. A pesar de tal riesgo, es necesario desconectar todas las terminales. Pero hay que hacerlo con las debidas precauciones; por ejemplo, baje el voltaje de CA de línea o mande la terminal R1206 a tierra por el lado del colector de Q1201. Desconecte esta misma terminal, para bajar los voltajes inducidos; esto le permitirá realizar mediciones en el circuito. Recuerde que P1290 debe desconectarse cuando sea sometido a pruebas, y que, al terminar la reparación, es preciso reconectar todo el circuito y dejarlo en su estado original.

41

MECANISMO DE TRES DISCOS EN REPRODUCTORES DE CD SAMSUNG Alvaro Vázquez Almazán Es común que al técnico electrónico se le complique la sincronización mecánica de los reproductores de discos compactos, sobre todo si son de dos o más discos. Por ello, en esta ocasión mostraremos un procedimiento para desarmar el compartimiento del reproductor de discos compactos de tres discos utilizado en el minicomponente de audio Samsung modelo Max-630.

Desensamblado

A Para tener a los circuitos del reproductor de discos compactos y al ensamble mecánico, es necesario retirar los 11 tornillos que sujetan a la cubierta del gabinete.

B

Deslice hacia atrás dicha cubierta para retirarla. Podrá observar todos los circuitos involucrados en el funcionamiento general del sistema, tales como la fuente de alimentación, el reproductor de discos compactos, la tarjeta principal, la tarjeta frontal y el sistema mecánico del reproductor de discos compactos.

C Para retirar el ensamble del reproductor de discos compactos, existen dos posibilidades. En la primera, estando conectado el equipo a la línea de alimentación de corriente alterna, oprima el botón de OPEN/CLOSE para que la charola del mecanismo salga. En ese preciso momento, para retirar el frente de la puerta de la charola, jale ésta ligeramente hacia arriba; y una vez liberada la puerta, oprima de nuevo el botón de OPEN/CLOSE.

D En la segunda opción, hay que girar el engrane de charola en sentido contrario al de las manecillas del reloj. Después, con la ayuda de un desarmador, jale la charola hacia afuera. Y para retirar el frente de la puerta de la charola, jale ésta ligeramente hacia arriba; y una vez liberada la puerta, empuje la charola hasta que quede en su posición original.

3 1

2

E

Para liberar al ensamble del reproductor de discos compactos y dejarlo así en fáciles condiciones de manipulación, retire los dos tornillos que lo sujetan.

4

4

ELECTRONICA y servicio No.37

43

F Libere todos los seguros que G Con la ayuda de un cautín, desuelde las terminales de alimentación de los motores. De esta manera, la tarjeta podrá retirarse con facilidad.

sujetan a la tarjeta electrónica en la que se ubican el motor de giro de charola y el motor de OPEN/CLOSE.

H Una vez que haya 3 1

2

I

Luego de haber expulsado la charola, proceda a desensamblarla como se indica a continuación.

extraído el ensamble del reproductor de discos compactos, y con el propósito de que la charola sea expulsada, gire nuevamente el engrane de ésta en sentido contrario al de las manecillas del reloj.

J a) Para retirar la charola, quite el tornillo que la sostiene 1 . b) Retire el engrane de la charola-2 4 y el engrane de la charola-1 5 . c) Retire los tres tornillos 6 que sostienen al chasis del motor. d) Retire el chasis del motor 10 . e) Retire el tornillo 15 que sostiene a la tarjeta de circuito impreso que aloja al sensor de rotación. f) Retire la tarjeta de circuito impreso que contiene al sensor de rotación. g) Limpie perfectamente el interior del sensor de rotación.

ELECTRONICA y servicio No.37

h) Retire el tornillo 4 que sujeta al engrane de la charola. i) Levante el engrane de la charola-2 5 . j) Retire la banda de transmisión 6 . k) Retire el tornillo 7 que sujeta al engrane-polea. l) Retire el engrane-polea 8 . m) Levante el engrane de la charola-1 9 . n) Retire el tornillo 16 que sujeta al engrane de transmisión. o) Retire el engrane de transmisión 17 . p) Retire el tornillo 27 que sujeta al engrane UD-2 28 . q) Retire el engrane UD-1 29 . 45

K

Cuando tenga al módulo que contiene al recuperador óptico, ejecute las siguientes acciones para reemplazar los engranes, los motores, el recuperador óptico, etcétera.

L

a) Retire el riel 1 que sostiene al recuperador óptico. b) Retire el recuperador óptico 2 . c) Retire el anillo de centrado de disco 3 . d) Retire el disco de giro M 5 . e) Retire los dos tornillos 6 que sujetan al motor de giro de disco 7 . f) Retire la cubierta 7 que evita que los engranes de desplazamiento se llenen de polvo. g) Retire el engrane-C 9 . h) Levante el engrane-B 10 . i) Retire los dos tornillos 12 que sujetan al motor de desplazamiento. j) Retire el motor de desplazamiento 13 . 2 1

3

4 8

6 12

5 9

14

10 7

11

13

M Recuerde que un motor de este tipo, empleado en el modelo de minicomponente objeto de nuestro estudio, debe marcar una resistencia óhmica comprendida entre 12 y 14 ohmios. Si no es así, puede ser reparado; pero lo más recomendable es reemplazarlo por otro motor de iguales características. ELECTRONICA y servicio No.37

47

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CAMARAS FOTOGRAFICAS DIGITALES Armando Mata Domínguez

Introducción

Los cambios tecnológicos experimentados por la electrónica, han invadido también el mundo de la fotografía, creando una nueva tendencia encaminada a prescindir por completo del tradicional mecanismo de transporte de película y de la película misma. En el presente artículo presentamos una explicación de cómo funcionan estos novedosos equipos, para que el técnico se vaya familiarizando con ellos; y es que a pesar de que por ahora son relativamente nuevos en el mercado, ya se encuentran circulando en gran número, lo cual implica que tarde o temprano empezarán a llegar a los talleres de servicio. 50

Actualmente, tanto el mecanismo de transporte de película como la película misma de las cámaras fotográficas, se están sustituyendo por receptores de luz electrónicos, los cuales se asocian con diversos circuitos que facilitan el almacenamiento de la información en materiales magnéticos o en unidades de memoria. Con este nuevo sistema, también se deja de lado el complejo y lento proceso de revelado de película y la impresión en papel fotográfico. Tal evolución en la fotografía tiene muchas ventajas (figura 1); sólo por mencionar algunas podemos decir que: • Se omiten los procesos de revelado e impresión, como ya mencionamos. • El puede ver directamente y de inmediato sus imágenes recién tomadas, en cualquier monitor o en la propia pantalla de LCD (display de cristal líquido) integrada en algunos modelos.

ELECTRONICA y servicio No.37

Figura 1

• Existe la opción de imprimir las fotografías directamente mediante una impresora. • Cuenta con la función de poder conservar aquellas fotos que sean del agrado del ; para ello, basta almacenarlas en alguna de las memorias especiales. También es posible borrar las tomas que no se deseen guardar, e incluso todo el contenido de las memorias. • Otra ventaja de la fotografía digital, es que se pueden hacer tantas tomas como sea necesario, sin que ello implique un gasto extra en película.

Figura 2

ELECTRONICA y servicio No.37

• Y un último aspecto importante de este nuevo formato, es que las cámaras carecen de secciones mecánicas. Así que no hay desgaste de engranes, que es una falla común en las tradicionales cámaras fotográficas.

Evaluación del formato digital Uno de los puntos básicos a considerar, es que la capacidad de la memoria depende de la resolución y del tamaño de las imágenes. Por ejemplo, una postal de buena resolución y a colores consume varias decenas de megabytes de memoria. Si bien esto significa que en un circuito de memoria sólo pueden guardarse algunas decenas de fotos de muy buena resolución, no debemos olvidar que existen métodos de compresión de imágenes (como el JPG) que permiten aumentar la capacidad de almacenamiento (figura 2). En realidad, esta compresión se logra a costa de la pérdida de detalles finos; y aunque este problema no parece grave para el común, es inaceptable para el fotógrafo profesional. Existe también el inconveniente del costo: a la fecha, una cámara digital tiene un precio que casi duplica al de una cámara tradicional de similares características; y esto, naturalmente, es un serio obstáculo para su masificación. Sin embargo, a pesar de las ventajas que aún ofrece la fotografía convencional, los analistas aseguran que está condenada a desaparecer conforme surjan equipos de mayor resolución y de precio más accesible. Muestra de ello es la enorme variedad de marcas y modelos de cá-

51

Figura 3

maras digitales que ya se pueden encontrar en el mercado, muchas de las cuales, por cierto, no tienen un nombre que de inmediato permita identificarlas como equipo fotográfico (figura 3). Una de las compañías pioneras en este campo es Sony, con sus diferentes modelos de cámaras MAVICA cuya característica principal era que utilizaban como medio de almacenamiento disquete de 3 1/2 pulgadas (figura 4). A la fecha, esta empresa está impulsando más agresivamente el concepto de la fotografía 100% digital y ha incorporado varios modelos, entre los que destaca el DSC-830. La innovación presentada por esta segunda generación de cámaras es el uso de una tarjeta de memoria denominada Memory Stick (figura 5). En la tabla 1 se muestra la capacidad en megabytes que llega a tener este tipo de memorias, dependiendo del modelo.

Otro modelo lanzado por la marca Sony es el DCR-TRV820P (figura 6), que también emplea la Memory Stick, y es una videocámara digital con función de Photo; esto es, se pueden imprimir las imágenes seleccionadas, con sólo presionar un botón. Otras firmas han seguido la misma tendencia y han lanzado al mercado una variedad de modelos, que van desde las más sencillas hasta las que compiten favorablemente con los equipos profesionales en el sistema tradicional.

Estructura de las cámaras digitales Toda cámara digital utiliza un dispositivo de acoplamiento de cargas (CCD), como elemento prinFigura 5

Figura 4

52

ELECTRONICA y servicio No.37

Figura 6

Tabla 1 Captura: Menos de un segundo Memory Stick 4 MB Memory stick Codec:JPEG Imágenes grabadas *(max)

64 MB 32 MB 16 MB 8 MB 4 MB

cipal para captar cada una de las imágenes (figura 7). Como sabemos, los CCD son un conjunto de elementos fotosensibles que, cuando se toma la fotografía, convierten la cantidad de luz que les llega a un valor distinto de voltaje análogo. Esta información análoga se transmite a unas celdas de almacenamiento de carga, mismas que pueden irse vaciando (lo que, para fines prácticos, se traduce en un vaciado similar a la exploración o rastreo de la imagen en un televisor común). La señal análoga resultante, puede convertirse fácilmente en señal digital por medio de un convertidor A/D. Desde dichos circuitos de la memoria, la información se hace llegar a una computadora que,

Figura 7 CCD A/D Converter

Lente

PCB Digital DRAM DRAM

LSI

VRAM

FUENTE TECLAS ADAPTADOR DC

ELECTRONICA y servicio No.37

STD (1/10)

FINE (1/6)

988 Imágenes 494 Imágenes 246 Imágenes 122 Imágenes 60 Imágenes

659 Imágenes 329 Imágenes 164 Imágenes 81 Imágenes 40 Imágenes

a través de un software especial, permite editar o imprimir al instante cada una de las imágenes expuestas. Habiendo llegado a este punto, cabe señalar que cada una de las secciones es controlada por un microcontrolador y que para nuestras siguientes explicaciones tomaremos como base el diagrama de una cámara digital Samsung modelo SCD 007 (figura 8).

Cómo funciona

La cámara Samsung SCD 007 utiliza un dispositivo CCD para captar las imágenes en forma de píxeles (figura 9). El control de la luz se logra a través del motor del iris, ubicado en la lente de la cámara; así que cuando exista un exceso de luz, el motor cerrará el diafragma; y viceversa, cuando existe poca luz en el sitio. Es importante recomendarle que por ser este dispositivo un semiconTarjeta ductor de la familia MOS, evite toSmartmedia car los puntos de soldadura con las yemas de los dedos, pues existe el riego de dañarlo con la estática del cuerpo. PCB LINEAL De esta manera, una vez enfocada la imagen deseada, se puede apreciar a través del visor electróTFT nico (EVF) o pantalla de cristal líquido; también podemos visualizar VIDEO OUT las tomas realizadas con anterioriDIGITAL (SERIAL I/O) dad que han sido almacenadas en la memoria. Sin embargo, el modelo de la cámara digital que hemos tomado como base, cuenta además

53

Figura 8

Figura 10 Bloque LCD

Bloque de funciones

3 tornillos

Control alámbrico Switch mode

Compartimiento de smart media

con un visor óptico u OVP (formado por lentes) que sólo permite realizar tomas y no observar las que estén almacenadas en memoria. Este sistema tiene la ventaja de que permite ahorrar la energía de la batería empleada. Ahora bien, las variaciones de voltaje que proporciona el CCD, se envían a un circuito convertidor análogo/digital, el cual se encuentra asociado al circuito VLSI (gran escala de integración), y ambos, a la vez, se asocian a las tarjetas de circuito impreso que observamos en la figura 10. Por su parte, el circuito VLSI determina el camino que tiene que seguir la información digital, ya que ésta puede tener varios destinos (por ejemplo, la tarjeta de memoria denominada Smart Media). Finalmente en la salida de video out se obtiene la señal correspondiente a la imagen captada, en un lenguaje totalmente análogo y en forma de señal de video compuesta. Esta misma imagen también se puede obtener, a través del conector de I/O, en un lenguaje digital y asociándose a una PC. En la figura 11 se muestran

Posicionador

Visor óptico

las secciones principales de este tipo de cámaras en una vista explorada del equipo.

La interactividad con las computadoras personales El objeto de que una cámara digital interactúe con una computadora personal, es que a través de un software especial se agreguen las imágenes captadas a los programas de la propia PC. El objetivo de esto es facilitar la edición de las tomas y aprovechar cualquiera de los “tapetes” pregrabados para, por ejemplo, elaborar invitaciones personales o credenciales de trabajo. También se pueden modificar las imágenes cap-

Figura 11 Bloque Principal Memorias Dram

Memorias Vram

Bloque de funciones

Figura 9 1 - Lens Ass'y

Bloque CCD

2 - CCD PCB 3 - Jack PCB

Control para macro

4 - Main PCB 5 - Function PCB 6 - Mode LCD 7 - Lead Connector 8 - LCD PCB

Lente ensamblado

9 - LCD Board Sólo un conector

54

ELECTRONICA y servicio No.37

tivo. Este último, determina el modo de operación del equipo (modo de grabación o almacenamiento, modo de exploración o revisión del contenido de la tarjeta de memoria). A través del propio teclado, se puede elegir la función de borrado de algunas tomas o de todas; se puede elegir alta o baja resolución, inserción de fecha, tipo de exposición en un solo cuadro o multicuadro, y muchas otras funciones más.

Figura 12

Comentarios finales

tadas, eliminando elementos o cambiando el color del vestido, de los ojos o del pelo de la persona en cuestión; y así, se tiene al alcance un trabajo de edición muy completo y al gusto de cada cual. Las condiciones de trabajo están determinadas por las diferentes instrucciones que se ordenen a través del teclado de la misma cámara digital (figura 12). Dichas órdenes se basan en la presión de ciertas teclas y en el uso de un selector de tipo rota-

Como seguramente usted ya pudo apreciar, la estructura de estos equipos es sumamente sencilla, y muy similar a una videocámara (en su sección de video). Por lo que podemos deducir que con respecto al servicio técnico, probablemente encontraremos fallas en el sistema de teclado, porque es una de las secciones de mayor uso; pero sin descartar también las fallas por falsos os en el compartimiento que aloja a la tarjeta de memoria (debido al constante deslizamiento de la misma). Todo ello, sin contar las fallas de operación derivadas del manejo e instalación del software especial.

ENCICLOPEDIA VIRTUAL DE LA ELECTRONICA En este CD-ROM encontrará: Fallas resueltas, circuitos útiles en el taller, modos de servicio, intercambio de experiencias, ligas a internet para descargar programas (por ejemplo, sustitutos ECG y NTE) y mucho más Tres tutoriales interactivos Manuales de servicio a información técnica

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Cursos

Año

y

servicio

INTENSIVOS

2001

En 2 días

Instructor:

Reparació de las Etapas de Barrido V y H en Televisores Modelos: 14 a 32 pulgadas

Temario:

1. Estructura de una fuente de alimentación conmutada. 2. Qué hacer cuando se dañan los transistores, diodos o capacitores de la fuente. 3. Fallas comunes y soluciones en las fuentes de alimentación conmutadas de las siguientes marcas de televisores (incluye información técnica): • Sony: tres modelos (incluye Wega) • Panasonic • Toshiba • Sharp y Broksonic (con uno o dos SCR) • Philips • Zenith (STR53041) • LG Flatron 4. Información técnica de estas fuentes conmutadas: Aiwa, Daewoo, Elektra, Emerson, Fisher, Funai, GE, Hitachi, JVC, Konka, LG, Magnavox, Memorex, Mitsubishi, Mitsui, Orion, Packard Bell, Panasonic, Philips, Philco, Portland, Quasar, RCA, Samsung, Sanyo, Sansui, Sears, Sharp, Singer, Sony Wega, Symphonic, Toshiba, Zenith. 5. Protecciones en la fuente de alimentación. OVP y O. 6. Análisis de circuitos integrados más comunes. 7. Qué hacer cuando el transistor de salida horizontal se calienta o se daña continuamente. 8. Forma de comprobar los transistores driver y salida horizontal, el flyback y el yugo de deflexión (todo instalado en el televisor). 9. Fallas que provocan los circuitos ABL y Pincushion, y procedimientos de reparación. 10. Solución de fallas en los circuitos Pincushion. 11. Medición de voltaje de pico a pico con un multímetro convencional. 12. Nuevas aplicaciones del televisor Long. 13. Procedimientos para reparar fácilmente la sección de barrido vertical. 14. Protecciones en las secciones horizontal y vertical. 15. Cómo comprobar si los transistores de salida horizontal y de la fuente son remarcados u originales. 16. Sustitutos de transistores. 17. Presentación de los nuevos CD-ROM interactivos orientados al servicio a televisores.

Querétaro, Qro. 18 y 19 de Mayo 2001 Hotel "Flamingo Inn" Constituyentes N° 138 esq. Tecnológico, Centro Poza Rica, Ver. 1 y 2 de Junio 2001 Hotel "Hacienda Xanath" Blvd. A. Ruiz Cortínes N° 1917 Col. México

San Luis Potosí, S. L. P. 8 y 9 de Junio 2001 Hotel "Arizona" J. Guadalupe Torres N° 156 Centro

FECHAS

Aguascalientes, Ags. 14 y 15 de Mayo 2001 Hotel "Real del Centro" Blvd. José Ma. Chávez N° 3402 Cd. Industrial León, Gto. 16 y 17 de Mayo 2001 Hotel "San Francisco" Blvd. A. López Mateos N° 2715 Oriente Barrio Guadalupe

Cuautle

México, D. F. 22 y 23 de Junio 2001 Escuela Mexicana de Electricidad Revillagigedo N° 100 Centro. (a una cuadra metro Balderas) Pachuca, Hgo. 28 y 29 de Junio Inst. ATEEH Efrén Rebolledo N° 109-D Col. Morelos Tel. (0177) 14 00 34 Cd. Juárez, Chih. 2 y 3 de Julio 2001 Informes Rancho del Becerro N° 3011 Fracc. Pradera Dorada Tel. (0116) 18 21 28

Tampico, Tam. 4 y 5 de Junio 2001 Hotel "Howard Johnson" Francisco I. Madero N° 210 Ote. Centro

Gómez Palacio, Dgo. 4 y 5 de Julio 2001 Hotel "Villa Jardín" Blvd. M. Alemán y Czda. Agustín Castro Div. Cd. Lerdo y Gómez Palacio

Cd. Valles, S. L. P. 6 y 7 de Junio 2001 Hotel "Valles" Blvd. 36 Nte.ent.Zaragoza y V.C. Salazar, Centro

Monterrey, N. L. 6 y 7 de Julio 2001 Hotel "88 INN" Lerdo de Tejada N° 767 Fracc. Tabachines

Cada estudiante recibe sin costo adicional: • Un libro de servicio a fuentes conmutadas (edición 2001) • Diagrama • Un video (edición 2001) • Diploma

DATOS GENERALES Con el apoyo de:

Informació

és de ónica

Para mayores informes diríjase í a: Tels. (5) 7-87-93-29 y (5) 7-87-96-71 Fax. (5) 7-87-53-77 Correo electrónico: [email protected] www.electronicayservicio.com RESERVACIONES:

A nombre de México Digital Comunicación, S.A. de C.V. remitir por vía í fax ficha de depósito con: Nombre del participante, lugar y fecha del curso

Duración de cada curso: 12 horas Horario: 14:00 a 20 hrs. el primer día y de 9:00 a 15:00 el segundo día

El número de asiento será de acuerdo al de reservación

Año

Cursos

y

servicio

INTENSIVOS

2001

En 2 días Reparación de Reproductores de CD y DVD Aiwa • Panasonic • Sony • Philips • Pioneer y Samsung

Instructor: Prof. Armando Mata Domínguez

Temario: 1. Procedimiento para desarmar, armar y ajustar mecanismos de carrusel de 1, 3 y 5 discos de las marcas SONY, SHARP, PIONEER, SAMSUNG, LG y AIWA. 2. Procedimiento para armar, desarmar y ajustar mecanismos de magazine de 7 discos y más, incluyendo 24 y 51 CD de las marcas PANASONIC, JVC, SONY y AIWA. 3. Cómo sustituir funciones del microprocesador para efectos de comprobación de los mecanismos de CD. 4. Fallas que provocan los motores de carga, deslizamiento y de giro de disco. 5. Procedimiento práctico y eficiente para realizar ajustes de los servomecanismos de enfoque y seguimiento en cualquier reproductor de CD. 6. Método práctico de trazado de señales en todo el reproductor de CD. 7. Los circuitos integrados más comunes en los reproductores de CD. 8. Qué hacer cuando el display marca NO DISC. 9. Solución de fallas de salto de canciones, efecto de disco rayado, lectura sólo de las primeras canciones, giro desbocado del disco, giro al revés del disco, lectura tardía y lectura sólo de algunos discos. 10. Tres procedimientos de ajustes en el reproductor de CD: • Con osciloscopio • Sin osciloscopio • Con disco estroboscópico. 11. Fallas comunes en servomecanismos y procedimientos de reparación. 12. Procedimiento para descifrar matriculas de transistores y diodos de montaje de superficie (sustitutos comerciales).

Duración de cada curso: 12 horas Horario: 14:00 a 20 hrs. el primer día y de 9:00 a 15:00 el segundo día

DATOS GENERALES

Temario: 1. Características técnicas, conexionado y modo de operación de los reproductores de DVD. 2. Estructura de los reproductores de DVD. 3. Método de servicio de mantenimiento y ajustes en los reproductores de DVD (incluye ajustes mecánicos). 4. Procedimiento para cambio de región en el DVD (de región 1 ó 4 a multiregion en los DVD Sony, Panasonic, Samsung, Pioneer etc. En total 14 marcas).

Cada estudiante recibe sin costo adicional:

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Veracruz, Ver. 18 y 19 de Mayo 2001 Hotel "Ruiz Milán" Paseo del Malecón esq. Gómez Farías Centro Córdoba, Ver. 21 y 22 de Mayo 2001 Hotel "Villa Florida" Blvd. M. Alemán y Czda. Agustín Castro Div. Cd. Lerdo y Gómez Palacio

A nombre de Mé í

sito con:

lugar y fecha del curso

El número de asiento será de ón

Juchitán, Oax. 8 y 9 de Junio 2001 Informes en Gpe. Victoria s/n ent. Aldama y Obregón, 2a. Sección Tels. (0197) 11 04 09 Oaxaca, Oax. 6 y 7 de Junio 2001 Informes en "El Francistor" Huzares N° 207 Centro Tels. (0195) 16 47 37 y 14 72 97

Coatzacoalcos, Ver. 11 y 12 de Junio 2001 Hotel "Enriquez" Av. Ignacio de la llave N° 500 Centro

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Xalapa, Ver. 16 y 17 de Mayo 2001 Hotel "Posada Xallapan" Av. Adolfo Ruiz Cortinez N° 1205 Francisco Ferrer Guardia

Villahermosa, Tab. 13 y 14 de Junio 2001 Hotel "B. W. Maya Tabasco" Adolfo Ruiz Cortínes N° 907 Entre Gil I. Sáenz y Fco. J. Mina México, D. F. 15 y 16 de junio 2001 Escuela Mexicana de Electricidad Revillagigedo N° 100 Centro. (a una cuadra del metro balderas) Zamora, Mich. 25 y 26 de Junio 2001 Hotel "Fénix" Madero Sur N° 401 Morelia, Mich. 27 y 28 de Junio 2001 Hotel "Morelia Imperial" Guadalupe Victoria N° 245 Centro

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Toluca, Méx. 29 y 30 de Junio 2001 Hotel "San Francisco" Rayón Sur N° 104 Centro Aguascalientes, Ags. 9 y 10 de Julio 2001 Hotel "Real del Centro" Blvd. José Ma. Chávez N° 3402 Cd. Industrial León, Gto. 11 y 12 de Julio 2001 Hotel "San Francisco" Blvd. A. López Mateos N° 2715 Oriente Barrio Guadalupe Querétaro, Qro. 13 y 14 de Julio 2001 Hotel "Flamingo Inn" Constituyentes N° 138 esq. Tecnológico, Centro

FECHAS

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Tampico, Tam. 23 y 24 de Julio 2001 Hotel "Howard Johnson" Francisco I. Madero N° 210 Ote. Centro Cd. Valles, S. L. P. 25 y 26 de Julio 2001 Hotel "Valles" Blvd. 36 Nte.ent.Zaragoza y V.C. Salazar, Centro San Luis Potosí, S. L. P. 27 y 28 de Julio 2001 Hotel "Arizona" J. Guadalupe Torres N° 156 Centro

LOS AMPLIFICADORES DE COLOR A CIRCUITO INTEGRADO EN TELEVISORES Prof. J. Luis Orozco Cuautle y Alvaro Vázquez Almazán Introducción

En el número anterior se analizó el funcionamiento de los amplificadores de color basados en transistores. Ahora revisaremos de nuevo esta etapa, pero enfocándonos en aquellos que utilizan para su trabajo a los circuitos integrados. Para lograr una explicación más didáctica, tomaremos como modelo los circuitos utilizados en los equipos Sony, Samsung y LG.

58

Tal como ya dijimos en el artículo anterior, los amplificadores de color tienen la función de servir de enlace entre las señales de bajo voltaje, generadas por el circuito integrado jungla, y el voltaje que necesitan los cátodos del cinescopio para poder funcionar adecuadamente. En la figura 1 se muestra el diagrama a bloques de una etapa de procesamiento de la señal de video de un televisor a color. Observe que se integra con los siguientes bloques:

Sistema de control Recuerde que este sistema, a través de un bus de comunicación (líneas de datos), coordina todas y cada una de las funciones del equipo.

Sintonizador Tras recibir la señal captada por la antena, la amplifica y la convierte en una señal denomina-

ELECTRONICA y servicio No.37

Figura 1 Video compuesta

S video terminal *

Y * S video 1 * video

C

Jungla Y/C selector de entrada y proceso Y/C

Salida de video

Y C 2

R

R

G

G

B

B

Hacia los catodos del tubo de imagen

Sensor Ik

Data/CLK OSD Sintonizador

TV video VTIM

Protector ABL HP (de flyback)

AFT

da frecuencia intermedia. Cabe señalar, sin embargo, que los sintonizadores modernos ya entregan la señal de video compuesta de color.

Circuito integrado jungla de croma y luminancia Procesa la señal de video, con la finalidad de entregar las señales de color RGB.

actualmente se encuentran en el mercado; por ello es probable que usted pueda encontrarlas en muchos otros modelos o marcas. Marca

Modelo

Matrícula

Aiwa Samsung Sony Wega Samsung

TV-AR295 CT30D698 KV-32FV26 CT721AP

TDA6106 TDA-6108Q TDA-6108 TDA6101Q

Amplificadores de color Suministran a la señal de color (ya sea R, G o B) la potencia necesaria para hacer funcionar a los cátodos del cinescopio. Algunos modelos de televisores disponen de una línea de retroalimentación denominada IK. Notará usted que en el diagrama anterior no se especifica si los amplificadores de color son a transistores o a circuito integrado. La única diferencia entre uno y otro sistema es precisamente el circuito integrado, en el que internamente se ubican los amplificadores de color (figura 2).

Figura 2

Matrículas A continuación ponemos a su disposición una lista con algunas de las matrículas de mayor uso, así como la descripción de los modelos en los que estas mismas se utilizan. Es importante mencionar que estas matrículas son las únicas que

ELECTRONICA y servicio No.37

59

IC901 TDA6106

Figura 3

TDA6106 9

8

7

6

5

3

4

R902

2

1 R905

R903

1K5(COMPOSICAO) C903 470pF/500V

47

1K8 C905

R904 100K/1W

IC902

15pF/50V R906 1K6

P/ABL TDA6106

C904

TDA6106 9 R

7

6

5

4

3

2

100KpF/250V(P)

1

R920

R908

G

1K

1K5(COMPOSICAO)

B G1 G2 G3

8

A

H

47

C906 470pF/500V

1K8 C909

R910 100K/1W

FOCUS

C907 100KpF/250V(P)

SCREEN

D901 8V2

C908 47pF/50V

EHT

IC903 TDA6106

C901 1KpF/2KV

1

GND

2

R

3

G

R912

R909

15pF/50V R911 1K6

4 5

TDA6106 9 R901 22/1W(FUSISTOR)

1

2

3

HT

GND

205V

8

7

6

5

4

R914

3

2

1 R918

1K5(COMPOSICAO)

R915 C910 470pF/500V

47

1K8 R916 100K/1W

C902 22uF/250V

Televisores Aiwa En la figura 3 se puede observar el diagrama de la sección amplificadora del modelo TV-AR295, donde se aprecia la presencia de 3 circuitos integrados del tipo TDA6106. Estos circuitos actúan como amplificadores de color para cada uno de los cátodos (RGB). En el extremo lateral de-

C911 100KpF/250V(P)

C912 15pF/50V R917 1K6

recho se puede observar la presencia del conector que recibe las señales correspondientes a los colores, que provienen del circuito integrado jungla. También se aprecia la línea denominada BLK CURR (corriente de negros), la cual es equivalente a la línea de retroalimentacion IK en los televisores Sony.

Figura 4

60

ELECTRONICA y servicio No.37

B BLK CURR

Televisor Samsung

solo circuito integrado como amplificador de color. Como ya se mencionó, la línea de retroalimentación se identifica como IK.

En la figura 4 se observa el diagrama de la sección amplificadora de color del modelo CT30D698. En este caso, se puede apreciar la presencia de un solo circuito integrado que funciona como amplificador de color (TDA6108Q). En el extremo lateral izquierdo se observa el conector por donde se reciben las señales correspondientes a los colores RGB; y en ese mismo conector se aprecia la presencia de la línea de retroalimentacion CUT (corte), que también es equivalente a la línea IK de los televisores Sony y a la línea BLK en Aiwa.

Televisor Samsung En la figura 6 se presenta el diagrama de la sección amplificadora correspondiente al modelo CT-721AP. Este modelo emplea como etapa amplificadora tres circuitos integrados, uno para cada color RGB; y la línea de retroalimantación también se identifica como IK.

Localización de fallas

Televisor Sony Wega

El procedimiento para localizar fallas en los amplificadores de color a circuito integrado, no es muy diferente al que se sigue en sistemas a transistor. Pero si es la primera vez que usted

El diagrama de la figura 5 corresponde al modelo KV-32FV26. Y al igual que en los televisores Samsung, estos equipos utilizan únicamente un

Figura 5 L1790

H2

G1 - 2

11

KG

5

10

9

KB

G1 - 1

7

R179 7 100k 1/2W

1

R1796 2. 2 2W :R S

8

H1

J1761

C1799 0.0047 2kV E

G2

C179 4 4. 7 250V

:LHL08

6

R1788 1 1W :R S

G2

D1795 JW(15.0MM)

12 KR

G1 - 3

CV

200V

B G

1

G4

13

3

FV

D1792 1N4003GA

R

RV1761 110M V STA T CONTROL

CN1766 TAB 1

D1791 1N4003GA

R176 3 1k 1/2W

D1793 1N4003GA

C1751 47 250V

R177 3 1k 1/2W

D1794 1N4003GA

C1750 0.1 250V :MPS

R179 4 560k 1/2W

E

C1795 0.00 1 B R1795 10 0 1/2W

R178 3 1k 1/2W

IC1701 TDA6108JF/N1B CRT AMP 2

6

GOUT

5

3

7

B OUT

IK

4

R OUT

3

GND

IN

2

R

B

G IN

1

VDD

1 IN

200V

8

9

R1753 220

R176 4 10 0

140 . 6V

135 . 9V

4 . 8V

R

132 . 8V

1 . 9V

R175 1 22 0

R1752 220

CN1761 6P WHT :S-MICRO

2 . 0V

1.8V

R1750 43 k

G

R177 4 10 0

R178 4 10 0

9V

D1790 1SS133 PROTECTOR

R1789 47 k

TO A BOARD B

CN351 R

1

G

2

B

3

+9V

4

E

5

IK

6

H

1

E

2

NC

3

NC

4

200V

TP47R

R OUT

TP47B

B OUT

C1790 0.01 B

C179 2 680p B

Q1790 2SA1309A IK-BUFFER

R179 2 22 0

4.4V

4.8V

C1791 100

R1793 30k

5

CN1764 5P WHT :S-MICRO TO A BOARD CN503

ELECTRONICA y servicio No.37

61

Figura 6 2

3

4

5

NC

6

7

HEATER

16.5V

1 130 V

ASSY-PWB CRT&V/M

8 -13.5V

9 13.5V

10

NC

220V

TO POWER PCB

5

6

Vfb

4

Vcn

3

Voc

GND

2

Iom

Vin

1

VDDH

Vip

VDDL

D707 1N4148

7

8

9

R7303 13K DZ701 NTZ-15 R701

R7303 58K 1/2W

DZ704 MTZ9.18

R702 2.7K 1/2W

C702 C703 104 104 50V(MP) 50V(MP)

C701 12 50 V

D701 TVR106

C708 104 250V(IMP)

C704 561 600V

R705 2.7K 1/2W(RC)

R719 35K

IC702 TDA61012

F1

Vfb

9

C710 104 250V (MP)

C722 4.7uF 250V +

D702 TWR106

3

4

5

6

R714 10K *

Vfb

2

7

8

9

S-NIVE C721 103 3KV

B 6

R711 1.3K

B 7

R713 58 K 1/2 W

C714 561 500 V

C715 104 250V (MP)

D703 TVR106

D710 TVR106

observa un circuito de este tipo, quizá le parezca que es muy difícil localizar averías en él. A continuación describiremos el procedimiento para localizar fallas en los amplificadores de color a circuito integrado, esperando le sea de utilidad. 1. Compruebe que al encender el televisor también enciendan los filamentos del cinescopio. Si éstos no encienden, significa que el problema se encuentra en la sección de barrido horizontal (figura 7A). 2. Mueva el control de screen, que generalmente está a un lado del fly-back (figura 7B). Si al hacer esto sólo aparece una línea horizontal en la superficie de la pantalla, quiere decir que hay un problema en la etapa de barrido vertical. Y si la pantalla se ilumina por completo, significa que el problema se localiza en la etapa de video.

62

V

GT702 IP

R724 4.7K-K 1/2W (RC)

5 OF 1 11P *

D-FOCUS

GT701 IP

D712 TWR106 *

Vcn

VDDH

1

D710 1N4009

H

D704 1N4148

TDA6101Q

4

B-FOCUS

R723 1K 1/2W

R710 2.7K-K 1/2W(RC)

IC703 TDA61016

+ C716 47uF 16V

HV

SCREEN

Vcn

Voc

GND

VDDH

Vin

Iom

Vip

8

+

DZ702

B

7

C709 561 500V

R707 2.7K 1/2W

Iom

R722 560

C705 104 50V(MP)

GND

1K 3

6

Voc

C716 2200 uF 16V

NS/GD D704 1N4148

5

Vin

R721 470

4

Vip

D706 1N148

3

R709 18K *

R708 58K 1/2 W

DZ702 TDA61016

D705 1N4148

2

R720 910

R706 1.2K

GND

1 +

VDDL

2

TO MAIN PBC

C717 22uF 35V

D711 TWR106

TDA6101Q VDDL

R704 1.2K

H.V.

R718 1K

F2

Q701 2SA539-4

1

V999

TDA6101Q

R718 47K

R717 100

C.R.T

+ C720 4.7uF 330V

L701 1D

3. Mida el voltaje de alimentación que recibe el circuito integrado jungla de croma y luminancia (9 voltios) y el circuito integrado amplificador de color RGB (de 120 a 250 voltios). 4. Compruebe que la línea de retroalimentación IK tenga un voltaje de entre 1 y 4 voltios. 5. Si el voltaje sale de este rango, desconecte la línea de IK y con una fuente de alimentación (puede ser una pila de 1.5 voltios), aplique un voltaje de entre 1.5 y 2.5 voltios. Si en ese momento aparece imagen, compruebe el funcionamiento de los circuitos detectores de IK. En caso de que no aparezca imagen, compruebe el estado del circuito integrado jungla de croma y luminancia (figura 7C). 6. Compruebe que las señales correspondientes a los colores RGB salgan del circuito integrado jungla de croma y luminancia, y que lleguen hasta el circuito integrado amplificador de colores RGB. Para comprobar el funcionamien-

ELECTRONICA y servicio No.37

Figura 7

B

A

C

D

to de dicho circuito, utilizando una pila, y por un lapso muy corto, aplique un voltaje de 1.5 voltios en cada una de las terminales de entrada. Entonces debe aparecer en la pantalla el color correspondiente que haya sido excitado; si no aparece nada, reemplace el circuito integrado amplificador de colores (figura 7D).

Ultimas recomendaciones En la figura 8 se muestra la disposición de terminales de cada uno de los circuitos integrados mencionados anteriormente. Como se puede dar cuenta, todos son iguales en cuanto a su estructura; de tal manera que si no encuentra el cir-

cuito de reemplazo exacto, puede usar cualquier otro de similares características. Finalmente, quisiéramos aprovechar la oportunidad para informarle que a partir del mes de mayo de 2001, el Prof. José Luis Orozco Cuautle impartirá una serie de cursos intensivos de reparación de fuentes de alimentación conmutadas y de las etapas de barrido vertical y horizontal. Se analizarán los procedimientos de reparación de las marcas Sony (3 modelos incluyendo Wega), Panasonic, Toshiba, Sharp (con uno o dos SCR), Philips, Zenith (STR53041) y LG Flatron, y se entregará información técnica de las fuentes conmutadas de 25 modelos más. Esté pendiente de las fechas en que visitará su ciudad.

Figura 8 Vip

1

n.c

1

Vi(1)

1

VDDL

2

n.c

2

Vi(2)

2

Vi(2)

Vin

3

Vin

3

Vi(3)

3

Vi(3)

3

GND

4

GND

4

GND

4

GND

4

Iom

5

Iom

5

Iom

5

Iom

5

VDDH

6

VDD

6

VDD

6

VDD

6

Vcn

7

n.c.

7

Vcc(3)

7

Vcc(3)

7

Voc

8

Voc

8

Voc(2)

8

Voc(2)

8

Vfb

9

Vof

9

Voc(1)

9

TDA6101Q

ELECTRONICA y servicio No.37

TDA6106Q

Vi(1)

TDA6107Q

Voc(1)

1 2

TDA6108JF

9

63

NUEVOS PROYECTOS CON MICROCONTROLADORES PIC microEstudio Ing. Wilfrido González Bonilla * www.prodigyweb.net.mx/wgb Con este artículo iniciamos una serie de temas orientados a los microcontroladores PIC, tanto desde un punto de vista teórico como de las aplicaciones. Para respaldar el tema con proyectos específicos, que sean de gran valor didáctico y de bajo costo, la revista Electrónica y Servicio ha establecido un acuerdo con el Ing. González Bonilla, director de un laboratorio que ofrece sus servicios de diseño a la industria. El objetivo es que usted se inicie en está área de la electrónica de control, de una manera sencilla y con soporte de ingeniería.

Generalidades Somos testigos de la rápida evolución que en los últimos años ha experimentado el mundo de la electrónica. Y sin duda que el resultado más notable es el surgimiento de los circuitos integrados, que actualmente se fabrican con una gran variedad de características y prestaciones (figura 1).

Figura 1

* El Ing. Wilfrido González Bonilla es un profesional con amplia experiencia en el área técnica-industrial. Es egresado de la Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica del Instituto Politécnico Nacional, con estudios de maestría en la Escuela Superior de Electricidad de París. Tiene experiencia como profesor de dicho instituto, y ha colaborado en diferentes empresas nacionales e internacionales. Actualmente dirige su propia empresa y es el creador del proyecto PICmicroEstudio.

64

ELECTRONICA y servicio No.37

Los microcontroladores Dentro de la amplia gama de circuitos integrados disponibles a la fecha, se encuentran los microcontroladores. Recordemos que un microcontrolador es un integrado que contiene una unidad lógica, una aritmética y un conjunto de dispositivos indispensables para realizar funciones de cálculo y control (memorias RAM y ROM, circuitos de entrada y salida, convertidores A/D y D/ A, etcétera). Gracias a esta estructura, los microcontroladores trabajan de manera similar a una computadora; es decir, tienen la capacidad de recibir y procesar información a través de un programa preestablecido por el y, con ello, hacer visible un resultado (figura 2).

Figura 2 La diferencia principal entre un microprocesador y un microcontrolador, es básicamente su estructura. Todos los elementos externos que requería el Z-80, ahora están dentro de un solo integrado: el Picmicro. Timer

p u e r t o s

Z-80

I/O

R O M

R A M

A/D D/A Otros periféricos

Aplicaciones Como es de suponer, el grado de integración y poder alcanzado por estos dispositivos ha sido

Figura 3

De consumo Profesional

Industrial

Doméstica

ELECTRONICA y servicio No.37

65

determinante en la generalización de sus aplicaciones. Así que ahora podemos encontrar microcontroladores en cualquiera aplicación electrónica donde se requiera de un proceso de control (figura 3). Una doble ventaja de tal masificación, es la disminución de precios y una accesibilidad garantizada. Y pese a que el uso de los microcontroladores en la electrónica es ampliamente conocido desde hace varios años, cuando los técnicos escuchamos el nombre de PIC tendemos a imaginar estructuras y aplicaciones complejas; pero no necesariamente tiene que ser así, como veremos enseguida.

Qué es un PIC Un circuito integrado programable o PIC por sus siglas en inglés (Programmable Integrated Circuit), es el nombre comercial con que la compañía Microchip ha designado a sus microcontroladores. Por sus características y costo, estos dispositivos son ideales para realizar casi cualquier proyecto de control (figura 4).

Figura 4

¡y listo! No es necesario colocar prácticamente ningún otro elemento externo. Además de Microchip, otras compañías han desarrollado este tipo de tecnología; pero para su identificación comercial utilizan nomenclaturas diferentes; por ejemplo, Motorola maneja la línea MC, National Semiconductors emplea COP, Philips maneja el código 8051, y así muchas más. Y a pesar de las distintas nomenclaturas asignadas a esta familia de microcontroladores, el uso del término PIC se ha generalizado para identificar a casi cualquier microcontrolador, independientemente de la compañía que lo produzca. Es algo similar a lo que ocurrió con la palabra Kleenex, pues no obstante que se trata de la marca comercial de un fabricante específico, fue adoptada para designar a cualquier clase de pañuelos desechables.

Qué necesita para trabajar con PIC Antes de explicar cómo ha de trabajarse con PIC, queremos comentar que para poder realizar aplicaciones con un PIC, no es necesario que el técnico entienda el proceso que se lleva a cabo dentro del chip; es suficiente que tenga los conocimientos básicos en electrónica. Para programar un PIC, hay que ejecutar cuatro pasos fundamentales: editar, compilar, quemar (o programar) y comprobar. Enseguida hablaremos con más detalle sobre cada una de estas acciones.

Edición

Su principal característica, al igual que la de cualquier otro microcontrolador, es que todos los elementos requeridos para realizar su trabajo ya vienen incorporados dentro del propio encapsulado. De tal suerte, lo único que tenemos que hacer es programarlo, conectar sus terminales a las entradas o salidas de la señal que deseamos

66

Consiste en escribir una serie de instrucciones concretas con un lenguaje determinado a través de una computadora, utilizando un software o programa específico. En el caso de los PIC de Microchip, el software está disponible en su página de Internet www.microchip.com (figura 5). MPLAB es el programa más utilizado para desarrollar y verificar programas PIC.

Compilación Una vez que se hayan editado las instrucciones en el lenguaje ensamblador, es necesario traducirlas a un lenguaje entendible para el chip

ELECTRONICA y servicio No.37

Figura 5

(hexadecimal). Esto se logra a través del mismo programa MPLAB (figura 6).

Quemado o programación Básicamente, se refiere a la acción de introducir las instrucciones en el PIC, a través de un circuito adicional conectado a la computadora. PICtarPlus, el programador que actualmente ofrece Microchip, tiene un costo aproximado de 3,000 dólares. Pero no permita que esto lo desanime, pues hay otra opción de la que más adelante hablaremos.

Figura 6

ELECTRONICA y servicio No.37

Comprobación Cuando el PIC ha sido quemado, debe verificarse que las funciones para las que se programó se realicen correctamente. Para ello, como en el punto anterior, se requiere de un circuito probador adicional.

Una opción: PICmicroEstudio Como seguramente usted ya se dio cuenta, la programación de PIC representa un 50% del aprendizaje. Esto quiere decir que la práctica es fundamental para dominar la técnica. Ahora bien, como ya señalamos, para programar un PIC, además del software para editar y compilar (que se obtiene gratis de Internet), se requiere de dos circuitos específicos: uno para, propiamente, quemar o programar el PIC, y otro para comprobar su funcionamiento. Para solucionar el problema del gasto que implica adquirir estos circuitos, queremos presentarle una opción accesible: PICmicroEstudio. El propósito del PICmicroEstudio, un proyecto desarrollado por el autor de este artículo, es capacitar al estudiante o técnico en electrónica en el uso de los microcontroladores, pero enfocándose al aspecto práctico y a través de tarjetas “proyectos”. Cada una de las tarjetas explora

67

un área específica de la amplia variedad de aplicaciones de los PIC. A diferencia de otros medios de enseñanza, los proyectos PICmicroEstudio permiten al estudiante o técnico concentrarse directamente en el aprendizaje de la programación y aplicaciones de los PIC, en vez de invertir su tiempo en hacer conexiones en protoboard o en armar kits.

Figura 7

Los proyectos Los proyectos que actualmente ofrece PICmicroEstudio abarcan tres áreas específicas, las cuales están diseñadas para lograr un aprendizaje gradual. Esta vez haremos una descripción general de algunos de ellos, aludiendo a su nombre técnico; y en próximos artículos se abordarán todos y cada uno de los proyectos de manera individual, con explicaciones más detalladas y con sus aplicaciones prácticas.

PIC básicos Son proyectos en los que se pueden poner en práctica los primeros conocimientos adquiridos, y por eso son muy importantes para estudiantes y técnicos que se inician en el mundo de los PIC(figura 7). • Programador de PIC. Indispensable para iniciarse en la programación de PIC. Es un circuito quemador que se conecta al puerto serial de la computadora, y que no requiere de ninguna fuente de alimentación externa. Cuenta con un conector que le permite funcionar de manera serial con el Entrenador. • Entrenador. Complemento del circuito Programador. Es una tarjeta que hace posible comprobar las programaciones realizadas en los PIC, y que dispone de un conector directo al Programador de PIC’s; y a su vez, esto permite trabajar de tarjeta a tarjeta sin desconectar el PIC. • Control de motor de pasos. En este proyecto se presenta un circuito que desarrolla las funciones de adelante, atrás y alto, para el control de un motor. Puede conectarse a una computadora, desde la cual se controla todo el proceso.

68

• Fuente regulada y cargador de baterías. Pese a que realmente no es un proyecto para el trabajo directo con PIC, se requiere para alimentar algunos otros proyectos. Está integrado por un regulador de voltaje universal variable, con el que se proporcionan voltajes de 0V a 18V (dependiendo del tipo de transformador que se instale a la entrada). Una prestación adicional, es que puede utilizarse como cargador de baterías de tipo seco.

PIC intermedios Son aplicaciones enfocadas a dar solución a procesos específicos. Generalmente se trata de proyectos más desarrollados, que permiten avanzar en el aprendizaje de la programación (figura 8). • RS232 Entrenador. Proyecto que se utiliza para entender la manera en que un PIC interactúa

ELECTRONICA y servicio No.37

Figura 8

con la computadora, conectándolo a través del canal RS232 (que es el medio de comunicación entre ambos). Con este circuito se aprecia la manera en que la computadora envía información al PIC (encendiendo los leds), o en que el PIC envía información a la computadora (datos en pantalla). • RS485 Entrenador. A diferencia del protocolo anterior, este protocolo es mucho más poderoso. En esta tarjeta se describe ampliamente cómo interconectar vía dos hilos, dos o más microcontroladores.

PIC master Proyectos listos para instalarse en procesos industriales o máquinas-herramientas, que ya requieren un mayor dominio del proceso de programación (figura 9). • Módulo de 5 entradas y 3 salidas con relevadores. Casi un circuito PLC. Con esta tarjeta,

Figura 9

se puede llevar a cabo una gran variedad de aplicaciones reales. Está lista para ser instalada en un proceso industrial o en una máquina-herramienta. • Módulo de 4 dígitos con puerto RS232. Controla un número de 4 dígitos, desde una computadora o desde cualquier microprocesador. Recibe el número en código ASCII de manera serial, y lo despliega en un display. Puede utilizarse en proyectos en los que se contabilicen procesos.

Comentarios finales Todos y cada uno de los proyectos se entregan junto con su diagrama esquemático, una hoja de datos técnicos de los principales componentes y el software respectivo. Y se proporciona asesoría técnica, directamente por parte del autor de los proyectos ([email protected], fax 55-12-79-75). En el siguiente artículo empezaremos a explicar cómo debe programarse un PIC y cómo emplear el programa MPLAB. También describiremos el funcionamiento y las aplicaciones de los dos primeros PIC básicos: el Programador de PIC y el Entrenador. Esté pendiente.

Microestudio ¡¡ TODO LO QUE NECESITA PARA APRENDER A PROGRAMAR CIRCUITOS PIC!! PIC básicos Proyectos indispensables para técnicos y estudiantes que se inician en la programación de circuitos PIC. Cada proyecto ha sido diseñado para lograr un avance gradual en el aprendizaje de la programación.

Clave 501 502 503 504 505

Descripción Programador de circuito PIC Entrenador PIC16F84 Control de motor a pasos Fuente regulada-cargador de baterías Microcontrolador programable manualmente

Empiece a trabajar ya en sus propios proyectos

Precio $400.00 $400.00 $400.00 $300.00 $760.00

PIC intermedios Estos proyectos tienen como objetivo reforzar la práctica en la programación de circuitos PIC. Son aplicaciones enfocadas a dar solución a procesos específicos. Clave 601 602 603 604 605 606

Descripción Circuito de una entrada Rx RS232 y dos salidas Tx RS232 Entrenador RS232 Entrenador RS485 Clon Stamp 1 256 instrucciones Basic Stamp 1 con chip original Chip original Stamp I, cristal de 4 Mhz, 2 capacitores de 15 pf, 1 resistencia 3.3 k

Precio $500.00 $500.00 $500.00 $550.00 $620.00 $260.00

PIC master Son proyectos listos para ser instalados en procesos industriales o máquinasherramientas, y que requieren de un mayor dominio del proceso de programación. Clave Descripción 701 Módulo de 2 dígitos con puerto RS232

Precio $200.00

702

Módulo de 4 dígitos con puerto RS232

$300.00

703 704

Módulo de 5 entradas 3 salidas con relevadores Módulo de 5 entradas 5 salidas con relevadores

$400.00 $500.00

México Digital Comunicación, S.A. de C.V. Emiliano Zapata s/n Edificio B departamento 001 Fracc. Real de Ecatepec, C.P. 55000 Ecatepec, Estado de México Teléfonos (5) 7-87-35-01 y (5) 7-87-94-45 Correo electrónico: [email protected] www.electronicayservicio.com

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Enviar datos completos y ficha de depósito por fax o correo electrónico. Anote la fecha de pago, población y el número de referencia de su depósito (son datos muy importantes).

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CONTROL INDUSTRIAL POR PLC (Primera de de dos dos partes) partes) (Primera Colaboración de la Escuela Mexicana de Electricidad

Introducción

En este artículo revisaremos las bases del control mediante “controladores lógicos programables” (los llamados PLC). Este material forma parte de los manuales didácticos que edita la Escuela Mexicana de Electricidad como soporte a los cursos y especialidades que imparte. De hecho, si usted tiene interés en establecer o con esta prestigiada institución con más de 60 años de vida activa, puede consultar la página 79 de esta revista.

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El concepto de control es extraordinariamente amplio, pues comprende desde un simple interruptor que gobierna el encendido de una bombilla o el grifo que regula el paso de agua en una tubería, hasta el más complejo ordenador de proceso o el piloto automático de un avión. Podríamos definir al control como “la manipulación indirecta de las magnitudes de un sistema denominado planta, a través de otro sistema llamado sistema de control”. En la figura 1 se muestra un diagrama a bloques de estos dos elementos esenciales: sistema de control y planta. Los primeros sistemas de control se desarrollaron durante la revolución industrial, entre finales del siglo XIX y principios del siglo XX. Inicialmente, se basaban sólo en componentes mecánicos y electromecánicos (básicamente, engranajes, palancas, relés y pequeños motores).

Diagramas de os El uso de relés electromecánicos para controlar sistemas automáticos, es una tecnología antigua

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se utiliza un o perteneciente a un dispositivo que dispone de múltiples os, sólo el o requerido para la función en turno se indica en la línea correspondiente. Y si los demás os están en uso, serán mostrados en las líneas correspondientes.

Figura 1 Sistema de control

Sistema de control

Planta

1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 * #

Operador Consignas

Señales de control

Magnitudes respuesta

que se utilizaba para el control eléctrico cuando no existían los PLC de bajo costo. Pero esta tecnología ha visto limitada su aplicación en sistemas neumáticos, debido a la evolución de la neumática robusta; y es que esta última es apta para condiciones peligrosas, y generalmente es más fácil de instalar. En la figura 2 se muestra un diagrama de os, que simboliza el funcionamiento del control mediante relés y electroválvulas neumáticas de un sistema de control. El diseño de este tipo de diagramas se ha estandarizado, de manera que las líneas de voltaje queden en los extremos. Las diferentes líneas de unión entre las dos líneas de voltaje, representan funciones lógicas compuestas por os de conmutación y por os de relé que controlan las bobinas de relés y los solenoides de las válvulas del sistema. Cuando Figura 2 R 1 s0 E 2 3 s1 E

4

13 RC

14 21 K2

1 RT

4

22

RT

1 3

31

21

32

22

K2 2

2

RC

RT

7

7

95 F2 96 95 F1

96

A1 K1 A2

A1 K2 A2

13 14

Funciones AND, OR y NOT En la figura 3 se muestran las tres funciones lógicas básicas de AND, OR y NOT (o sea, Y, O y NO), que son ejecutadas por pulsadores y activan la válvula solenoide correspondiente cuando se satisfacen los requisitos lógicos de cada línea. Figura 3

24v

PB1

PB3

PB4

PB5

PB2 SV2

SV1

SV3

0V AND

OR

NOT

Funciones de memoria Uno de los requisitos lógicos comunes dentro de un circuito de relés es el de la función de memoria, necesaria cuando existe una señal breve. Una vez que esta señal se activa, tiene que mantenerse para que, cuando se desactive, las acciones subsecuentes se lleven a cabo sin ningún problema. En el caso de un circuito de relés, esto puede conseguirse programando un relé para que se “enclave” mediante un par de os propios. También es posible utilizar os adicionales dentro del relé, para llevar a cabo las acciones necesarias (tal y como se muestra en la figura 4). En esta figura se observa la aplicación de un circuito de enclavamiento, en el que se utilizan dos pulsadores para activar y desactivar la alimentación al resto del diagrama. Se incluye una lámpara, para indicar el estado prevaleciente.

S

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73

Figura 4

24v

PB1

R1/1

R1/2

R1/3

R1/4

PB2 0V

R1

Memoria

Este control básico puede formar un extremo anterior estándar en los circuitos de relés siguientes, para el control de cilindros neumáticos. Pero a partir de los años cincuenta empezaron a emplearse los semiconductores, que permitían el diseño de sistemas de menor tamaño de consumo, más rápidos y con menor desgaste. En la década de los setenta, la complejidad y las prestaciones de los sistemas de control se incrementaron gracias al empleo de circuitos integrados; en particular, gracias a los de tipo programable (sistemas basados en microprocesadores). Al tiempo que se desarrollaban los circuitos integrados, lo hacían también los ordenadores digitales (aun y cuando su empleo en la industria quedaba restringido al control de procesos muy complejos, debido a su alto costo, a la necesidad de contar con personal especializado para su instalación y manejo, y a la poca facilidad de interconexión –interfaz– con el proceso, donde habitualmente se manejan tensiones y corrientes fuertes para las que no suele estar preparado el ordenador). La demanda en la industria de un sistema económico, robusto, flexible, fácilmente modificable y con más capacidad para trabajar con tensiones y corrientes superiores a las que soportaba el ordenador, hizo que se desarrollaran los autómatas programables industriales (abreviadamente API en la literatura castellana, y PLC en la literatura anglosajona). Básicamente, los primeros autómatas pretendían sustituir a los sistemas convencionales con relés o circuitos lógicos, con las ventajas evidentes que suponía tener un hardware estándar. Por eso nacieron con prestaciones muy similares a

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las de dichas tecnologías convencionales, y trabajaban en principio con lenguajes de programación muy parecidos a los esquemáticos empleados en las mismas. Estas limitaciones eran dictadas sólo por razones de mercado, y no porque realmente la tecnología de la época no permitiera hacer más; a decir verdad, aún había mucho que ofrecer. En muchos aspectos, las prestaciones de los autómatas actuales son superiores a las de sus antecesores; fundamentalmente, porque incorporan un juego de instrucciones más potente, mejoran la velocidad de respuesta y tienen la capacidad de comunicarse. Aparte de las operaciones lógicas con bits, los juegos de instrucciones actuales incluyen temporizadores y contadores, otra serie de operaciones lógicas con palabras, operaciones aritméticas, tratamiento de señales analógicas, funciones de comunicación y una serie de funciones de control no disponibles en la tecnología clásica de relés. Todo esto ha permitido su aplicación masiva en el control industrial, tal y como se muestra en la figura 5. En definitiva, podemos decir que los grandes autómatas actuales se acercan cada vez más a las prestaciones de un pequeño ordenador. Incluso, algunos de ellos son programables en lenguajes típicamente informáticos (como el Basic). Sin embargo, las principales virtudes de los autómatas siguen siendo la robustez y la facilidad de interconectarlos al proceso industrial en cuestión. Y la tendencia actual no es precisamente acercarlos más a las prestaciones de los orFigura 5 Prestaciones CIM Comunicaciones, redes Base de datos, gráficos Visualizadores, impresoras Operaciones aritméticas Sustitución de relés 1970

1980

1990

Año

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Figura 6 Estudio de necesidades

Fases de proyecto de un sistema de control

nología empleada en la preparación de éste siempre apuntan a obtener el máximo aprovechamiento de las prestaciones que nos ofrecen las nuevas tecnologías ya mencionadas.

Variables a controlar

Sistemas de control Entradas y salidas del controlador

Elección de sensores y accionamientos

Algoritmos de control Modificaciones Simulación

Elección de la tecnología

Diseño de Hard y Soft

Implementación

Pruebas

Según se ha indicado en la introducción, el objetivo de un sistema de control es gobernar la respuesta de una planta, sin que el operador intervenga directamente sobre sus elementos de salida. Dicho operador manipula únicamente las magnitudes denominadas de consigna, y el sistema de control se encarga de gobernar dicha salida a través de los accionamientos. De alguna forma, el concepto lleva implícito que el sistema de control opera, en general, con magnitudes de baja potencia llamadas genéricamente señales, y que gobierna unos accionamientos que son los que realmente modulan la potencia entregada a la planta. Estas ideas se reflejan en la figura 7. Figura 7

Energía

Explotación

denadores en cuanto a capacidad de cálculo, sino dotarlos con funciones específicas de control y con canales de comunicación para que puedan conectarse entre sí y con los propios ordenadores. El resultado de tal integración es la red de autómatas conectada a ordenador, capaz de ofrecer las prestaciones y ventajas de ambos mundos; y es que así, en un solo sistema, se concentran todas las funciones de producción asistida por ordenador (CIM). La disponibilidad de estos nuevos elementos y funciones en el campo del control industrial, obliga a replantearse la configuración y los propios métodos de diseño de automatismos. En la figura 6 se especifican los principales pasos a seguir en el desarrollo de un sistema automático de control. A continuación veremos conceptos básicos y métodos para el diseño de un sistema de control, que aunque son independientes de la tec-

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Sistema de control Señales de consigna

Accionamientos

Planta Respuesta

Señales de control

Elementos de señal

Elementos de potencia

Según la definición anterior, el conjunto de sistema de control y accionamientos se limitaría a ser un convertidor amplificador de potencia que ejecuta las órdenes dadas a través de las magnitudes de consigna. Este tipo de sistema de control se denomina en lazo abierto, por el hecho de que no recibe ningún tipo de información sobre el comportamiento de la planta. Lo habitual, sin embargo, es que el sistema de control se encargue de la toma de ciertas decisiones ante determinados comportamientos de la planta. Entonces se habla de sistemas automáticos de control. Para ello se requiere de unos sensores que detecten el comportamiento de di-

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cha planta, y de unas interfaces para adaptar las señales de los mismos a las entradas del sistema de control. En este caso, el diagrama a bloques será como el que se muestra en la figura 8. Estos sistemas se denominan en lazo cerrado, ya que su diagrama muestra claramente una estructura con una cadena directa y un retorno o realimentación, formando un lazo de control. Así pues, en el caso más general, podemos dividir el sistema de control en los siguientes bloques: • • • •

Unidad de control. Accionamientos. Sensores. Interfaces.

Aquí, cabe señalar que el autómata programable funge dentro del sistema de control como unidad de control. Y suele incluir también, totalmente o en partes, las interfaces con las señales de proceso. Al conjunto de señales de consigna y de realimentación que entran a la unidad de control se le denomina genéricamente entrada. Y al conjunto de señales de control obtenidas, se les llama salidas.

Automatismos analógicos y digitales Según la naturaleza de las señales que intervienen en el proceso, los sistemas de control pueden dividirse en los siguientes grupos: • Sistemas analógicos. • Sistemas digitales. • Sistemas híbridos analógico–digitales. Los sistemas analógicos trabajan con señales de tipo continuo, con un margen de variación determinado. Mediante una tensión o corriente proporcionales a su valor (0 a 10 V, 4 a 20 mA, etcétera) dichas señales suelen representar magnitudes físicas del proceso, tales como presión, temperatura y velocidad, entre otras. En cambio, los sistemas digitales trabajan con señales todo o nada, llamadas también binarias, que sólo pueden presentar dos estados o niveles: abierto o cerrado, conduce o no conduce,

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mayor o menor, etcétera. Estos niveles o estados se suelen representar por variables lógicas o bits, cuyo valor puede ser sólo 1 ó 0, empleando la notación binaria del álgebra de Boole. Dentro de los sistemas digitales, cabe distinguir dos grupos: los que trabajan con variables de un solo bit (denominados habitualmente automatismos lógicos) y los que procesan señales de varios bits (para representar, por ejemplo, valores numéricos de variables o contenido de temporizadores, contadores, etcétera). Genéricamente, a estos últimos se les denomina automatismos digitales. Los sistemas de control actuales con un cierto grado de complejidad, y en particular los autómatas programables, son casi siempre híbridos; es decir, sistemas que procesan a la vez señales analógicas y digitales. Pero la tendencia es que la unidad de control sea totalmente digital y se base en un microprocesador, el cual aporta la capacidad de cálculo necesaria para tratar las señales todo o nada en forma de bits y las señales analógicas numéricamente. Y es que muchos de los sensores usualmente empleados suministran señales de tipo analógico-numérico, llamadas comúnmente conversión analógico–digital (A/ D), para que puedan ser tratadas por la unidad de control. También puede necesitarse de señales analógicas de salida, para ciertos indicadores o para control de ciertos servosistemas externos. En tal caso, el sistema de control debe disponer también de interfaces para la conversión digital–analógica (D/A), capaces de suministrar dichas señales a partir de los valores numéricos obtenidos por la unidad de control. Figura 8

Energía

Señales de consigna Entradas

Unidad de control

Interfaces

Salidas Señales de control

Respuesta Accionamientos

Planta

Interfaces

Señales de realimentación Elementos de señal

Elementos de potencia

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En la figura 9 se observa la estructura de la unidad de control, y resaltan las interfaces necesarias para el tratamiento de las señales de entrada y salida comúnmente empleadas en controles industriales.

Componentes y modelos En los automatismos, normalmente encontramos una diversidad de componentes o subsistemas de tipo mecánico-hidráulico, neumático, eléctrico o fisicoquímico. Se trata entonces de sistemas que combinan múltiples tecnologías, lo cual hace necesario un lenguaje común para la coordinación e integración de todas ellas en el sistema. En el nivel físico, la relación entre dichos subsistemas tecnológicamente diversos queda a cargo de los sensores e interfaces. Pero para caracterizar su comportamiento, el diseñador requiere de un modelo independiente de la tecnología, que le permita tratar a todos ellos con una metodología común, sea cual sea su principio tecnológico. El modelo permite tratar a cada componente o subsistema como una “caja negra”, a la que se asocia una función de transferencia que relaciona las magnitudes de salida de interés con las magnitudes de entrada, y que, por lo tanto, permite predecir su comportamiento una vez conocido su estado inicial y las señales de entrada que se aplicaron. Así que este enfoque permitirá tratar cualquier sistema o parte del mismo mediante un diagrama a bloques, mismo que, mediante un simbolismo común, hace posible representar elementos de diversas tecnologías. Y pese a que estos elementos se diferencian unos de otros por su índole, aparecerán como homogéneos para el diseñador. Para que quede claro el concepto de modelo independiente de la tecnología, podemos poner un ejemplo. Para el especialista en relés, el esquema eléctrico de un automatismo es un modelo a partir del cual se puede predecir el comportamiento del sistema ante determinadas entradas. Pero este modelo carece de significado para un especialista en hidráulica o neumática, que a su vez utiliza otro tipo de esquemas.

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Figura 9

Entradas digitales

Entrada analógicas

Salidas digitales 1 2 3 456 78 90 AB C + -

A/D

Unidad de control

82317

D/A M

Salidas analógicas

Mas ambos tienen en común que emplean elementos todo o nada, que pueden representarse con el modelo del álgebra de Boole; y éste sería el modelo independiente de la tecnología que permite tratar ambos tipos de sistemas bajo un mismo punto de vista. En la figura 9 se ilustra este concepto. De forma análoga, los sistemas analógicos pueden tratarse mediante funciones algebraicas continuas que relacionan las magnitudes de salida con las de entrada. Las herramientas matemáticas para el tratamiento de estos sistemas son básicamente la transformada de Laplace (para sistemas analógicos) y la transformada en z (para sistema digitales sometidos a muestreo). Los métodos del álgebra de Boole, la transformada de Laplace y la transformada en z, son útiles matemáticos imprescindibles para abordar el diseño de sistemas de control. Pero no es necesario conocerlos, para comprender el funcionamiento de los autómatas. Este texto está dedicado básicamente al conocimiento de los autómatas, y no pretende profundizar en los métodos de diseño de sistemas de control. Por lo tanto, nos limitaremos a utilizar conceptos básicos.

Automatismos cableados y programables Una de las claves del éxito de los autómatas programables frente a los equipos de relés, e incluso frente a equipos construidos con base en circuitos integrados, ha sido la posibilidad de realizar funciones muy diversas con un mismo equipo (hardware estándar) y cambiando únicamente un programa (software). Atendiendo a

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tabla 1 CARACTERISTICA Flexibilidad de adaptació n al proceso Hardware estándar para distintas aplicaciones

Tabla 2 SISTEMA CABLEADO

AUTOMATA PROGRAMABLE

Baja

Alta

CARACTERISTICA

SISTEMA DE RELÉ S

LÓGICA A MEDIDA

AUTOMATA REGULABLE

Volumen

Alto

Bajo

Bajo

Consumo

Alto

Bajo

Bajo Media

No

Sí

Velocidad

Baja

Alta

Posibilidades de ampliació n

Bajas

Altas

Difícil

Difícil

Fácil

Interconexiones y cableado exterior

Interconexió n de varios procesos

Mucho

Poco

Desgaste

Alto

Bajo

Bajo

Tiempo de desarrollo del proyecto

Largo

Corto

Robustez

Alta

Baja

Baja

Ampliació n

Difícil

Fácil

Posibilidades de modificació n

Difícil

Fácil

Muy difícil

Mantenimiento

Difícil

Fácil

Flexibilidad

Poca

Nula

Alta

Coste por variable interna

Alto

Medio

Bajo

Coste para E/S>15: pequeñ as series Grandes series

Alto Alto

Medio Bajo

Bajo Medio

Personal de mantenimiento especializado

Poco

Mucho

Medio

Stocks de mantenimiento

Bajos

Altos

Medios

Sí Limitada No No No No No Bajo nivel No

Sí Sí Sí Sí Sí Sí Sí Sí No

Sí Sí Sí Sí Sí Sí Sí Sí Sí

Herramientas de prueba

No

Sí

Stocks de mantenimiento

Medios

Bajos

Modificaciones sin parar el proceso ("on line")

No

Sí

Coste para pequeñ as series

Alto

Bajo

Estructuració n en bloques independientes

Difícil

Fácil

este criterio, podemos clasificar los sistemas de control en dos grandes grupos: - Sistemas cableados (poco adaptables). - Sistemas programables (muy adaptables). Los sistemas cableados realizan una función de control fija, que depende de sus propios componentes y de la forma en que éstos se han interconectado. En consecuencia, la única manera de alterar la función de control es modificar sus componentes o la interconexión de los mismos. Por su parte, los sistemas programables pueden realizar distintas funciones de control sin alterar su configuración física, sino sólo cambiando el programa de control. Tratándose aquí de un concepto sobre autómatas programables, estas definiciones deben matizarse un poco más, puesto que, en sentido estricto, cualquier equipo basado en un microprocesador es en principio programable; pero para ello, se requiere de personal altamente especializado y equipos de desarrollo de cierta complejidad. En tal caso, definitivamente, del atributo “programable” se beneficia el fabricante de los equipos, quien supone que para variar dentro de ciertos límites la función de los mismos, es suficiente un hardware estándar. Y dado que nor-

78

F U N C I O N E S

Ló gica combinacional Ló gica secuencial Instrucciones aritmé ticas Reguladores Textos Gráficos Comunicaciones Toma decisiones Software

malmente el no puede alterar sus funciones, cree que el equipo es de “programa fijo” o “adaptado a medida”. En el autómata, el atributo “programable” debe interpretarse como “programable por el ”. Así, éste obtiene los beneficios de un equipo multifunción con un hardware fijo. La base sigue siendo un equipo con un microprocesador, al cual se ha incorporado un programa intérprete que puede alterar la función de transferencia salida / entrada en razón de un programa de . En realidad, podríamos decir que ésta es la característica más relevante que distingue al autómata programable de otros dispositivos o sistemas programables. En las tablas 1 y 2, hemos resumido las características, ventajas e inconvenientes de los autómatas programables en comparación con los sistemas cableados y con los equipos de programa fijo o “lógica a medida”. CONTINUA EL PROXIMO NUMERO

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Electro-neumática Industrial.

PROXIMO NUMERO (38) Mayo 2001 Ciencia y novedades tecnológicas Perfil tecnológico • Hacia el cine digital Buzón del fabricante • Los circuitos de cámara en videocámaras. Colaboración de Sony Corp. of Panama Servicio técnico • Más sobre el servicio a mecanismos de reproductores de CD • Uso y abuso de los capacitores electrolíticos • Análisis del circuito jungla en televisores de nueva generación Electrónica y computación • Control industrial por PLCs. Segunda y última parte. Colaboración de la Escuela Mexicana de Electricidad Proyectos y laboratorio • Programe fácilmente circuitos PIC. Colaboración de PIC microEstudio istración moderna de un centro de servicio Diagrama Televisor LG 29K40/P y 29H30H/P

Búsqu ela co n su dis tribuid o r habitu al