6683409 Electronic a y Servicio 13
-
Upload
maverik123 -
Category
Documents
-
view
285 -
download
28
Transcript of 6683409 Electronic a y Servicio 13
1ELECTRONICA y servicio
2 ELECTRONICA y servicio
3ELECTRONICA y servicio
CONTENIDO
Fundador
Profr. Francisco Orozco González
Dirección editorial
Lic. Felipe Orozco Cuautle
Dirección técnica
Profr. J. Luis Orozco Cuautle
Administración
Lic. Javier Orozco Cuautle
Staff de asesoría editorial
Profr. Francisco Orozco Cuautle
Profr. J. Luis Orozco Cuautle
Ing. Leopoldo Parra Reynada
Editor asociado
Lic. Eduardo Mondragón Muñoz
Juana Vega Parra
Asesoría en técnicas digitales
Julio Orozco Cuautle
Colaboradores en este número
Ing. Leopoldo Parra Reynada
Ing. Oscar Montoya Figueroa
Profr. Alvaro Vázquez Almazán
Ing. Alberto Franco Sánchez
Profr. Jorge Pérez Hernández
Diseño Gráfico y Pre-prensa digital
D.C.G. Norma C. Sandoval Rivero
D.G. Ana Gabriela Rodríguez López
Gabriel Rivero Montes de Oca
Publicidad y ventas
Cristina Godefroy T. y Rafael Morales M.
Suscripciones
Ma. de los Angeles Orozco Cuautle
Isabel Orozco Cuautle ([email protected])
Revista editada mensualmente por México Digital
Comunicación, S.A. Certificado de Licitud de Título y
de Contenido en trámite, Reserva al Título de Dere-
chos de Autor en trámite.
Oficinas: Norte 2 No.4, Col. Hogares Mexicanos, Ecate-
pec de Morelos, Estado de México, C.P. 55040. Méxi-
co. Tels 787-1779 y 770-4884, fax 770-0214.
Distribución: Centro Japonés de Información Electróni-
ca, S.A. y Distribuidora INTERMEX.
Impresión: Impresos Mogue. Vía Morelos 337, Sta. Cla-
ra Cerro Gordo, Ecatepec, Edo. Méx. Tel 569-3428
Precio ejemplar: $35.00 ($40.00 ejemplares atrasados)
para toda la República Mexicana, por correo de se-
gunda clase (70.00 Dlls. para el extranjero).
Todas las marcas y nombres registrados que se citan
en los artículos, son propiedad de sus respectivas com-
pañías.
Estrictamente prohibida la reproducción total o parcial
por cualquier medio, sea mecánico o electrónico.
No.13, Abril de 1999
Ciencia y novedades tecnológicas................. 5
Perfil tecnológicoLas celdas solares comoalternativa energética.....................................10Leopoldo Parra y Oscar Montoya
Leyes, dispositivos y circuitosAmplificadores operacionales(primera de dos partes)...............................21Oscar Montoya Figueroa y Alberto Franco S.
Qué es y cómo funcionaControladores lógicos programables(PLCs). Segunda y última parte..................30Alvaro Vázquez Almazán
Servicio técnicoEl sistema de sintonía digital. Principio deoperación y localización de fallas.............. 37Alvaro Vázquez Almazán
El motor de tambor en videograbadoras... 45José Luis Orozco Cuautle
El sistema de control en televisoresGeneral Electric y RCA................................53Jorge Pérez Hernández
Electrónica y computaciónReparación de monitores para PC(segunda y última parte)............................. 63Leopoldo Parra Reynada
Proyectos y laboratorioCircuito detector de humo........................73Oscar Montoya Figueroa y Alberto Franco S.
Boletín Técnico-ElectrónicoServicio al ensamble del recuperadoróptico de reproductores de CDs
4 ELECTRONICA y servicio
5ELECTRONICA y servicio
CIENCIA Y NOVEDADES
TECNOLOGICAS
CIENCIA Y NOVEDADES
TECNOLOGICAS
Llega a México la línea avanzadade osciloscopios Hameg
Hay varias marcas de osciloscopios que se co-mercializan en México y que gozan de un exce-lente prestigio por la variedad de prestaciones yla confiabilidad de sus mediciones. Tal es el casode Leader, Tektroniks o Lucky-Goldstar, por ci-tar las más conocidas. Sin embargo, reciente-mente una firma coreana ha ampliado el espec-tro de posibilidades en instrumentación (nosolamente osciloscopios) introduciendo al mer-
cado mexicano dos marcas de prestigio interna-cional: Protek y Hameg, y una marca oriental queno es desconocida en México: Hung Chang. Eneste apartado ofreceremos un breve reporte téc-nico de los osciloscopios Hameg modelos HM407y el HM1507 (figura 1), los cuales han tenido unaexcelente acogida en universidades y en diver-sas entidades del sector público por sus carac-terísticas.
Una de las ventajas de estos modelos, es quecombinan las prestaciones tradicionales delosciloscopio analógico con características avan-
Figura 1
6 ELECTRONICA y servicio
zadas de los modernos aparatos digitales; sólocomo referencia, en la tabla 1 se muestran losparámetros operativos más importantes de es-tos instrumentos.
Como puede apreciar, estos aparatos reúnenlas características necesarias para realizar inclu-so mediciones complejas. Adicionalmente, ofre-cen la posibilidad de conectarse a través delpuerto RS232 (puerto serial) con una computa-dora PC y transferirle todas sus señalesdigitalizadas; mediante dicho recurso el usuariopuede hacer un estudio más pormenorizado delas señales obtenidas. Observe en la figura 2
cómo se presenta esta información en la panta-lla de la computadora; advierta que se reprodu-cen fielmente los controles del osciloscopio, loque permite ampliar una señal cuantas veces seanecesario para estudiar secciones específicas desu forma de onda.
¿Y los precios? Muy competitivos en relacióncon los equipos que se venden en el mercadomexicano. Si desea mayor información de la lí-nea Hameg (o de Protek o Hung Chang), diríjasea Centro Japonés de Información Electrónica,Norte 2 No. 4, Col. Hogares Mexicanos, Ecatepecde Morelos, Estado de México, 55040. Tels. 5787-1779, 5770-4884; fax 5770-0214; correo electró-nico [email protected].
Sega regresa al mundo de lasconsolas caseras
Durante muchos años, la competencia entre lasconsolas de juego caseras pareció tener única-mente dos contendientes mayores: los sistemasNintendo y el PlayStation de Sony. Y aunque lamarca Sega nunca estuvo completamente ale-jada del mundo de los videojuegos, se ubicabaen un tercer lugar muy alejado de los dos líderesde este segmento de aparatos de entretenimien-to. No dejaba de ser decepcionante su posición,sobre todo considerando que fue una de lasmarcas pioneras cuya plataforma impulsó a losjuegos de computadora, con su personaje Sonic,ahora memorable entre muchos adultos jóvenes.
Pero tenemos una buena noticia para los afi-cionados a los videojuegos, especialmente paraquienes vivieron excitantes experiencias lúdicascon los personajes de Sega: ya está comerciali-zándose en Japón la nueva consola de este fabri-cante; su nombre de batalla es “Sega DreamCast”(figura 3).
La principal característica del Sega Dream-Cast, es que utiliza un microprocesador de 128bits; es decir, resulta superior al que se incluyeen el popular Nintendo 64, la consola de juegosmás poderosa que actualmente se comerciali-za, y que cuando fue lanzada al mercado hacíagala del poder de los 64 bits. Gracias a este re-curso de procesamiento, el Sega DreamCast pue-
Figura 2
acitsíretcaraC 704MH 7051MH
maicneucerF áx ami zHM001 zHM052
icajiF ó salacseedn motuA át aci motuA á acit
edairomeMsalacse
sairomem9 sairomem9
icazilatigiD ó ednes ñ sela
stib8 stib8
edaicneucerFoertseum
SPSM001 SPSM002
odrateredaeníLsopmeitedesaB
adadrateredesabelboD
sopmeit
lortnoCrodasecorporciM
stib23edCSIRrodasecorporciM
stib23edCSIR
nesarutceLallatnap
edoidemroPserosruc
edoidemroPserosruc
Tabla 1
7ELECTRONICA y servicio
de generar gráficos en tercera dimensión, en altaresolución y con gran dinamismo; incluso, apro-vechando que esta plataforma incluye unsubsistema gráfico, algunas firmas ya han anun-ciado el lanzamiento de complejos y sofisticadosjuegos que prometen explotar “hasta la últimagota” la capacidad de procesamiento del SegaDreamCast.
La mala noticia es que la compañía Sega haanunciado que esta consola no estará disponi-ble en el resto del mundo (fuera de Japón), sinohasta la segunda mitad de 1999. Los aficiona-
dos a los videojuegos tendrán que esperar a queel Sega DreamCast pase la dura prueba del mer-cado japonés; si es aceptado y tiene éxito en eselejano país, habrá entonces un serio contendien-te para el Nintendo 64.
Intel presenta el Pentium III
Sumergida en la vertiginosa carrera por mante-ner el liderazgo en el mundo de las computado-ras, a principios de marzo de este año Intel, laportentosa compañía de Silicon Valley, hizo ellanzamiento del tan esperado y controvertidomicroprocesador Pentium III (figura 4).
Este microprocesador está basado en la ar-quitectura de su predecesor, el Pentium II, perose le han agregado algunas instrucciones espe-ciales que, según los científicos de esta compa-ñía, mejoran significativamente la forma en quelos juegos y las aplicaciones de Internet se eje-cutan en una computadora. De hecho, pruebasque se han realizado con programas especial-mente rediseñados para evaluar estas nuevasinstrucciones, indican que un Pentium III corrien-do a 550 MHz, es casi doblemente rápido que unP-II a 450 MHz; en otras palabras: si hay un in-cremento significativo en el desempeño generaldel chip, no es solamente por su mayor veloci-dad de reloj.
Otra característica interesante del Pentium III,es que utiliza el mismo slot-1 empleado en las
Figura 3
Figura 4
8 ELECTRONICA y servicio
tarjetas madre para Pentium II y Celeron; de estamanera, las computadoras cuya motherboard seacapaz de soportar una velocidad de bus de 100MHz, podrán ser actualizadas con el nuevo dis-positivo (probablemente haya que actualizartambién el BIOS, pero esta es una tarea relativa-mente sencilla); de hecho, con este movimientoIntel está complaciendo a usuarios y fabricantesde computadoras, pues su costumbre de cam-biar de conector cada vez que lanzaba un nuevoprocesador (dificultando la actualización y laintercambiabilidad de tecnologías, al ir en con-tra de la estandarización) ya había creado ciertomalestar, muy benéfico –por cierto– para suscompetidores AMD y Cyrix.
Ya están comercializándose los primeros sis-temas con este microprocesador; pero –el “pero”de siempre– como ocurre cuando apenas se pre-senta un dispositivo, su precio inicial es muy ele-vado. Adquiéralo sólo si necesita del máximopoder de cómputo posible; si utiliza la computa-dora para proceso de textos, hoja de cálculo, basede datos, juegos no muy complejos o para nave-gar por la red, cualquier otro microprocesadorle puede funcionar adecuadamente (un PentiumII o Celeron de Intel, un K6-2 ó K6-3 de AMD, unM-II de Cyrix/IBM, un C4 de Centaur o el reciénllegado uP86 de Rise Tech).
Una nueva autopista: Internet2
Quienes hayan estudiado la historia de la “redde redes”, Internet, seguramente recordarán quesu antecedente original fue una red de comuni-cación entre universidades y grandes empresaspatrocinada por el Departamento de Defensa delos Estados Unidos, denominada ARPANET.Como se supone que el flujo de información en-tre las instituciones participantes sería elevadapero no excesiva, se decidió utilizar la mismainfraestructura telefónica existente para el trans-porte de datos, lo que además era una soluciónbarata y altamente flexible.
Dicha solución funcionó de maravilla duran-te los primeros años de la red, cuando sólo seutilizaba para el intercambio de informaciónacadémica o entre investigadores; mas en la ac-
tualidad ya resulta insuficiente, no sólo por losmillones de usuarios que navegan a diario, sinopor la amplia variedad de servicios que se hanadicionado (la Web, cuyo requerimiento de ca-pacidad informática es considerable al disponerde interfaz gráfica, es quizás el mejor ejemplo).
Ya se empiezan a advertir los síntomas desaturación de la infraestructura telefónica. Escomún que los usuarios que se conectan a la reden horas de oficina tengan problemas para es-tablecer la conexión, y cuando lo logran la velo-cidad de intercambio de datos es muy reducida:las páginas y archivos de correo electrónico ba-jan lentamente, se llega a truncar la comunica-ción, etc.
Ante ese panorama canceroso, los científicose investigadores de distintas partes del mundoestán buscando la solución a corto y medianoplazo, y justamente una de las propuestas másprometedoras (y que de hecho ya está funcio-nando) es Internet2.
Internet2 es un proyecto de la UCAID (siglasen inglés de Corporación Universitaria para elDesarrollo de Internet Avanzado) que retoma elespíritu original de ARPANET: crear una red demuy rápido acceso que conecte entre sí a diver-sas universidades, instituciones gubernamenta-les y empresas tecnológicas, para que puedanintercambiar de forma casi instantánea sus ex-periencias, desarrollos y en general cualquiertipo de datos.
Por ahora Internet2 está “haciendo sus pini-nos”, con conexiones a 64 universidades y otrasinstituciones a una velocidad de 2.4 GB por se-gundo (una velocidad extraordinariamente alta,comparada con los 56 KB por segundo de losmódems utilizados típicamente). Y aunque el di-seño original de esta red contempla un esque-ma cerrado (sólo los miembros de la UCAID ten-drán acceso a ella, como fue originalmenteARPANET), probablemente en un futuro cerca-no se abra a los usuarios particulares (o se dise-ñe alguna modalidad abierta).
Navegar entonces por Internet será más en-tretenido y menos frustrante; aunque quienescrecimos sin Internet no dejamos de asombrar-nos de sus maravillas, aun en el estado cance-roso del que ya se habla.
9ELECTRONICA y servicio
10 ELECTRONICA y servicio
LAS CELDAS
SOLARES COMO
ALTERNATIVA
ENERGETICA
LAS CELDAS
SOLARES COMO
ALTERNATIVA
ENERGETICA
Leopoldo Parra y Oscar Montoya
La electricidad producida por el efectofotovoltaico es limpia, inagotable, seguray flexible. Quienes vivimos en las megasciudades y viajamos grandes distancias
en auto, sabemos de qué hablamoscuando nos referimos a la
contaminación originada por loshidrocarburos, y somos conscientes de la
necesidad de una fuente energética queaunque no desplace a las fuentes
tradicionales, por lo menos lascomplemente de manera importante. Eneste reportaje técnico hablaremos de la
energía del sol como una posiblealternativa.
La energía del sol
En el principio todo eran las tinieblas y el caos,entonces dijo Dios: “hágase la luz”, y se hizola luz, y la luz era buena.
En alguna forma, casi toda la energía que utili-zamos cotidianamente tiene que ver con el sol.Por ejemplo: la energía hidroeléctrica se puedegenerar gracias a que el sol evapora el agua delos océanos y forma nubes que se traducen enlluvia que llena las represas; la energía eólica seproduce cuando el sol calienta partes de la at-mósfera y genera desplazamientos de aire, me-jor conocidos como viento; los combustibles fó-siles se produjeron por la descomposición deplantas que hace millones de años almacena-
11ELECTRONICA y servicio
ron energía solar en forma de compuestos decarbono; e incluso la energía que consumimospara mover nuestros músculos proviene de lasfrutas y verduras que comemos (o de carne deanimales que a su vez comieron plantas), lascuales gracias a la energía solar pudieron con-vertir el bióxido de carbono y el agua en mate-riales nutritivos.
La energía que llega del sol es inmensa. Seestima que en un solo día la Tierra recibe unmonto superior a 12 mil veces la magnitud deenergía que consume toda su población, con-tando combustibles fósiles, energía hidroeléctri-ca, etc. No obstante, a pesar de que es extrema-damente abundante y gratuita, su recolección yconversión hacia formas apropiadas aún es difí-cil y costosa, incluso con la tecnología moder-na.
Desde hace muchos años, el potencial térmi-co del sol es aprovechado en los hogares de al-gunos países como Japón e Israel, para sustituirel consumo de electricidad o gas, disponiendopaneles de vidrio o plástico sobre las tuberíasde agua para entibiarla. Sin embargo, el aprove-chamiento del sol a través del calor que produ-cen los rayos solares no es la energía más im-portante que se derivan de estas emisiones:mucho más importante es la posibilidad de ge-nerar electricidad, por medio de pequeñas célu-las fotovoltaicas fabricadas con materialsemiconductor.
Actualmente, la tecnología fotovoltaica enescala industrial todavía se encuentra en unafase de experimentación; es decir, aún no estáen condiciones de sustituir a las fuentes conven-cionales de energía, como las plantas hidroeléc-tricas, termoeléctricas y nucleoeléctricas, perotiene un gran futuro. De hecho, en algunos paí-ses ya se le utiliza como un importante comple-mento energético; por ejemplo, para alimentaren zonas desérticas y montañosas radioteléfo-nos (en las autopistas mexicanas hay radiotelé-fonos que funcionan con celdas solares), bom-bas para el regadío, electrodomésticos, etc.(figura 1). Incluso, ya comienza a hablarse deautos, aviones y yates pequeños dotados conpaneles de celdas solares. En fin, se habla mu-cho del sol como generador de electricidad en
escala masiva, aunque en la escala del micro-consumo la tecnología fotovoltaica hace ya va-rios lustros que comenzó a sustituir a las pilasen aparatos pequeños como radios, relojes ycalculadoras (figura 2).
La energía solar no solamente puede resultarventajosa por el lado del costo y la abundancia;además tiene otras ventajas que no son nadadespreciables: es una tecnología limpia, seguray muy flexible, ya que ofrece las opciones de unaproducción centralizada o una producción indi-vidual, que el mismo usuario puede acondicio-nar a sus necesidades. En cambio, los métodostradicionales, por sus propias condiciones tec-nológicas, presentan inconvenientes que a la
Figura 1
Bote impulsado por celdas solares
Figura 2
12 ELECTRONICA y servicio
larga redundan en perjuicios o imponen limita-ciones. Para empezar, requieren instalacionescentralizadas y en gran escala, a las que hay quededicar elevadas sumas de inversión y una graninfraestructura para el transporte de la energíahacia los centros de consumo; y para continuar,suelen ser riesgosas (recuérdese Chernobil); ypara finalizar, atentan contra la ecología.
Recordando la historia
La base de la civilización ha sido el aprovecha-miento de la energía y el desarrollo de sistemascapaces de convertirla en trabajo. De hecho, conel descubrimiento del fuego el hombre primitivodio un gran paso en el dominio de la naturalezay de su entorno.
La energía puede definirse justamente comola capacidad que poseen los cuerpos y sistemaspara producir un trabajo. Un trabajo efectuadosobre un cuerpo o sistema de cuerpos suponeun aumento de su energía. Por ejemplo, al cur-var un arco se almacena en él energía en formaelástica que se pone de manifiesto al lanzar laflecha (figura 3). En este proceso se produce sólocesión de energía entre los componentes del sis-tema (desde el hombre hacia el arco tensado, ydesde el arco hacia la flecha); de modo que elbalance global es nulo. Es decir, se produce úni-camente una transformación entre diversas for-mas de energía mecánica.
Este fenómeno, conocido como principio deconservación de la energía, se traduce en que laenergía no se crea ni se destruye, sino que sola-
mente se transforma de un estado a otro. Dehecho, este fue un axioma de la física que pre-valeció por siglos hasta la aparición de las teo-rías relativistas de Albert Einstein.
Conceptos de la física clásicaCon la física mecánica de Isaac Newton, el tér-mino energía fue aplicado como una medida dela capacidad de producir un trabajo; sin embar-go, el concepto de “energía” proviene al menosdesde Galileo en el siglo XVII, quien afirmó quecuando un peso es elevado por medio de unapolea, la fuerza que se aplica multiplicada por ladistancia recorrida se mantiene constante a pe-sar de los factores externos. A este producto sele denominó “trabajo”.
A finales del siglo XVII, Isaac Newton sentólas bases de un nuevo concepto de la física, eideó la noción de fuerza como una magnitud queprovoca los movimientos de los cuerpos. De he-cho, él fue el primero en reconocer que la ener-gía resulta del producto de la masa de un objetopor la aceleración aplicada; incluso la famosaecuación F = mA sigue conociéndose hasta lafecha como “primera ley de Newton” (figura 4).
Los científicos y filósofos posteriores aNewton, sustituyeron la noción de fuerza por lasenergías asociadas a ellas como causas origina-rias de los hechos físicos. Según sus principios,los intercambios de energía entre los distintossistemas son responsables de estos fenómenosy se manifiestan en diversas formas convertiblesentre sí. Así pues, se consideró a la energía des-de un punto de vista físico, como un fluido pre-
Cuando una persona tensaun arco, la energía de su brazose transfiere a la madera, quedandoalmacenada temporalmente.
Al soltar la cuerda, la maderalibera la energía almacenada, yla transfiere a la flecha, lograndoque ésta salga despedida.
Figura 3
13ELECTRONICA y servicio
sente de manera intrínseca en los distintos cuer-pos. Este fluido recibió el nombre de “calórico”,y se empleaba para explicar tanto los intercam-bios de temperatura entre diversos objetos comolas transferencias de energía (figura 5). Pero nofue sino hasta el siglo XIX que se demostró queno existía ningún fluido que se intercambiaraentre los cuerpos, sino que todos estos fenóme-nos podían ser explicados con base en la aplica-ción de energía a un sistema, o la extracción deenergía del mismo.
La revolución de la mecánica cuánticaEl siglo XX presenció el nacimiento de una nue-va teoría que obligó a modificar sustancialmenteel concepto de energía y sus relaciones de inter-
cambio entre los cuerpos. La relatividad físicadefendida por Einstein, considera que la energíay la masa son diferentes manifestaciones de unapropiedad única, con lo que altera el tradicionalprincipio de conservación de la energía. Así, laenergía puede pasar a otros estados e inclusoconvertirse en masa, y a la inversa.
En experimentos nucleares a altísimas tem-peraturas, los científicos han verificado un fe-nómeno de transformación de masa en energíapura, aunque ha sido imposible producir la con-versión en sentido contrario. Pero de cualquiermanera, cuando el análisis no incluye procesosnucleares puede aceptarse el principio de con-servación, que considera el calor como única víade energía de un sistema aislado. Dicho en otraspalabras, cuando no se involucran ni reaccio-nes nucleares ni velocidades cercanas a las dela luz, todas las fórmulas tradicionales de lamecánica clásica desarrolladas por Newton si-guen teniendo validez universal.
¿A qué nos lleva esto? A concluir que en nues-tro ambiente cotidiano el principio de la conser-vación de la energía debe cumplirse cabalmen-te; y a su vez esto nos lleva a preguntarnos:¿cuánta energía luminosa que cae en un día so-leado sobre el tejado, el pavimento y la tierra, sepierde en forma de calor difuso? El problema dela humanidad, entonces, no es la ausencia defuentes de energía, pues con la del sol basta ysobra para todas las necesidades; la cuestión esdesarrollar una tecnología eficiente que permitatransformarla directamente en trabajo o en otrasformas de energía.
Justamente, una alternativa que se ha desa-rrollado gracias al progreso en los materialessemiconductores lo constituyen las celdas solares.
La celda solarCuando hablamos de celdas de energía solar, amenudo nos imaginamos una tecnología muymoderna, desarrollada apenas en los últimos 20ó 30 años, pero no es así: el primer experimentoregistrado respecto a la conversión de energíasolar en electricidad data de 1839, cuando elcientífico francés Antoine-César Becquerel (figu-ra 6) descubrió el efecto fotovoltaico al experi-mentar con un electrodo sólido en una solución
100Kg
Si deseamos que un objeto que pesa 100Kg. pasedel estado de reposo a desplazamiento a 1m/s en 1 segundonecesitaríamos aplicarle una fuerza igual a:
F= ma = 100Kg (1 m/s)1 seg
= 100 newtons de fuerza
Figura 4
Antiguamente se consideraba queexistía un fluido invisible y sin masa llamado “calórico“, el cual era el responsable de las transferencias detemperatura; por ejemplo la combustiónde una vela libera el “calórico“ de laparafina y por lo tanto la transfiere al agua, misma que al reunir suficiente“calórico“, cambia su estado de líquidoa gaseoso.Experimentos posteriores demostraronla inexistencia del calórico, y concluyeronque el calor y el trabajo eran distintas manifestaciones de un mismo fenomeno:el intercambio de energía.
Figura 5
14 ELECTRONICA y servicio
electrolítica. Según sus observaciones, se gene-raba un voltaje cuando la luz caía sobre el elec-trodo, desapareciendo al dejarlo en la oscuridad.Y si bien la magnitud del efecto era despreciablepara efectos prácticos, sentó las bases de los fu-turos experimentos.
50 años después, un investigador llamadoCharles Fritts construyó lo que estrictamentehablando fue la primera celda solar (a finales delsiglo pasado).Para ello utilizó un elemento pococonocido llamado selenio, el cual recubrió conuna capa casi transparente de oro. Con este arre-glo se consiguió un dispositivo que producíaenergía eléctrica al ser incidido por la luz solar,y aunque la conversión era sumamenteineficiente (se calcula que convertía en electri-cidad menos del 1% de la luz solar recibida), deinmediato hizo ver a los científicos el potencialde una fuente de energía barata, segura y prác-ticamente inagotable. Incluso a finales del siglopasado (cuando aún los automóviles no pasa-ban de ser una curiosidad), muchos investiga-dores opinaron que con el desarrollo de la ener-gía fotovoltaica se podrían evitar las enormes
emisiones de humo que se producían en las gran-des máquinas de vapor que impulsaban a la in-dustria de aquellos tiempos.
El fenómeno comenzó a recibir más atenciónpor parte de la comunidad científica en 1905,gracias a un importante trabajo de Albert Einstein(figura 7), quien por primera vez explicó de ma-nera apropiada su naturaleza (un detalle pococonocido es que Einstein recibió el premio Nobelde física, en 1921, por el descubrimiento del efec-to fotoeléctrico y no por la teoría de la relatividad,como piensan muchos).
Las investigaciones continuaron, y para la dé-cada de los años 30 ya se habían descubiertootros materiales que podían utilizarse en la ge-neración de energía eléctrica a partir de la luzsolar, siendo el más prometedor una combina-ción de cobre y un semiconductor con base enóxidos de cobre; a pesar de ello, el selenio si-guió siendo el material por excelencia para lafabricación de celdas solares, e incluso empezóa llegar al público no especializado, sobre todoa los aficionados a la fotografía, mediantemedidores de luz para calcular el tiempo de ex-posición y la apertura de la lente (nos referimosa los “exposímetros”).
A pesar de ello, el mundo aún tuvo que espe-rar algún tiempo para obtener una celda solarmás eficiente, lo que se consiguió hasta princi-pios de los años 40. En 1941 Russel Ohl demos-tró la primera celda solar con base en el silicio,un material económico, abundante y relativa-mente fácil de obtener (el silicio es el principalcomponente de la Tierra, y se obtiene con facili-
Figura 6
Figura 7
Figura 8
Aspecto típicode una celdasolar a basede siliciocrsitalino, lamásempleadas enla actualidad
15ELECTRONICA y servicio
dad de la arena, figura 8). Con este material porprimera vez se obtuvieron eficiencias de alrede-dor del 3 ó 4%, es decir, solamente se podía trans-formar en energía eléctrica este porcentaje deltotal de energía solar incidente sobre la celda;una magnitud muy baja, sin duda, pero ya sus-ceptible de aplicaciones prácticas.
El aumento del índice de eficiencia represen-tó un enorme avance en comparación con lastradicionales celdas de selenio. Tan ventajoso fueeste diseño que perduró durante 30 años, hastaque tres científicos norteamericanos de los La-boratorios Bell –G. L. Pearson, Daryl Chapin yCalvin Fuller (figura 9)– desarrollaron una celdade silicio que proporcionaba una eficiencia de¡6%! Fueron estas celdas solares las primeras quecomenzaron a utilizarse masivamente en diver-sas aplicaciones.
Con la aparición de nuevos materiales, comoel arseniuro de galio (un semiconductor idealpara aplicaciones optoelectrónicas), la eficien-cia de las celdas solares se ha incrementado con-siderablemente; los nuevos dispositivos puedenconvertir alrededor del 20-25% de la luz solar di-rectamente en energía eléctrica, y si en el dise-ño de la celda se incorporan elementos ópticosque concentren la luz en el elemento fotovoltai-co, esta eficiencia puede elevarse a cerca del40%. Gracias a ello, la energía fotovoltaica es unaalternativa real y viable para la sustitución dealgunas fuentes tradicionales; por ejemplo, es lafuente principal de suministro energético de lassondas espaciales o los satélites artificiales; ade-
más –como ya mencionamos– se utiliza masiva-mente desde hace tiempo en relojes de pulsera,calculadoras electrónicas, radios portátiles, al-gunos juguetes, etc.
¿Qué es el efecto fotovoltaico?
El efecto fotoeléctrico consiste en la emisión deelectrones que experimentan determinadas sus-tancias –por ejemplo, los metales alcalinos– alincidir sobre ellas radiaciones del espectro visi-ble (figura 10). Desde el siglo pasado, los físicosconocían un fenómeno según el cual, cuando unhaz de luz violeta pura se lanza sobre una placade metal, ésta expele electrones; si una luz defrecuencia más baja, por ejemplo amarilla o roja,cae sobre dicha placa, ésta también expele elec-trones pero a menores velocidades, y si la fuen-te de luz es removida a una distancia considera-ble, reduciéndola a un pequeño resplandor, elnúmero de electrones es menor pero su veloci-dad sigue siendo la misma. Resumiendo: la fuer-za con que los electrones son expelidos de laplaca depende únicamente del color de la luz (esdecir, de la frecuencia) y no de su intensidad (fi-gura 11).
Como ya mencionamos, fue Einstein quien en1905 explicó satisfactoriamente dicho fenóme-no. El supuso que estos efectos peculiares, sola-mente podrían explicarse si se parte del postu-
Figura 9
El efecto fotoélectrico fue interpretado por Einstein en 1905.Cuando la luz cae sobre la placa de metal, ésta expele una lluvia de electrones. Einstein dedujo que la luz no es una corriente continua de energía, sino que está compuesta departículas individuales o haces de energía, que llamó fotones.Cuando un fotón golpea un electrón la acción resultante es análoga a la del choque de bolas de billar, como se muestraen la concepción simplificada de esta figura.
Electrones
Placa de metal
Figura 10
16 ELECTRONICA y servicio
lado de que la luz está compuesta por partículasindividuales o gránulos de energía a los que lla-mó “fotones”, y que cuando una de estas partí-culas golpea a un electrón la acción es parecidaal choque de dos bolas de billar.
Einstein también pensó que los fotones deradiación violeta, ultravioleta y otras radiacio-nes de alta frecuencia, llevan más energía quelos fotones de luz roja e infrarroja, de menor fre-cuencia, y que la velocidad con que los electro-nes se desprenden de la placa de metal es pro-porcional a la magnitud de la energía contenidaen cada fotón. Esto explicaría porqué al cambiarla frecuencia de la luz, cambia la velocidad conque los electrones se arrancan de la placa.
Cómo funciona una celda solar
Por las explicaciones anteriores, queda claro queuna celda o célula solar es un dispositivo que
capta la luz solar y la transforma en energía eléc-trica a través de un efecto fotoeléctrico interno,llamado fotovoltaico (a la categoría de disposi-tivos fotovoltaicos pertenecen también los foto-diodos y los fototransistores).
Las celdas solares típicas, están constituidaspor una delgada placa de silicio tipo P, sobre cuyasuperficie se crea por difusión una delgada capade silicio tipo N. En la parte inferior, se disponeun revestimiento metálico y en la parte superioruna serie de contactos metálicos (figura 12).
La delgada capa de silicio semiconductor, seobtiene a partir de barras cilíndricas de materialde alta pureza, los cuales se cortan en discosdenominados waffers, y son la base para prácti-camente todos los circuitos integrados moder-nos (figura 13). Sin embargo, el silicio puro tie-ne un comportamiento aislante, esto es, nopermite el paso de corrientes apreciables a tra-vés de él. Para convertirlo en una celda fotovol-
Rayos Gamma
Rayos X
Luz visible
Ultravioleta Infrarrojo Ondas de Radio Ondas de Radio
Tipo deradiación
Radio de onda corta
RadioAMRadioFMTV
Microondas
radar
10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 1 10 10 10 10 10 10 10 10-15 -14 -13 -12 -11 -10 -9 -8 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 2 3 4 5 6 7 81
Longitud de ondaen metros
ESPECTRO ELECTROMAGNETICO
Celda solar vista de frente Celda solar vista por la parte superior Contactos metálicos en la
parte frontal
Placade silicio
Revestimiento metálicoen la parte posterior
+
-Símbolo
Vista en corte
Figura 11
Figura 12
17ELECTRONICA y servicio
taica, el material debe atravesar primero por unproceso de dopado con impurezas de diversosmateriales, los cuales le confieren el grado deconducción necesario para convertirlo ensemiconductor. Las impurezas más empleadasson el boro –que tiene como característica prin-cipal la propiedad de aceptar un electrón en suórbita de valencia– y el fósforo –que puede ce-der un electrón, figura 14.
Una vez obtenido el waffer de silicio, es ata-cado con impurezas tipo P de un lado y de tipo Ndel otro, formándose en su centro una unión(juntura) entre ambos materiales (figura 15).Como consecuencia, aparece en el material uncampo eléctrico de aproximadamente 0.6 vol-tios (para el caso del silicio), dado que los elec-trones sobrantes que proceden del silicio tipo Ncruzan al silicio tipo P y llenan los huecos so-brantes que existen ahí, quedando átomosionizados a uno y otro lado de la unión, peroque son inmóviles puesto quedan fijados en susposiciones dentro de la malla cristalina (figura16).
Al incidir luz directa sobre la superficie delmaterial, los fotones excitan de tal forma a losmateriales semiconductores que comienzan adesprenderse electrones del material P, provo-cando la creación de pares electrón-hueco; estoes, que los electrones alcancen la zona N y loshuecos la región P, dentro de la zona dominadapor el campo eléctrico. Si las terminales de lacelda están conectadas o el circuito externo aso-ciado se cierra, circulará la corriente desde el
polo positivo (parte inferior de la célula) al ne-gativo (la cara que recibe directamente la luz),generándose un voltaje de 0.6 voltios (figura 17).
Las celdas se interconectan de modo que for-men módulos capaces de proporcionar energíaeléctrica a sistemas de almacenamiento (bate-rías), y a las cargas o equipos a los que se co-nectan para hacerlos funcionar.
Actualmente las celdas solares se fabrican deacuerdo con los siguientes parámetros:
• Espesor total de la celda: 0.02 a 0.03 cm.• Espesor del emisor: 0.00002 a 0.00005 cm.• Espesor de capa antirreflejante: 0.0000075 a
0.000008 cm.
Figura 13
Si Si Si
SiSiSi
Si Si Si
Electrón libre (material tipo N) Hueco libre (material tipo P)
A B C
Si Si Si
SiFSi
SiSi Si
Si Si Si
SiBSi
SiSi Si
Obleas de silicio cortadas de una barra y listas para sudopado.
Figura 14
18 ELECTRONICA y servicio
• Area total cubierta por el enrejado, menor que10 %.
La razón por la que se requiere que el espesorde la celda sea de 0.02 a 0.03 cm (es decir, entredos y tres décimas de milímetro), es que el totalde la radiación visible que proviene del sol pue-de ser absorbida sólo con espesores de silicio deeste orden. Esto representa una desventaja en
comparación con el nuevo tipo de celdas que sefabrican en película delgada, para las cuales sonsuficientes los espesores del orden de 0.0001 a0.0003 cm (con el consiguiente ahorro de mate-rial).
Sin embargo, estas celdas todavía no ofrecenla eficiencia que caracteriza a las de silicio cris-talino; de ahí que aún estén en desarrollo, perocon un gran potencial para bajar los costos de laenergía fotovoltaica (figura 18). Por su parte,
+
-
Zona de agotamiento
Siliciotipo n
Siliciotipo p
Pilaimaginaria
Atomos ionizados fijosen la estructura cristalina
Formación de la zona de agotamiento en la unión p-n
Figura 15
Siliciotipo n
Siliciotipo p Flujo de
huecos
Contacto metálico
Alambremetálico
Corrienteconvencional
Zona deagotamiento
Flujo electrónico
Pareselectrón-huecocreados
Electronesque llenan huecos
Revestimientometálico
ElectronesHuecos
Acción de la luz en la zona de agotamiento (los ionesse han omitido por claridad)
+_
Figura 16
Luz solar
Carga
Circuito
Interconectores redundantes
Contacto de trayectoria bifulcadaSalientes de contacto
Contacto de rejilla
Capa de silicio tipo P
Juntara P-N
Juntura P-N
Capa de silicio tipo N
Foton
Capa P ++
++
Capa N - ---
Contacto de base
+ _
Figura 17
19ELECTRONICA y servicio
debido a su índice de refracción, el silicio pulidorefleja casi el 30 % del espectro solar; en talescircunstancias, se necesita una capa no absor-bente intermedia que permita el acoplamientoentre el silicio y el aire y que reduzca la reflexiónde la luz incidente. No obstante, hay quienes si-guen pensando que el alto precio del silicio ensu forma cristalina es un obstáculo para lograrrelaciones eficiencia/costo (E/C) adecuadas; siacaso, se aspira a mejorar las actuales.
De tal modo, y a pesar de las varias alternati-vas con que hoy se cuenta para tratar de mejo-rar las relaciones E/C, subsiste la necesidad deseguir investigando hasta que se encuentre lamanera de hacer competitivo el costo de la ob-tención de energía solar fotovoltaica; incluso, enalgunos laboratorios se está trabajando en eldesarrollo de celdas solares de tipo molecular.
Arreglos de celdas
Otro aspecto importante a tomar en cuenta, esque la energía generada por medio de sistemasfotovoltaicos corresponde a «corriente directa»;ésta, a diferencia de la que recibimos a través dela línea doméstica, y dependiendo de la aplica-ción, tiene que ser convertida en corriente alter-na; al convertidor que se encarga de esto, se lellama «inversor». En otras palabras, un pequeñosistema fotovoltaico que opere en forma autó-noma, en general estará constituido por los com-ponentes que se muestran en la figura 19.
El arreglo o panel de módulos (que es res-ponsable de proporcionar la energía eléctrica apartir de la radiación solar recibida en el lugar
en cuestión) consiste en un cierto numero demódulos que deben interconectarse en serie y/o en paralelo. Se conectarán en serie, si se re-quiere de altos voltajes (ya que, por ejemplo, al-gunos inversores demandan que el voltaje deentrada sea de 48 voltios, mientras que otrosaceptan sólo 12 voltios de CD); la conexión sehará en paralelo, cuando se necesiten grandescorrientes (de manera que la suma de las co-rrientes individuales pueda proporcionar el vol-taje demandado). En general, un panel constade varios subarreglos de módulos en paralelo quese interconectan en serie, o viceversa.
El arreglo fotovoltaico no necesariamentedebe proporcionar la potencia demandada porla carga, sino más bien asegurar que la energíatotal generada sea igual a la consumida. Porejemplo, un motor de 1500 watts que trabajadurante dos horas diarias consume tres Kw/hpor día; esta carga puede ser proporcionada porun arreglo de apenas 900 watts (pico) que esexpuesto a cinco horas de radiación solar pico,en promedio, cada día (esto sin considerar lasperdidas de energía en el sistema).
Y para almacenar la energía a fin de ser con-sumida por la noche, existe una variedad de ba-terías recargables, entre las que podemos men-cionar las de plomo-ácido, níquel-cadmio,plata-zinc, plata-cadmio. Las más comunes ac-tualmente son las de plomo-ácido y las de ní-quel-cadmio
Ventajas de las celdas solares
Entre las ventajas que como fuente de energíaeléctrica ofrece un sistema fotovoltaico, pode-mos mencionar:
Capa antirreflejante
Contacto métalico
Enrejado
n+
P+
P
Emisor
Base
Estructura de una celda solar de silício
Sistema fotovoltaico simple
Regulador
Baterías Carga
Celdas solares
Figura 18
Figura 19
20 ELECTRONICA y servicio
1. La conversión de energía solar en eléctrica,se hace de forma directa e instantánea; esdecir, no se requiere de procesos intermedios.Diríamos que se trata de una forma de ener-gía limpia, pues no hay generación de gaseso de desechos.
2. La energía fotovoltaica es modular, lo quepermite escalas variables de aplicación y ge-neración; por ello se puede usar para alimen-tar un reloj, un auto, un satélite, una casa ouna central de gran potencia; y además esposible generar energía en el lugar donde senecesite y por la cantidad requerida, lo quees muy útil en áreas muy aisladas donde haypoca población.
3. La instalación de sistemas generadores deenergía con base en fotoceldas es sencilla;además requiere de un mantenimiento míni-mo, pues no hay partes móviles que se des-gasten. Normalmente, basta con poner aguaa las baterías y –con cierta frecuencia– lim-piar el polvo que se vaya acumulando en losmódulos.
4. Los paulatinos avances en el desarrollo demódulos fotovoltaicos, han permitido que és-tos alcancen hasta 20 ó 25 años de vida. Estees un factor muy importante, en comparacióncon el período de aprovechamiento de lasfuentes de energía tradicionales.
Desventajas de las celdas solares
1) Después de su costo, la desventaja más im-portante de los módulos fotovoltaicos es lapequeña densidad de energía obtenida porunidad de área. No obstante, se espera que amediano plazo, ya sea por mejoras tecnoló-gicas y/o por la baja de los costos de produc-ción de las celdas, se pueda recurrir másintensivamente a dicha opción energética.
2) La producción de energía solar depende delhorario, y no es posible por ahora almacenarlaen escala industrial para usos posteriores. Ade-más, en zonas boscosas o muy nubladas, don-de las radiaciones del sol se ven opacadas, estatecnología puede no ser muy útil. Incluso losdías nublados de cualquier región pueden plan-tear un problema de desabasto energético.
Conviene señalar que el factor de la cantidad deluz recibida y el tiempo en que la fotocelda estáiluminada, resulta de vital importancia al dise-ñar un sistema de alimentación de este tipo. Laluz que recibimos del sol tiene dos componen-tes: la radiación directa y la radiación difusa. Laradiación directa es la que recibimos en un díasin nubes cuando el sol se encuentra en el zenit(punto mas alto); pero en días nublados, la luzse dispersa a través de las nubes y entonces serefleja en las montañas y el terreno cercano; poreso tiene un espectro de colores diferente al dela radiación directa.
En general, es difícil predecir exactamente laintensidad luminosa que recibimos del sol, yaque esto depende del sitio en que vivimos; o sea,la contribución de cada componente (directa ydifusa) no es la misma en una zona desérticaque en una ciudad, por ejemplo.
Mas lo importante no es la potencia instantá-nea, sino la energía promedio a lo largo de undía determinado. Y dado que este promedio va-ría según la época o estación del año, se acos-tumbra medir la cantidad de energía total reci-bida diariamente para que con estos datos luegopuede calcularse un promedio por mes y por año.Este promedio tiene un significado estadísticomás preciso, y permite calcular el número deceldas solares que se requieren para producir unadeterminada cantidad de energía eléctrica, apartir de la radiación solar que se recibe en unsitio determinado.
Conclusión
Los sistemas de energía solar son una de lasmás importantes fuentes alternativas o comple-mentarias de energía, según las condiciones desu aplicación.
Los gobiernos, las universidades y las empre-sas tienen que propiciar las investigaciones paraaumentar la eficiencia de estos sistemas de ge-neración de energía, pues las tecnologías basa-das en hidrocarburos han generado ya proble-mas serios para la vida. Además, sería muyventajoso que pudiéramos producir en casa laenergía que necesitamos.
21ELECTRONICA y servicio
Primera de dos partePrimera de dos parte
AMPLIFICADORES
OPERACIONALES
AMPLIFICADORES
OPERACIONALES
Oscar Montoya y Alberto Franco
El presente artículo está dedicado adescribir las principales
características de operación de loscircuitos amplificadores
operacionales. Estos dispositivos, delos más populares en la electrónica,
son conocidos como opamp por lacontracción de su nombre en inglés;
son de bajo costo y, puesto que no esnecesario conocer la circuitería
interna, facilitan la realización deproyectos; además, cuando se
cometen errores en su cableado, nopueden ser dañados porque
disponen de circuitos internos deautoprotección.
El amplificador operacional
George Philbrick, uno de los inventores del am-plificador operacional, es también promotor desu aplicación. El primer amplificador operacio-nal, diseñado solamente con un tubo de vacío,apareció en el mercado en el año de 1948.
Las primeras versiones de amplificadoresoperacionales fueron utilizadas para la construc-ción de computadoras analógicas. El uso de lapalabra operacional se refería a operacionesmatemáticas, ya que con estos dispositivos sepueden efectuar diversos cálculos: suma, restae incluso derivadas e integrales (dichas opera-ciones se aplican en señales eléctricas, comoobservamos en la figura 1).
22 ELECTRONICA y servicio
En el diseño electrónico se ha encontrado queexisten ciertas etapas o circuitos que se utilizanfrecuentemente; y las etapas amplificadoras noson la excepción. En vez de la tediosa y difíciltarea de realizar un amplificador con transisto-res, los diseñadores podían servirse del amplifi-cador operacional y algunos elementos externos(principalmente resistencias); en aplicacionesespeciales de derivación o integración, se em-plean capacitores.
El costo de los amplificadores operacionaleses generalmente bajo, excepto el de aquellos quese destinan a aplicaciones específicas; por ejem-plo, para altas frecuencias o proceso de señalesde audio. Pero siguen siendo muy accesibles, sise considera que con un circuito integrado comoéstos se reducen las posibilidades de falla en eldiseño final, además de que ocupan menos es-pacio y requieren menos potencia que los com-ponentes discretos.
Por lo que acabamos de señalar, se compren-de que estos dispositivos tengan tantas aplica-ciones que van desde servir para la compara-ción y la mezcla (suma) de dos señales, hastaser parte de equipos complejos de medición parala obtención de señales en equipos industriales;y, por supuesto, no podemos olvidar su uso encircuitos de generación de señales o detecciónde niveles de voltaje.
Desarrollo tecnológico delos amplificadores operacionales
Conforme el desarrollo de la tecnología, la fa-bricación de los amplificadores operacionales seha ejecutado con mayor precisión; básicamen-te, han mejorado considerablemente en dos as-pectos:
1. Algunos transistores de unión (juntura) bipolarse sustituyeron con transistores de efecto decampo (FETs). Con la incorporación del am-plificador operacional, los JFETs toman co-rrientes muy pequeñas y permiten que losvoltajes de entrada varíen entre los límites dela fuente de alimentación (característica muyimportante para la aplicación de estos dispo-sitivos). Por su parte, los transistores MOS em-pleados en circuitos de salida permiten quela salida se aproxime a milivolts de los lími-tes de la fuente de poder.
2. Gracias a la tecnología que se usa para la fa-bricación de circuitos integrados, pudo darsela segunda innovación: la invención de losencapsulados de doble y cuádruple amplifi-cador. En el mismo encapsulado de 14 termi-nales ocupado por un solo amplificador ope-racional, los diseñadores decidieron fabricarcuatro amplificadores individuales que com-
∑5v
VA
VA
VB
VB
t
+3v
-3v
Sumador
Salida
Salida
8v
5v
2v
3v
Operaciónes con señales y bloques funcionales
• Señal generada con la sumade ambas señales
Entradas
Figura 1
23ELECTRONICA y servicio
parten la misma fuente de poder; el LM324 esun ejemplo muy conocido del tipo de amplifi-cador cuádruple, y el LM358 del tipo de am-plificador doble (figura 2).
Entonces se desarrollaron los circuitos integra-dos de función especial que contienen más deun amplificador operacional, para llevar a cabofunciones complejas.
En los manuales proporcionados por cada fa-bricante aparece información sobre amplifica-dores operacionales cuyas características parti-culares sirven para aplicaciones muy específicas.Entre dichas propiedades, podemos citar las si-guientes:
• La capacidad de manejar alta corriente, altovoltaje o ambos.
• Sirven como amplificadores múltiples.• Sirven como amplificadores operacionales y
circuitos integrados lineales.• Sirven como amplificadores de ganancia pro-
gramable.• Se usan para instrumentación.• Sirven como amplificadores para comunicacio-
nes.• Sirven como amplificadores operacionales es-
peciales para el manejo de señales de audio yvideo.
El amplificador de propósito general 741
Al igual que cualquier otro dispositivo electróni-co, el amplificador operacional tiene un símbo-lo que lo identifica (figura 3).
Puesto que es sólo un símbolo genérico, pue-de variar ligeramente de acuerdo con cada va-riante de la que se trate. Ejemplo de ello, es elsímbolo con que se identifica a los circuitos ló-gicos y a los amplificadores operacionales; demodo que para evitar confusiones entre la re-presentación de un buffer y la de un amplifica-
Figura 2
Terminal positiva de alimentación(+V)
Terminal negativa de alimentación(-V)
Terminalde entrada noinversora (+)
Terminalde entradainversora (-)
Terminal de salidaVout
-
+741
+V
-V
Símbolo del amplificador operacional
(-Vin)
(+Vin)
Figura 3
LM324
14
13
12
11
10
19
8
1
2
3
4
5
6
7
Salida 1
Entrada invertida 1
Entrada noinvertida 1
Entrada noinvertida 2
Entradainvertida 2
V (+)
Salida 2
Entrada invertida 4
Entrada no invertida 4
Entrada no invertida 3
Entrada invertida 3
GND
Salida 3
Salida 4
LM358
8
7
6
5
1
2
3
4
Salida A
Entrada invertida A
Entrada noinvertida A
VEE (GND)
VCC
Entrada invertida B
Entrada no invertidal B
Salida B
24 ELECTRONICA y servicio
dor operacional, el símbolo de este último semodifica (figuras 4A y 4B, respectivamente).
También es común, sobre todo en diagramasesquemáticos de aparatos electrónicos domés-ticos, que se haga referencia a estos circuitosintegrados de la misma forma en que se hacecon los que conforman propiamente al aparato(IC1, IC2, etc.); es decir, se indica más bien el número consecutivo de integrado dentro del apa-rato, que la matrícula específica.
Después, el número que identifica a cada pie-za se pone en la lista de partes del esquema delcircuito.
Todos los amplificadores operacionales po-seen por lo menos cinco terminales:
1. De fuente de poder positiva (VCC o +V).2. De fuente de alimentación negativa (VEE o -V).3. De salida.4. De entrada inversora (-).
5. De entrada no inversora (+).
Algunos amplificadores operacionales de propó-sito general cuentan con más terminales espe-cializadas (como la terminal de offset, parareferenciar cero).
Entradainversora
Anulación dela desviación
de voltaje
Entrada inversora
Q8
Q1 Q2
Q9
Q3 Q4
Q7
Q5
300Ω
Q6
R11 KΩ
R350 KΩ
R21 KΩ
Q10
R45KΩ
Q12
R540KΩ
Q13
C130pF
Q16
Q17
Q11 Q23
R950KΩ
R8100ΩQ24
Q22
R1150KΩ
50KΩ
R10Q21
Q20
Q19
Q18
Q15
Q14
R627Ω
Salida
R722Ω
v+
v-
Anulación dela desviaciónde voltaje
Circuito equivalente de un amplificador operacional 741.(Cortesía de Fairchild Semiconductor).
-
+
E1
E2
+VVcc
-V
Símbolo de buffer Símbolo alternativo parael amplificador operacional
Salida
Algunas modificaciones al símbolo de acuerdocon el contexto
A B
Figura 4
Figura 5
25ELECTRONICA y servicio
El circuito equivalente del amplificador ope-racional 741 se muestra en la figura 5. Es un cir-cuito complejo, compuesto por 1 capacitor, 11resistencias y 27 transistores.
Descripción del encapsulado
El amplificador operacional se fabrica en unsustrato de silicio, y se coloca en diferentesencapsulados que pueden ser de metal, plásticoo cerámica. La pastilla de silicio (que contienetodos los componentes del amplificador opera-cional) se conecta mediante alambres -general-mente de oro- con las terminales externas; a suvez, éstas son conectadas con los componentesexternos.
En la figura 6 podemos ver los tipos de encap-sulados más comunes que se pueden encontraren el mercado; el más popular es el DIP de 8pines.
Si revisamos desde arriba este tipo de encap-sulados, encontraremos una muesca o un puntoque identifica a la pata 1. Las terminales estánnumeradas en sentido contrario al de las mane-cillas del reloj.
A continuación explicaremos cómo puededeterminarse la compra de un amplificador ope-racional específico, y daremos algunas recomen-daciones acerca de las técnicas básicas para suconexión.
Identificación del tipo deamplificador operacional
La matrícula del chip nos indica no sólo el tipode componente de que se trata, sino tambiénotras de sus características particulares; porejemplo:
• Nombre del fabricante.• Rangos de temperatura.• Tipo de encapsulado (que si bien físicamente
puede resultar obvio, es un dato muy impor-tante para cuando se busca la matrícula en losmanuales).
Cabe mencionar que no todos los fabricantesutilizan el mismo código, pues la mayoría se sir-
ve de un código de identificación que consta decuatro partes escritas en el siguiente orden:
1. Prefijo de letras. Este código consiste por logeneral en dos letras que identifican al fabri-cante; por ejemplo AD = Analog Devices, CA= RCA, LM = National Semiconductor Corp.,TL = Texas Instruments.
2. Número del circuito. El número del circuitoestá formado por tres a siete números y le-tras que identifican el tipo de amplificadoroperacional y su intervalo de temperatura (fi-gura 7).
3. Sufijo de letras. El sufijo de una o dos letrassirve para identificar el tipo de encapsulado
Lengüeta
8
8
1
1
7
7
2
2
6
3
34
5
4
1
1
2
2
3
3
4
4
5
5
6
6
7 8
1516
17 18
Tipos de encapsulados comunes en losamplificadores operacionales
Metálico
DIP-4 terminales
DIP-16 Terminales
Montaje superficial
Figura 6
26 ELECTRONICA y servicio
que contiene al chip del amplificador opera-cional.Para obtener las conexiones correctas de laspatas de la hoja de especificaciones, es preci-so conocer el tipo de encapsulado específico.En la tabla 1 presentamos los tres códigos desufijos más comunes para encapsulados.
4. Código de especificación militar. Se empleaexclusivamente para piezas destinadas a apli-caciones que requieren gran contabilidad.
En la figura 8 ejemplificamos la descripción com-pleta de una matrícula que viene impresa en unamplificador operacional.
En la práctica, el uso de los amplificadoresoperacionales exige seguir ciertas reglas para elmejor desarrollo experimental:
1. Realice todo el cableado, una vez que hayaapagado la fuente.
2. Procure que el alambrado y los conductoresde los componentes queden lo más corto po-sible.
3. Conecte primero las alineaciones + V y -V delamplificador operacional.
4. Trate de conectar todos los conductores detierra a un punto de unión, el común de lafuente de poder. Este tipo de conexión recibeel nombre de “tierra en estrella“. No use uncable de tierra, porque podría provocar unlazo de tierra y generar entonces un voltajede ruido indeseable.
5. Verifique nuevamente el alambrado, antes deaplicar corriente al amplificador operacional.
6. Conecte voltajes de señal al circuito, siemprey cuando el amplificador operacional tengacorriente.
7. Haga todas las mediciones de tierra. Si, porejemplo, una resistencia está conectada en-tre dos terminales de un circuito integrado,no debe conectarse un medidor ni unosciloscopio (de rayos catódicos) a las termi-nales de la resistencia; lo que tiene que haceres medir el voltaje en un lado de la resisten-cia y después en el otro, así como calcular lacaída del mismo.
8. En lo posible, no utilice amperímetros. Midael voltaje según como se indica en el pasoanterior, y calcule la corriente.
9. Desconecte la señal de entrada antes de qui-tar la corriente directa; si no lo hace, puedeprovocar la destrucción del circuito integrado.
10. Usted ya sabe que estos circuitos integradosson muy resistentes al mal uso. Así que nun-ca:a) Invierta la polaridad de las fuentes de po-
der.
Código de identificación para el amplificador operacional
062 CEntrada del amplificadoroperacionaltipo J-FET
Límite detemperaturacomercial
C: Comercial (0 a 70 ˚C)I: Industrial (-25 ˚C a 85 ˚C)M: Militar (-55 a 125 ˚C)
Asignación de rangos de temperatura
Figura 7
Descripción de una matrícula completa para un amplificador operacional
Prefijo Número Sufijo
µA 741 C P
Fairchild Opamp. de propósitogeneral con intervalo detemperatura comercial
Encapsuladode plástico
Figura 8
sodaluspacneedalbaT
Có edogidodaluspacne
icpircseD ón
DlneelboD í lpedaen á arapocits
laicifrepusejatnom
J lneelboD í acimárecedaen
.P.NiccresniarapaenílneelboD ó nenoserpmiotiucricedallilbatal
Tabla 1
27ELECTRONICA y servicio
b) Conecte las terminales de entrada del am-plificador operacional por arriba o por abajode los potenciales en la terminal +V ni enla terminal -V.
c) Deje conectada la señal de entrada sin co-rriente en el circuito integrado.
11. Si se presentan oscilaciones indeseables enla salida a pesar de que las conexiones delcircuito parecen correctas:
a) Conecte un capacitor 0.1uF entre la termi-nal +V del amplificador operacional y tie-rra, y otro capacitor de 0.1 pfd entre la ter-minal -V del amplificador operacional ytierra.
b) Acorte los alambres o conductores. c) Verifique los alambres de tierra del instru-
mento de prueba, del generador de señal,de la carga y de la fuente de poder; debe-rán juntarse en algún punto.
12. Los principios anteriores se aplican a todoslos demás circuitos integrados lineales.
Características básicas delos amplificadores operacionales
Descripción funcional de las terminalesdel amplificador operacionalLas terminales etiquetadas como +V y –V, sirvenpara identificar las terminales del amplificador
operacional que deben conectarse a la fuente depoder bipolar (figura 9).
Terminales de salidaLa terminal de salida del amplificador operacio-nal está conectada a un extremo de la resisten-cia de carga RL; el otro extremo de RL está co-nectado a tierra (con respecto a ésta se mide elvoltaje de salida Vo).
Y a la única terminal de salida con que cuen-ta un amplificador operacional, se le llama “sa-lida de extremo único“. Pero existe un límite parala corriente que puede tomarse de esta terminal(por lo común, de 5 a 10 mA) y para los nivelesde voltaje en ella (los cuales se determinan bá-sicamente mediante voltajes de alimentación).
Terminales de entradaEn la figura 9 apreciamos dos terminales de en-trada, etiquetadas como (-) y (+). Se denominan“terminales de entrada diferencial“, porque elvoltaje de salida Vo depende de la diferencia devoltaje entre ellas (Vd voltaje diferencial) y de laganancia del amplificador (AOL).
La terminal de salida es positiva con respectoa tierra, cuando a su vez la entrada (+) es positi-va respecto a, o mayor a, la entrada (-). CuandoEd se encuentra invertida, la entrada (+) es ne-gativa respecto a, o menor a, la entrada (-) y Vose vuelve negativo respecto a tierra.
Es importante mencionar que la polaridad Vodepende únicamente de la diferencia en voltajeentre las entradas inversora y no inversora.
Corrientes de entrada y desviaciónde voltaje (offset)Para activar los transistores internos, las termi-nales de entrada de los amplificadores opera-cionales toman corrientes diminutas de polari-zación y de señal.
Además, dichas terminales presentan un pe-queño desequilibrio (denominado “voltaje dedesviación de entrada“, Vi).
Ganancia de voltajeLa salida de voltaje (Vo) está determinada porEd y por la ganancia de voltaje a circuito abierto(A0L).
Entradas
++
Vo
-
+
-
+
-
-V
v
v
+V
Polarización del amplificador operacional
Figura 9
28 ELECTRONICA y servicio
A0L se denomina “ganancia de voltaje en lazoabierto“, porque precisamente se han dejadoabiertas las posibles conexiones de retroalimen-tación desde la terminal de salida a las termina-les de entrada.
El valor de AOL es excesivamente grande (confrecuencia, 200,000 ó más. Por su parte, Vo nun-ca puede exceder los voltajes de saturación po-sitivo o negativo + Vsat y -Vsat.
Para una fuente de + 15 V, los voltajes de sa-turación estarán alrededor de +13 V. En conse-cuencia, para que el amplificador operacionalactúe como un amplificador, Ed debe limitarse aun voltaje máximo de + 65 uV
Vo puede estar ya sea en uno de los límites +Vsat o -Vsat, u oscilando entre éstos. Tal com-portamiento es típico en un amplificador de alta
ganancia. Para mantener a Vo dentro de dichoslímites, hay que recurrir a un circuito de retroa-limentación que lo obligue a depender de ele-mentos estables como las resistencias y loscapacitores.
Aplicaciones
Entre las muchas aplicaciones que se dan a losamplificadores operacionales, podemos mencio-nar las siguientes:
• Circuitos comparadores.• Circuitos de muestreo y retención.• Convertidores analógico/digital y digital/
analógico.• Aplicaciones industriales.• Circuitos de audio, radio y TV.
De entre ellas, destaca el uso que se da al ampli-ficador operacional como comparador. Esto lodescribimos enseguida.
Comparadores de voltajeSon circuitos que comparan el valor de dos
voltajes analógicos de entrada, y que producenuna salida igual al 1 ó 0 lógico cuando los voltajesson iguales, mayores o menores entre sí o conrespecto a un voltaje de referencia.
Dado que el opamp se emplea con bastantefrecuencia como comparador de voltaje, el sím-bolo que se emplea para identificarlo con estaaplicación es el mismo que el de su versión tra-dicional (figura 10).
Conclusión tipEn la segunda y última parte de este artículo pre-sentaremos algunas de las aplicaciones más co-munes de los amplificadores operacionales, peropor lo que se refiere a las diferentes etapas delos aparatos de audio o video -que son con losque el lector seguramente está más familiariza-do.
Finaliza en el próximo número
-
+
Salida
Salida
Vr : Voltaje de referencia
El amplificador operacional como comparador
-
+
R1
R2
R3
A1
A2
R4
L1
R5
L2
Figura 10
29ELECTRONICA y servicio
Memorias EEPROMTelevisoresRCA, GE yOtras Marcas
¡Pídalas por el número!$45.00 cada memoria
más $80.00 de gastos de envío por pedido
Deposite a nuestra cuenta de Bancomer001-0876686-7 y envíe por fax datos
completos, la ficha de depósito y su pedido
Número Chasis Número Chasis4 CTC170A 30 CTC177AM2 Nueva6 CTC170C 25 CTC177BB Nueva2 CTC170K 26 CTC177BD Nueva2 CTC170L 3 CTC177BE4 CTC175A 3 CTC177BG4 CTC175A2 15 CTC177BH6 CTC175C 9 CTC177BH26 CTC175C2 9 CTC177BH32 CTC175K 9 CTC177BM22 CTC175K2 35 CTC177BP2 Nueva2 CTC175L 22 CTC177CC2 CTC175L2 1 CTC185A20 CTC176C 1 CTC185AA14 CTC176E 1 CTC185AB16 CTC176F 1 CTC185B21 CTC176F2 1 CTC185M18 CTC176G2 23 CTC186A13 CTC176K2 23 CTC186D12 CTC176L2 29 CTC187AA Nueva8 CTC176N2 11 CTC187AB5 CTC176P 29 CTC187AC Nueva10 CTC176P2 11 CTC187AD19 CTC177AA 38 CTC187AF Nueva32 CTC177AA2 Nueva 33 CTC187BC Nueva36 CTC177AA3 Nueva 33 CTC187BD Nueva17 CTC177AC 33 CTC187BD2 Nueva7 CTC177AD 33 CTC187BF Nueva28 CTC177AE Nueva 33 CTC187BF2 Nueva27 CTC177AF Nueva 34 CTC187BH Nueva30 CTC177AF2 Nueva 34 CTC187BJ Nueva37 CTC177AF3 Nueva 31 CTC187CJ Nueva7 CTC177AG 31 CTC187CL Nueva9 CTC177AH2 31 CTC187CL2 Nueva19 CTC177AK 31 CTC187CL3 Nueva32 CTC177AK2 Nueva 31 CTC187CM Nueva
Número Marca Televisor ModeloBK1 Broksonic CTVG4563TTGS1 Gold Star CN21B60GS2 Gold Star CN14B30HJV1 JVC AV27820PA1 Panasonic CT-G2160NS1 Sony KV32XBR35SH1 Sharp 19GM60SH2 Sharp 20G-S60SH3 Sharp 25VT-J100SM1 Samsung K1SM1 Samsung KCT-52SM1 Samsung KCT-53
Centro Japonés de Información Electrónica, S.A. de C.V.Norte 2 #4, Col. Hogares Mexacanos, 55040, Ecatepec, México
Tels. 787-1778, 770-48-84 Fax. 770-02-14, Correo electrónico: [email protected]
30 ELECTRONICA y servicio
CONTROLADORES
LOGICOS
PROGRAMABLES
(PLCs)
CONTROLADORES
LOGICOS
PROGRAMABLES
(PLCs)
Segunda y última parteSegunda y última parte
Alvaro Vázquez Almazán
Como recordará, en el númeroanterior de esta revista hicimos unaintroducción al mundo de los PLCs.
En esta ocasión hablaremos delsoftware de programación (APS)
empleado en estos controladoresprogramables, específicamente de la
familia SLC-500 de la marca AllenBradley. Queremos así, de la manera
más sencilla posible, explicarle laprogramación básica de estos
equipos.
El software de programación
Organización de la memoriaLa memoria del procesador incluye archivos deprograma y archivos de datos. Veámoslos porseparado.
Archivos de programaArchivo 0: Contiene funciones del sistema.Archivo 1: Reservado para utilizarse en fechasposteriores.Archivo 2: Contiene el programa de usuario.Archivo 3 al 255: Permiten conservar la memo-ria y reducir el tiempo de búsqueda.
31ELECTRONICA y servicio
Archivos de datosLos archivos numerados del 0 al 7 son los dedefault. Si se requiere almacenar más informa-ción, pueden crearse archivos adicionales; paraello sólo hay que especificar la letra y el númerocorrespondiente del 10 al 255 (figura 1).
Estructura de las direcciones
Las direcciones están compuestas por carácteresalfanuméricos separados por delimitadores. Es-tos últimos pueden ser dos puntos, diagonal opunto solo (figura 2).
Ejecución del APS
a) Teclee CD/PROGRAMS/SLC-500/ATTACH/SLC500 — Enter
b) Teclee APS y oprima Enter. Aparecerá en pan-talla el menú principal del APS (figura 3).
Menú principal del APS (APS Main Menu)F1 (ON LINE): Permite estar en línea con el PLC.F2 (ON LINE CONFIGURATION): Permite cambiar
la configuración de comunicación en línea(puerto, terminal, procesador y velocidad detransmisión de la información).
F3 (OFF LINE PROGRAM/DOCUMENT): Permiteentrar a las funciones de programaciónoffline.
F4 (OFF LINE CONFIGURATION): Permite crear ocambiar un archivo de procesador.
F5 (WHO): Permite entrar a la red de comunica-ción y cambiar la configuración online tan-to de ésta como del programador.
F6 (SYSTEM CONFIGURATION): Permite cambiarla configuración del sistema.
F7 (FILE OPTIONS): Permite copiar archivos endisco duro o desde éste.
F8 (PRINT REPORTS): Imprime reportes de ar-chivos.
F9 (SYSTEM UTILITIES): Convierte archivos encarácteres hexadecimales. También hacetransferencias entre dos terminales APS,entre un APS y un HHT (Hand Held Termi-nal) y entre un APS y un HHT.
F10 (EXIT SYSTEM): Permite regresar al DOS.
Instrucciones básicas del PLC
XIC (EXAMINE IF CLOSED): Se utiliza para re-presentar contactos abiertos en el diagrama deescalera, o contactos de entrada (I), salidas (O),temporizadores (T), contadores (C), etc. (figura4A).
ovihcraedopiT icacifitnedI ónNú edorem
ovihcra
tuptuO O 0
tupnI I 1
sutatS S 2
tiB B 3
remiT T 4
retnuoC C 5
lortnoC R 6
regetnI N 7
oirausuleropsodinifedsovihcrA
ovihcraedopiT icacifitnedI ónNú edorem
ovihcra
tiB B
552-01
remiT T
retnuoC C
lortnoC R
regetnI N
Figura 1
Tipo de archivo
No. de archivo No.de
elemento
Elemento delimitador
T 4:15
Figura 2
32 ELECTRONICA y servicio
XIO (EXAMINE IF OPEN): Sirve para represen-tar contactos cerrados, e incluso los mismos ele-mentos que X1C (figura 4B).
OTE (OUTPUT ENERGIZE): Permite crear unasalida, cuya condición (falsa o verdadera) estádeterminada por el renglón (rung); éste pone aaquélla en “l“ lógico si es verdadera, y en “0“ ló-gico si es falsa (figura 4C).
OTL (OUTPUT LATCH): Se utiliza junto con lainstrucción OTU.
OTU (OUTPUT UNLATCH): Sólo puede poneren “0“ lógico; OTL sólo en “1“ lógico (figura 4D).
TON (TIMER ON DELAY): Indica que se haconectado un temporizador que tiene retardo enla conexión (figura 5A).
TOF (TIMER OFF DELAY): Permite que en eldiagrama de escalera pueda conectarse untemporizador con retardo a la conexión.
CTU (COUNTER UP), CTD (COUNTER DOWN):Permiten la integración de contadores cuyoconteo puede ser hacia arriba o hacia abajo.Mientras que CTU incrementa en una unidad elconteo cuando se presenta un flanco positivo enel renglón, CTD lo hace bajar una unidad (figu-ras 6A y 6B).
SLC-500 ADVANCED PROGRAMMING SOFTWARE RELEASE 4.00
Allen - Bradley Company, Copyright 1989 - 1993
1747 - PA2E
All rights Reserved
This Software is licensed to : Your Name Your company name
00000000
Fri Jul 24, 1992
TERM Address : 0
Current Offline File : DEFAULT 11 : 03 : 09 am
Current Device : 1747 - pic (DH-485) Proc Address : 1
Display Area :
Message :Prompt : Press a function key Data/Cmd Entry :Status :
Main Functions :
ONLINE
F1
ONLINECONFIG
F2
OFFLINECONFIG
F4
WHO
F5
FILES OPTIONS
F7
PRINT REPORTS
F8
SYSTEMUTILS
F9
EXITSYSTEM
F10
SYSTEMCONFIGR
F6
OFFLINEPRG DOC
F3
Figura 3
XIC XI0OTE OTL OTU
UL
A B C D
Figura 4
33ELECTRONICA y servicio
Edición de un programa
Ahora explicaremos el procedimiento que debeseguirse para añadir, insertar, modificar, borrary no borrar un diagrama de escalera.
1. Ya que se encuentre en el menú principal,oprima F3 (OFF LINE PROG/DOC) y ensegui-da F8 (MONITOR FILE). Vea la figura 7, don-de:
F2 (CONFIGURE DISPLAY): Permite configurar lapantalla para los archivos de escalera.
F5 (DOCUMENT): Permite documentar archivosde escalera.
F6 (SEARCH): Permite buscar y reemplazar di-recciones o instrucciones.
F7 (GENERAL UTILITY): Permite visualizar o edi-tar el archivo de status.
F8 (DATA MONITOR): Permite visualizar la in-formación del archivo de datos.
F9 (FORCE): Permite forzar entradas y salidas.F10 (EDIT): Permite editar programas de escale-
ra.(En la parte superior de la pantalla aparece elfinal del escalón, puesto que no existe ningúnarchivo).
2. Para insertar un renglón oprima F10 (EDIT);aparecerá en pantalla el menú de funciones
TON
TIMER ON DELAY
Timer T4:0
Time base 0.01
Preset 500
Accum 0
( EN )
( DN )
TOF
TIMER OFF DELAY
Timer T4:1
Time base 0.01
Preset 500
Accum 0
( EN )
( DN )
A
B
Figura 5
CTU
COUNT UP
Counter C5:0
Preset 100
Accum 0
( CU )
( DN )
CTD
COUNT DOWN
Counter C5:1
Preset 0
Accum 0
( CD )
( DN )
A
B
Figura 6
Figura 7
Message :Prompt :Data/Cmd Entry :Status :
Press a function key (file 2, rung 0)offline File 04TEST
Main Functions : CONFIGDISPLAY
F2
DOCUMENT
F5
GENERALUTILITY
F7
DATAMONITOR
F8
FORCE
F9
EDIT
F10
SEARCH
F6
EXIT
F3
No forces
Display area
END
34 ELECTRONICA y servicio
de renglón (figura 8). Ahora oprima F4 -APPEND RUNG-, y verá que aparece en pan-talla un escalón vacío (figura 9). Las líneaspunteadas que aparecen a los lados del ren-glón indican que éste no ha sido aceptadotodavía; por lo tanto podemos hacer los cam-bios que sean necesarios.
3. Para poner un contacto en el renglón, bastacon teclear la instrucción correspondiente(XIO, XIC); enseguida oprima Enter. El con-tacto aparecerá en el escalón.Si se desea colocar otro contacto, tendrá quellevar el cursor al final del escalón y teclear lainstrución correspondiente (XIO, XIC) del nue-vo contacto; por último, oprima Enter.
4. Cuando haya terminado de editar el renglón,oprima F10 (ACCEPT RUNG); así aceptará us-ted el renglón.
5. Para colocar un contacto en paralelo, lleve elcursor hasta el elemento del que desee hacerla derivación. Oprima F1 (BRANCH) para queaparezca el menú de BRANCH (figura 10), endonde:
F1 (EXTENDED UP): Agrega una rama en para-lelo arriba de dicho elemento.
F2 (EXTENDED DOWN): Agrega una rama enparalelo abajo del elemento.
F3 (APPEND BRANCH): Indica con letras el pun-to en que se desea empiece la derivación; ésta
Message :Prompt :Data/Cmd Entry :Status :
Press a function key for desired editing function(file 2, rung 0)offline File 04TEST
Main Functions : SAVE/GOONLINE
F1
MODIFYRUNG
F5
UNDELRUNG
F7
ADVANCDEDITING
F8
TESTEDITS
F9
DELETERUNG
F6
ONLINECONFIG
F2
INSERTRUNG
F4
APPENDRUNG
F3
No forces
Figura 8
Message :Prompt :Data/Cmd Entry :Status :
Type a mnemonic or press a key for desired editing function(file 2, rung 0)offline File 04TEST
Main Functions : BRANCH
F1
INSERTINSTR
F4
DELETEINSTR
F6
UNDELINSTR
F7
ACCEPTRUNG
F10
MODIFYINSTR
F5
APPENDINSTR
F3
No forces
Display area
END
RUNG INSERT
Figura 9
35ELECTRONICA y servicio
llegará hasta donde se encuentre el cursor, ysiempre hacia la derecha.
F4 (INSERT BRANCH): Tiene la misma funciónque F3, con la única diferencia de que la deri-vación se hará siempre hacia la izquierda.
F6 (DELETE BRANCH): Borra una rama del ren-glón.
F7 (UNDELETE BRANCH): Inhabilita la funciónF6.
6. Una vez que haya terminado de editar sudiagrama de escalera, almacénelo. Para ello,
Message :Prompt :Data/Cmd Entry :Status :
Press a function key for desired branch editing function(file 2, rung 0)offline File 04TESTRUNG MODIFY
Main Functions : EXTENDUP
F1
INSERTBRANCH
F4
UNDELBRANCH
F7
DELETEBRANCH
F6
EXTENDDOWN
F2
APPENDBRANCH
F3
No forces
Figura 10
oprima la tecla ESC hasta llegar a la pantallaMONITOR FILE; oprima entonces F3 (EXIT), yenseguida F2 (SAVE).
Pues bien, así finalizamos nuestro recorrido porel programa APS de los PLCs SLC-500 de la mar-ca Allen Bradley.
Aunque este es tan sólo un ejemplo de la for-ma en que trabajan los PLCs, le recordamos quetodos lo hacen bajo el mismo principio de fun-cionamiento; es decir, lo único que varía es elsoftware de programación que emplea cada uno.
36 ELECTRONICA y servicio
37ELECTRONICA y servicio
EL SISTEMA DE
SINTONIA DIGITAL
Principio de operación ylocalización de fallas
EL SISTEMA DE
SINTONIA DIGITAL
Principio de operación ylocalización de fallas
Alvaro Vázquez Almazán
En este artículo vamos a hablar delprincipio de operación de la sintonía
digital, así como de los aspectosprácticos relacionados con el análisisde un circuito representativo y con la
detección de fallas en la respectivasección. Para ello, tomaremos comoreferencia el módulo de sintonía Z-
120, incluido en el sistema decomponentes SA-AK15 de la marca
Panasonic.
Introducción
Es de todos conocido que un sintonizador deradio está constituido por un amplificador deradiofrecuencia, un circuito oscilador local, unmezclador y una etapa de frecuencia intermedia(figura 1). Asimismo, sabemos cuál es la funciónde cada una de estas secciones: la etapa de am-plificador de radiofrecuencia sirve para dar ga-nancia a la señal proveniente de antena; la eta-pa del oscilador local genera una señal cuyafrecuencia fija es similar a la que genera eloscilador de la estación transmisora, con el finde seleccionar la estación que se va a sintoni-zar; y, finalmente, el circuito mezclador tiene lafunción de mezclar la señal de RF –provenientedel amplificador de radiofrecuencia– con la se-ñal del oscilador local, para entregar una fre-cuencia intermedia (10.7 MHz para FM y 455 KHzpara AM).
38 ELECTRONICA y servicio
Enseguida explicaremos los fundamentos deeste proceso, para luego adentrarnos en el estu-dio de un sistema representativo de la modernasintonía digital en equipos de audio. Con estoqueremos contribuir a que usted asimile mejorlas características de esta nueva tecnología, quepaulatinamente se va haciendo común en apa-ratos de reciente fabricación.
La frecuencia intermedia
Con objeto de entender qué es y para qué sirvela etapa de frecuencia intermedia, suponga quesólo existe una estación transmisora. Bastaríaentonces con que el oscilador local generara unasola señal a una frecuencia ya determinada, paracaptar la estación que estuviera transmitiendo.Pero qué sucedería si en vez de una fueran doslas estaciones transmisoras; en este caso eloscilador local tendría que generar dos señales,cada una con frecuencia similar a la de su res-pectiva estación transmisora para poder sinto-nizarla. Esto sin embargo tiene una solución mássencilla; la opción es utilizar un par de circuitos
osciladores que trabajen con frecuencias dife-rentes ajustadas a la frecuencia del oscilador dela estación transmisora; para pasar de una esta-ción a otra, sólo hay que colocar un conmuta-dor con el que se seleccione uno u otro oscilador(figura 2).
Ahora bien, la situación parece más comple-ja si tomamos en cuenta que son muchas lastransmisoras en operación. Poner un osciladorcon su correspondiente conmutador para cadaestación, resulta una solución poco práctica eincosteable; en tales circunstancias, tendrían quecolocarse tantos osciladores como estacionestransmisoras existen; además, con la apariciónde cada nueva estación transmisora quedaríanen desuso los receptores que no contengan unoscilador ajustado a la frecuencia en turno.
Por eso se prefirió utilizar un solo osciladorlocal, pero capaz de modificar a voluntad su fre-cuencia con el fin de tener acceso a todas lastransmisoras. Por supuesto que el rango de tra-bajo de este oscilador debe ser amplio, con ob-jeto de “absorber“ la señal de cada nueva esta-ción que surja.
Figura 1
Figura 2
AudioAmplificador
de R.F.Mezclador
Osciladorlocal
FrecuenciaIntermedia Detector
Audio
Conmutador
Amplificadorde R.F.
Mezclador
Oscilador1
Oscilador2
DetectorFrecuenciaintermedia
39ELECTRONICA y servicio
Por otra parte –y aquí entramos propiamentede lleno al punto central de este subtema–, cabesuponer la necesidad de que la frecuencia deloscilador local sea convertida en una frecuen-cia fija para todas las estaciones. A esta frecuen-cia estándar se le dio el nombre de “frecuenciaintermedia“, cuyo valor es –como ya dijimos– de10.7 MHz para FM (frecuencia modulada) y de455 KHz para AM (amplitud modulada); esto sig-nifica que la estación que transmite a una fre-cuencia de 97.7 MHz (lo cual indica que eloscilador tiene una frecuencia de 97.7 MHz),posee la misma frecuencia intermedia que laestación que transmite a 107.3 MHz (lo cual in-dica que el oscilador tiene una frecuencia de107.3 MHz); por lo tanto, una vez que la señaldel oscilador local se mezcla con la señal del am-plificador de radiofrecuencia, ambas tienen exac-tamente la misma frecuencia intermedia que laestación que transmite a 95.7 MHz, por ejem-plo.
Estas estaciones y todas las demás que nohayamos mencionado –pero que existen–, tienenuna frecuencia intermedia de 10.7 MHz para FMy 455 KHz para AM.
Cómo se obtiene la frecuencia intermediaSuponga que el oscilador de la estación trans-misora genera 97.7 MHz; entonces, el osciladorlocal del receptor debe generar una frecuenciatal que sea la frecuencia de la estación transmi-sora más la frecuencia intermedia (figura 3). Estoquiere decir que si el oscilador de la estacióntransmisora genera una frecuencia de 1 MHz, eloscilador local del receptor debe trabajar a 11.7
MHz (1 MHz + 10.7 MHz = 11.7 MHz) para quecuando se haga la mezcla se tome únicamentela señal diferencia.
Recuerde que cuando se mezclan dos seña-les de frecuencias diferentes, aparecen dos es-pectros de frecuencia: la señal suma y la señaldiferencia; esto significa que si tomamos la se-ñal diferencia (11.7 MHz – 1 MHz), obtendremosuna señal con una frecuencia de 10.7 MHz. Y sitenemos 107.3 MHz como frecuencia de oscila-ción de la estación transmisora, el oscilador lo-cal del receptor está obligado a generar a unafrecuencia de 118 MHz; al tomar la señal dife-rencia (118 MHz – 107.3 MHz), obtendremos 10.7MHz; o sea que la señal diferencia tanto de unaestación como de otra es exactamente de 10.7MHz (que es la señal de frecuencia intermedia).
De acuerdo con el método que acabamos dedescribir, cualquier transmisora cuya frecuenciade oscilación es baja (digamos, 88.1 MHz) pue-de sintonizarse en el mismo receptor al que lle-ga la señal de una estación que trabaja con os-cilación alta (por ejemplo, 107.3 MHz).
Etapa de frecuencia intermediaDespués de la sintonía y mezcla de señales, si-gue precisamente la etapa de frecuencia inter-media; ésta trabaja como un circuito sintoniza-do. Como usted recuerda, los circuitossintonizados dejan pasar una sola frecuencia: lafrecuencia de sintonía; es ésta precisamente ala que cada uno se encuentra sintonizado.
Para FM, nuestro circuito sintonizado de FI(frecuencia intermedia) está ajustado a una fre-cuencia de 10.7 MHz; para AM, está ajustado auna frecuencia de 455 KHz.
Circuito detector de señalesPasando la etapa de frecuencia intermedia, lle-gamos a un circuito de detección de señales. Estese encarga de detectar si la información prove-niente de frecuencia intermedia contiene o nola información de audio (o sea, el mensaje mu-sical o hablado); también tiene la función de eli-minar la señal portadora (es decir, de eliminarla señal generada por el oscilador local, el cualsirvió únicamente como medio de transmisiónde señal).
Fos = F trans + F.I.
Donde:
Fos = Frecuencia de oscilación
F trans = Frecuencia de transmisora
F.I. = Frecuencia intermedia
10.7 Mhz para F.M.455 Khz para A.M.
Figura 3
40 ELECTRONICA y servicio
Descripción generalEn otras palabras, el proceso empieza cuandoen la antena se reciben las señales provenientesde las estaciones transmisoras; luego de pasarpor un proceso de amplificación, son mezcladasy finalmente se entrega en la salida una sola se-ñal de audio (la que previamente se haya selec-cionado mediante la mezcla del oscilador localy la señal de radio frecuencia).
En consecuencia, una vez obtenida la frecuen-cia intermedia, ya no se requiere la señal deloscilador local; así que será necesario eliminar-la para que no interfiera con el proceso siguien-te. Esto lo lleva a cabo el circuito detector, elcual –como ya dijimos– tiene la función de eli-minar la portadora y dejar pasar únicamente laseñal de audio –o lo que es lo mismo, el mensa-je musical o hablado.
Con lo anterior, damos por concluido nues-tro repaso sobre las bases de lo que es un sinto-nizador convencional. Recordemos ahora losaspectos más importantes acerca de unsintonizador basado en un sistema de PLL (PhaseLocked Loop).
La sintonía PLL
Para hacer más entendibles las siguientes expli-caciones, consulte el diagrama adjunto (figura6A).
El sistema de PLL (que significa “bucle engan-chado por fase“) basa su operación en la com-paración de señales; propiamente, en la compa-ración de la señal proveniente del oscilador localcontra la señal proveniente de un oscilador dereferencia. Cuando éstas son iguales, el sistemade sintonía digital PLL entrega un voltaje sufi-ciente para que no se modifique la frecuenciadel oscilador local; pero si el oscilador local notiene la misma frecuencia que el oscilador de re-ferencia, el sistema de sintonía PLL procede aenviar un voltaje de control (VC o VT) al osciladorlocal para que éste modifique su frecuencia deoperación; así disminuye o aumenta su frecuen-cia, dependiendo del nivel de voltaje que reciba.
Para que un sistema de sintonía mediante PLLfuncione adecuadamente, tiene que estar comu-nicado con un microcontrolador; éste se encar-
ga de enviar tres líneas de comunicación (busde datos), que llevan por nombre DATA (que sig-nifica “entrada de datos en serie“), CE (llamada“chip enable“ o “habilitación del integrado“) y CL(llamada “reloj“).
Naturalmente, el sistema de sintonía PLL debeespecificar al sistema de control o microcon-trolador la estación en que se encuentra sinto-nizado. Esta “notificación“ se ejecuta a través dela línea DATA OUT (salida de datos en serie), conel fin de que el sistema de control envíe los da-tos correspondientes hacia el controlador delexhibidor; así, finalmente, se despliega en el dis-play la información sobre la estación sintoniza-da (figura 4).
Cuando el sistema de control “sabe“ qué es-tación ha captado el sistema de sintonía PLL, através de una terminal llamada VT (o voltaje desintonía) envía el nivel de voltaje analógico ne-cesario para modificar el valor de frecuencia deloscilador local; éste es un oscilador del tipo VCO,llamado también “oscilador controlado por vol-taje“ (figura 5).
Caso particular
Por lo que se refiere al sintonizador que anali-zaremos, destaca primero la entrada de señal deantena de FM (la cual llega a la terminal 1 delmódulo de sintonía Z-120, donde las terminales3 y 4 son terminales de retorno a tierra; la termi-nal 5 es la terminal del voltaje de sintonía pro-veniente del sistema de PLL; la terminal 6 es ali-mentación; la terminal 7 es la terminal defrecuencia intermedia –o sea la salida– y la ter-minal 8 es la terminal de retroalimentación deloscilador hacia el sistema de sintonía PLL).
Data
CLK
CE
PLL VCO
VT
Figura 4
41ELECTRONICA y servicio
Internamente, en el módulo de sintonía Z-120se realiza la amplificación de radiofrecuencia,la oscilación y la mezcla, para posteriormenteentregar una frecuencia intermedia por la ter-minal número 7; de aquí pasamos hacia el filtrocerámico CF-201, cuyo valor de fábrica es de 10.7MHz; luego llegamos al transistor amplificadorde frecuencia intermedia para FM Q-101, que tie-ne la función de dar ganancia a esta señal; en-seguida viene otro filtro cerámico, CF-202, tam-bién con valor de 10.7 MHz; encontramosdespués la terminal 1 de IC-101 (por dentro deeste circuito se hace la detección de FM; tam-bién la decodificación, si es que la señal vienemonoaural o en estéreo; tiene sus salidas porlas terminales 13 y 14 -figura 6B-). Así terminael recorrido de la señal de FM, desde que entrapor la antena y hasta que sale como señal deaudio analógico (llámese ésta mensaje musicalo hablado), para posteriormente ser enviada ala etapa de amplificación de audio.
Párrafos antes, mencionamos que la termi-nal 5 del módulo Z-120 es la terminal de entra-da del voltaje de sintonía, y que su terminal 8 esla señal de retroalimentación del oscilador local(es decir, del VCO). Esta última señal va directa-mente hacia el sistema de sintonía PLL, a travésde la terminal 14.
Las terminales 2, 3, 4 y 5 son las terminalesdel bus de datos que provienen del sistema decontrol. Estas señales sirven para indicar al sis-tema de sintonía PLL la estación que se deseasintonizar; para ello, es necesario comparar in-
ternamente la señal de referencia que se encuen-tra entre las terminales 1 y 20 (las cuales sonentregadas por un cristal de cuarzo) con la se-ñal que llega a la terminal 14 proveniente deloscilador local. Una vez comparadas ambas se-ñales, y luego de verificar que se encuentren ensu valor correcto (es decir, que no estén fuerade fase –de ahí el nombre de “bucle enganchadopor fase“), entregarán una señal de voltajeanalógico por la terminal 18 de dicho oscilador;esta señal irá directamente a la terminal 5 delmódulo Z-120, que es un voltaje analógico parala sintonía.
El proceso de sintonía de AM es muy pareci-do al de FM, porque por la terminal 3 del módu-lo Z-151 tenemos la entrada de señal de antena;la salida de esta misma se localiza en la termi-nal 1 de ese módulo. Dicha señal llega hasta elamplificador Q-152, que es el amplificador deradiofrecuencia, para luego ser enviada al pin 21del IC-101, que es la terminal de entrada de RF.
La terminal 6 de Z-151 es la terminal de en-trada de voltaje de sintonía; ya dijimos que estaseñal sirve para modificar la frecuencia de osci-lación del oscilador local. La terminal 5 es la sa-lida del oscilador local, y se acopla hacia la ter-minal 9 del mismo módulo; teniendo su salidapor la terminal 10, esta señal pasa hacia el tran-sistor amplificador Q-151 para posteriormentellegar al pin 23 de IC-101 –donde tendremos aloscilador local. Después esta señal sale amplifi-cada por la terminal 24 de dicho circuito inte-grado, en donde se toma una muestra para en-viar por la terminal 13 la señal deretroalimentación o señal de comparación ha-cia el sistema de sintonía PLL.
Esta señal –ahora de AM– se compara con lasmismas señales de referencia 1 y 20, donde setiene ubicado al cristal X-103, dependiendo delos datos que envíe el microcontrolador por lasterminales 2, 3, 4 y 5; nuevamente tenemos lasalida por la terminal 18; esta señal es el voltajede sintonía, el cual llega a la terminal 6 de Z-151.
La salida de señal de AM se produce por laterminal 2 del IC-101; a su vez, esta señal entraen el módulo Z-102, que es el filtro de FI y estáajustado entonces a una frecuencia de 455 KHz.
VT
B+ B+
OUT
Figura 5
42 ELECTRONICA y servicio
7
6
8
1 5
20 19 18 17 16 15 14 13 12 11
10987654321
TUNER PACK CIRCUIT MAIN CIRCUITQ125K544RF AMP
5.8PQ1
2.2P
Q32SC1675L1L2Local osc
Q22SC2786MFM MDCER
Q20.47µ
100K 100K
100K
2.7K
2.2P
390
390
180P
1.2µ
820K
3.3P
10P 390
0.001
220K
47P580K
Q3
Q42SC1675L1L2BUFFER AMP
2.2P
680K
0.001
Q4
10P
1
2
34
5
7
6
8
Z120 RAL0029
1 3
2
CF201
R105470
C104K1000P
R103270
C101N0.01
+ C10215V10
Q105KRA102MTAPOWER SUPPLYCONTROL(FM-ON) Q10614.5V
((14.5V))<0.1V>
0V((0V))<14.3V>
14.5V((14.7V))<14.4v>
JK101
FM EXT ANTUNBALANCED
ANTGND
L1010.68µH
AM
AM EXT ANT
L1020.58µH
1
2
AM ANTCOIL
AM OSCCOIL
3 Z101 RLA2Z005M-C
9 8 7
8
4
5
6
C136K1000P
A
B
H
C
D
E
F
GR1101K
C107Z0.047
R112100K
C108K8.2P
R1145.5KC110
N0.01
C1306.3V100+C132K1000P
D101MTZ15R1BATA
C133J15P
2.7V
(2.7
V)<2
.7V>
5.2V
(5.2
V)<5
.2V>
0V (0V)
<0V>
0V (0V)
<0V> 0V (0V)
<0V>
0V (0V)
<0V>
14.5
V(1
V)<2
.6V>
0V (1V)
<1V> 0V (1V)
<1V>
0V (0V)
<0V>
0V (0V)
<0V>0V (0V)
<0V>
C134J18P
R1383.3K
R13010K R137
1KR136
1KR135
1KR134470K
A B C D
IC102
XIN
CE
DI
CL
DO
AM LW SDC
STR
Q
FM
XOU
T
VSS
AOU
T
AIN PD
VDD
FMIN
AMIN
MO
NO
IFIN
IC102LC72131MDTRMPLL FREQUENCYSYNTHESIZER
R1331K
14.7(14.5V)<0.1V>
2.6V(2.7V)<2.7V>
C112N0.01
C12516V22
R11747K
R12882
R11310K C112
25V4.7
R1161K
R115580
R13210K
4.1V
(0.2
V)<4
7.0V
>
4.1V
(5.2
V)<4
.7V>
4.5V
(0V)
<0V>
+
5.2V
(5.2
V)<5
.2V>
0V (0V)
<2.6
V>
L103
0.47µH
C11
3K1
000P
2.6V
(2.6
V)<0
V>
R12
927
K
C12
4K1
00P
H B
ANT00P
R11390
X103
Figura 6A
43ELECTRONICA y servicio
Una vez recorrido el proceso de FI, pasa porla terminal 4 de IC-101, donde internamente sehace la detección de señal para eliminar la se-ñal de portadora y tener por las terminales 13 y14 la señal de audio. Como ya habíamos comen-tado, la señal es finalmente enviada a la etapade amplificación de audio.
Por su parte, IC-101 recibe por la terminal 11la señal que le indica si debe alimentar a los cir-cuitos de amplificación y detección de FM o alos circuitos de amplificación o detección de AM.Esta señal es la llamada “señal de conmutaciónde banda“. Por su terminal 9, este mismo inte-
+
+
+
+
+
+
+ +
+
R12122K
R1024.7K
R12335
R1411K
R1421K
R145100K
R13168
R1222.7K
R127470
R124270
R1281.5K
R125470
R1184.7K
R1195.8K
R12047K
C109X1000P
C106N0.01
C12
6Z
0.04
7
C148N0.01
C147K1000P
C149Z0.1
C11
6X
0.03
3
C13
7K
4700
P
C117X0.018
C144K4700P
C13918V4700P
C14150V1
C127 18V22
C12150V.047
C1296.3V100
C12350V1
C12250V1
C11450V3.3
C14250V1
24 23 22 21 20 19 18 17 16 15 14 13
9 10 11 125 6 7 81 2 3 4
4.2v(4.7v)<3.2v>
5.6v(6.2v)<4.7v>
5.6v(6.2v)<5.4v>
2.6v(2.1v)<2.5v>
2.6v(2.1v)<2.5v>
2.1v(2.1v)<2v>
2.1v(2.1v)<2.1v>
2.1v(2.1v)<2.1v>
2.1v(2.1v)<2.1v>
2.1v(2.1v)<2.1v>
2.1v(2.1v)<2.1v>
1.7v(0v)<0v>
1.8v(1.8v)<1.7v>
0.3v(0.8v)<0.4v>
0v(1.3v)<0v>
2.5v(0.7v)<2.5v>
0v(0v)<0v>
3.7v(0v)<0v>
4.2v(1.2v)<3.3v>
3.3v(4.3v)<2.7v>
5v(5v)<5v>
5.2v(5.2v)<5.1v>
3.5v(4.6v)<2.5v>
5.6v(6.2v)<4.7v>
Z102 RLI2Z006M-T
2
1
3
3
4
5
6
FM
IF IN
AM
MIX
OU
T
RE
G
AM
IF IN
GN
D
SD
ST
FM
DE
T
VC
C
ST
RQ
FM
/AM
MO
NO
OS
C O
UT
OS
C
AF
C
AM
RF
IN
AG
C
AM
OU
T
DE
T O
UT
PIL
OT
IN
MP
X IN
PIL
O O
UT
RC
H
LCH
H
I
J
A
B
C
D
I
J
G
F
E
IC101
IC101LA1833MN-TLMFM/AM IF AMP.DET/AM OSC.MIX/FM MPX
X102
Figura 6B
44 ELECTRONICA y servicio
grado recibe su alimentación; por su terminal 5tiene retorno a tierra.
Localización de fallas
Verifique que el sistema de sintonía de FM Z-120 reciba su voltaje de alimentación (aproxi-madamente 14.5 volts) por la terminal número6. De no recibir su alimentación, este circuito nopodrá trabajar correctamente; y usted puede te-ner problemas, si no hay audio proveniente delsintonizador de FM.
Tras verificar dicha señal, es importante ase-gurarse de que el retorno a tierra y el blindaje deeste mismo sintonizador estén correctamentesoldados; si no lo están, pueden ocurrir fallas enla sintonía. También verifique el estado del vol-taje de la terminal 5; debe ir cambiando, confor-me usted empiece a modificar la sintonía direc-tamente en el panel frontal o a través del controlremoto; si no se va modificando, significa quehay un problema en el circuito integrado desintonía PLL o internamente en el módulo Z-120.
Para determinar cuál de los dos elementos esel que está dañado, se requiere revisar primerola alimentación del sistema de sintonía PLL IC-10, la cual se encuentra en la terminal 15; estenivel de voltaje debe ser de 5 Volts; si es así, ve-rifique también que el sistema de control envíesus señales de control a las terminales 2, 3, 4 y 5(estas señales tienen que verificarse de prefe-rencia con osciloscopio, en el momento en queusted empiece a sintonizar).
Si encuentra todo correcto, proceda a verifi-car ahora en las terminales 1 y 20; esta es la se-ñal de cristal de referencia, y debe estar en suvalor de frecuencia exacta. Si todo parece estarcorrecto, entonces compruebe que el voltaje desintonía aparezca en la terminal 18; si no apare-ce, quiere decir que ha ocurrido una falla en di-cho circuito integrado (aunque el problema tam-bién puede estar en el sintonizador Z-120).
Para determinar que el circuito integrado desintonía PLL y el módulo Z-120 no están fallan-do, haga la siguiente prueba:
1. Desconecte la terminal 5 del sintonizador Z-120 y, con una fuente regulable, aplique un
voltaje variable (es decir, una carga que vayade 1 a 12 volts).
2. Si aparece audio en las bocinas conforme us-ted empieza a modificar este voltaje, signifi-ca que el sistema de sintonía PLL está daña-do. Si no aparece, sabremos que se trata deun problema clásico de sintonizador.
3. Una situación similar se presenta en el casodel sintonizador de AM. Cuando éste no pue-de sintonizar estaciones de AM, hay que ve-rificar primero que reciba la alimentación quenecesita (la cual tiene que ver directamentecon los transistores Q-151 y Q-152). Si estostransistores no están alimentados, no puedentrabajar; por lo tanto, la señal no podrá serenviada a IC-101.
4. Tampoco deje de revisar el voltaje de sintonía;ya señalamos que éste entra en la terminal 6de Z-151.
5. Repita entonces la prueba que hizo con FM.
Pero si el asunto consiste en que no se escuchaAM ni FM, puede deberse a daños en IC-101 (yaque es en éste donde se localiza el detector deuno y de otro). Si usted encuentra en buenascondiciones este circuito integrado, proceda arevisar los transistores Q-206, Q-308 y Q-406;recuerde que éstos actúan como circuitos desilenciamiento, y que si están en corto o se hanactivado no permitirán que la señal de audio dela etapa del sintonizador pase a la etapaamplificadora de audio (y que por lo tanto lle-gue hasta las bocinas).
Comentarios finales
Esperamos que este artículo sirva para facilitarsu labor diaria de reparación, sin importar el tipode sintonizador con que esté trabajando.
Y no olvide que los principios de operaciónde la sintonía digital son los mismos que em-plean los sintonizadores de AM, FM, televisoreso videograbadoras. La clave está en que ustedencuentre las terminales de voltajes de lasintonía llamada VT en algunos casos (y en otrosVC –voltaje de control), así como el sistema desintonía PLL, el cual recibe señales provenien-tes del microprocesador.
45ELECTRONICA y servicio
EL MOTOR DE
TAMBOR EN
VIDEOGRABADORAS
EL MOTOR DE
TAMBOR EN
VIDEOGRABADORAS
José Luis Orozco Cuautle
El motor de tambor –también conocidocomo motor drum o de cilindro– es el
encargado de hacer girar a una velocidadconstante de 1800 r.p.m. el dispositivo
donde van montadas las cabezas devideo, para dar lectura a los tracks de
información grabados en la cintamagnética. Dicha velocidad es controlada
por un servomecanismo. Cuando lavelocidad de rotación del tambor no es laadecuada, cuando el cilindro se mueve de
manera irregular (hacia un lado y otro,sin arrancar) o simplemente cuando no
hay movimiento, podemos sospechar queexiste una falla atribuible al motor del
cilindro. De ello hablaremos en elpresente artículo.
Ejemplos representativos
En la figura 1 se muestra el chasis de la video-grabadora Panasonic modelo NV-HD610, la cualrepresenta un modelo convencional donde elmotor de cilindro se localiza en la parte inferior.
Existen, sin embargo, máquinas donde elmotor se ubica en la parte superior del cilindro(figura 2); es el caso del modelo NV-SD420, tam-bién de Panasonic. Pero esto no representa uncambio significativo en el diseño; de hecho, laestructura interna de ambos tipos de motores esmuy parecida.
Estructura interna del motor de tambor
En la figura 3 se presenta el diagrama de la sec-ción donde se encuentra el motor. Las partesprincipales que se pueden apreciar son:
46 ELECTRONICA y servicio
1. El circuito integrado drive (excitador del cilin-dro).
2. Las bobinas (tres).3. El circuito integrado generador Hall.
El circuito integrado drive o de conmutaciónEste circuito integrado tiene la matrículaAN3814K (figura 4), y su función es aplicar unacorriente eléctrica a cada una de las bobinas con
Figura 1
Figura 2
47ELECTRONICA y servicio
que cuenta el motor. Aunque las bobinas sontres, en realidad cuenta con nueve secciones(tres por cada bobina) que se encuentran colo-cadas en serie.
Al fluir una corriente eléctrica por cada bobi-na, se crea el campo magnético de repulsión quemueve al imán del rotor, iniciando así el movi-miento del motor.
En la figura 5A podemos apreciar la maneraen que se retira el estator en este tipo de moto-res, habiendo retirado previamente los tornillos.Se muestra también el imán del rotor junto consus polaridades (figura 5B).
La corriente eléctrica que fluye por las bobi-nas –las cuales deben estar conectadas a un vol-taje de 14V positivo– es producida por tres tran-sistores que van dentro del circuito integrado
drive (figura 6). Al contar el imán del rotor conpolos magnéticos, es necesario que las bobinastrabajen de manera secuencial; es decir, que seactiven una después de otra para crear la repul-sión necesaria en el rotor y se genere así el mo-vimiento. De esta forma, el circuito integrado de-berá recibir la información de la posición delrotor para poder activar, en forma ordenada,cada juego de bobinas según los requerimientosfuncionales. La información de la posición delimán rotor es proporcionada por el circuito inte-grado Hall.
El circuito integrado HallEn la figura 7 se muestra la tarjeta donde vanmontadas las bobinas y el circuito generadorHall, el cual es un dispositivo semiconductor quetiene la posibilidad de producir un voltaje comolo hace cualquier generador. Cuenta con cuatroterminales: una va conectada a tierra y la otra aun voltaje positivo de 5V, en tanto que las otrasdos son de salida.
Este generador trabaja siempre que se le apli-que polarización de CD en dos de sus extremos,al tiempo que se le aplica un campo magnético,que en este caso es producido por el rotor.
Como el rotor cuenta con varios polos, almoverse aplica al circuito integrado Hall un cam-po magnético variable, produciéndose en la sa-lida de este circuito –en sus otras dos termina-les– un voltaje de corriente alterna con un valorde tan sólo 1.5 Vpp. Este voltaje de corriente al-terna se aplica en las terminales 8 y 9 del circui-
115
11
2
17
8
9
Excitadorde motor
Amplificadordiferencial
Schmit
PG/FG
Control detorque
7
HallIC
+5V
M1
M2
M3
HE-
HE+
Al servomecanismo
Del servo-mecanismo
Bobina principal (1)
Bobina principal (2)
Bobina principal (3)
+14v
IC2502 AN3814K Circuito integrado excitador de cilindroMotor de cilindro DD
+5V
Figura 3
Figura 4
48 ELECTRONICA y servicio
N
N
NN
N
NS
S
S
S
S
S
Polos del imán
Figura 5A
Figura 5B
to excitador, y con esta información el drive pue-de determinar de cuál juego de bobinas va a en-viar corriente, generando así el movimiento.
La bobinasLa posición y conexiones del juego de bobinasse puede apreciar en la figura 8. Observe quecada una de ellas tiene su núcleo para concen-trar el campo magnético; y aunque en algunosmodelos de videograbadoras estos motores no
cuentan con dicho núcleo, el sistema de opera-ción es el mismo.Localización de fallas
Como mencionamos al principio, las fallas prin-cipales que se llegan a presentar en estos moto-res son:
1. Rota con una velocidad variable (debe serconstante).
49ELECTRONICA y servicio
N
N
N
N
N
N
S
S
S
S
S
S
M1M3
M2
M1
M3
M2M1
M3
M2
Alimentación del cilindro
+14V
Circuito integrado excitador
IC2901
+ 5V
Proceso de señal de posición
Amplificadordiferencial
Control detorque
PG/FG
R2901
7
15
8 9
4 18 17 1 2
HALLIC
Al servome-canismo
Se aplica unvoltaje de CDque provienede laterminal “drive“del servome-canismo
Figura 6
Figura 7Figura 8
2. Se producen vibraciones laterales, pero sinarrancar.
3. No hay movimiento alguno.
Verificación de voltajesEs importante indicar que, como primer pasoante cualquiera de estas fallas, debe verificar quesean correctas las polarizaciones de los moto-res en la posición de paro (STOP). En la figura 9
presentamos el diagrama con los voltajes res-pectivos en dicha posición.
Si los voltajes verificados son correctos, debeentonces desconectar la terminal 7 del circuitointegrado drive y hacer la pruebas correspondien-tes para detectar si el motor se encuentra en buenestado o la falla está en otro sitio. Antes de reti-rar la soldadura en la terminal 7 del circuito ex-
50 ELECTRONICA y servicio
citador debe desconectar la videograbadora dela línea de CA.
Una vez desconectada la terminal, alimentela videograbadora y ponga el modo STOP. Conuna fuente de alimentación de CD variable apli-que un voltaje positivo (negativo a tierra) a laterminal 7, que ya está libre; el valor de voltajedebe ser de entre 4 y 2 voltios de manera des-cendente; conforme vaya bajando el voltaje po-drá observar cómo la velocidad del motor se vaincrementando.
Si al hacer esta prueba el motor no se mueve,significa que tiene algún problema; tendrá en-tonces que localizar el componente defectuoso.
Revisión del circuito HallComo primera alternativa, podemos pensar queel circuito integrado Hall es el causante del pro-blema. Para verificar si se encuentra en buenascondiciones, lo único que tiene que hacer escolocar el voltímetro (en CD) en su salida, mis-ma que va a dar a las terminales 8 y 9 del circui-to drive.
El valor del voltaje que se registra debe ircambiando conforme se vaya moviendo con lamano ligeramente el cilindro.
Dicho voltaje que se presenta en las termina-les, debe ser de aproximadamente 0.8V para lapolaridad positiva y de 0.7V para la negativa. Sidetecta tales cambios de voltaje, significa que elcircuito Hall efectivamente está enviando la in-
formación correcta al circuito integrado excita-dor; y si no hay voltaje verifique que no existaun falso contacto entre el camino Hall y las ter-minales 8 y 9 del drive; inclusive, puede verificartambién el conector que se encuentra entre lasterminales del cilindro y la tarjeta principal.
Si con estas pruebas no localiza la fuente dela anomalía, lo más seguro es que el Hall estédañado, por lo que tendrá que sustituirlo parasolucionar el problema. Pero aquí nos enfrenta-remos a una dificultad adicional: este compo-nente no se vende de manera individual, sinoque sólo se consigue junto con el cilindro (el cualpor lo general es costoso).
Ante esta situación, es preferible que recurraa una videograbadora de desecho, conocida enel medio como “de deshueso”. Extraiga de lamáquina el Hall en buenas condiciones y utilí-celo para solucionar el problema.
Una vez realizado lo anterior, verifique nue-vamente los voltajes en el motor y en el Hallcomo se explicó anteriormente; si se producenen la forma correcta proceda a aplicar el voltajeen la terminal 7. ¿Pero qué hacer si el motor aúnno funciona? De ello hablaremos enseguida.
Verificando el circuito excitadorEn este caso, lo más probable es que el circuitodrive se encuentre dañado, de manera que ten-drá que sustituirlo por uno nuevo.
1 15
11
2
17
8
9
Excitadorde motor
Amplificadordiferencial
Schmit
PG/FG
Control detorque 7
HallIC
+5V
M1
M2
M3
HE-
HE+
Al servo-mecanismo
Del servo-mecanismo
Bobina principal (1)
Bobina principal (2)
Bobina principal (3)
+14v
IC2502 AN3814K Circuito integrado excitador de cilindro
+5V
Motor de cilindro DD
Figura 9
51ELECTRONICA y servicio
Conviene mencionar que es muy difícil que elproblema se deba a que las bobinas se encuen-tran abiertas, pero si lo desea puede verificar lacontinuidad en las terminales 1, 2 y 17 del cir-cuito drive con respecto a la terminal de voltajepositivo de 14 voltios.
Si la velocidad de rotación del motor varía,pero al alimentar en la terminal 7 un voltaje fijola velocidad se estabiliza, significa que hay unproblema en el servomecanismo.
Indicaciones finales
Cuando instale las bobinas del motor y coloquelos dos tornillos que fue necesario retirar al prin-cipio (vea nuevamente la figura 5A), deberá ajus-tar la posición del estator para que no se genereun desajuste en la señal de P.G. y provoque quela conmutación de las cabezas de video se reali-
FG
PG
5V2.5V
1/25 sec.
1/150 sec
P.B/REC 150Hz
IC2901-15
Figura 10
Figura 11
ce a destiempo; esto puede llegar a parecer comoun problema causado por el desajuste de lasguías de cinta (se presenta en la parte baja de laimagen una interferencia). Si –motivado por estaconfusión– mueve las guías de cinta, podrá com-probar que de ninguna se soluciona la falla.
Cabe mencionar que la señal que produce elcircuito integrado Hall también sirve para crearuna señal de onda cuadrada que sale por la ter-minal 15. Esta señal contiene información de FGy PG, para el funcionamiento del servomecanis-mo y la creación de la señal de RFSWP que sirvepara la conmutación de las cabezas de video (fi-gura 10).
Motores de tambor en videograbadoras Toshiba
Algunas máquinas de videograbadoras de lamarca Toshiba, tienen como característica que
52 ELECTRONICA y servicio
incluyen el motor drum en la parte inferior. Cuan-do se retira la sección mecánica de la placa prin-cipal, se puede apreciar cómo las bobinas quepertenecen al motor del cilindro se quedan endicha placa (figuras 11 y 12). Y también es posi-ble distinguir el generador Hall y el circuito inte-grado drive.
Nos interesa que usted tome en cuenta estadiferencia para que tenga un panorama másamplio sobre las variantes que existen en el
Figura 12
montaje de motores. Sin embargo, tanto el prin-cipio de operación como el servicio requeridoes idéntico al que ya explicamos.
Para finalizar el presente artículo, sólo me res-ta mencionarle que en una siguiente edición (No.15) de la revista Electrónica y Servicio, explicare-mos los procedimientos de reparación de los mo-tores Capstan utilizados en videograbadoras Sony,Sharp, Broksonic y Samsung. Esté pendiente.
53ELECTRONICA y servicio
EL SISTEMA DE
CONTROL EN
TELEVISORES
GENERAL
ELECTRIC Y RCA
EL SISTEMA DE
CONTROL EN
TELEVISORES
GENERAL
ELECTRIC Y RCA
Jorge Pérez Hernández
Continuando con la serie de artículossobre televisores General Electric (oRCA), en esta ocasión estudiaremos
el sistema de control, tomando comoreferencia -al igual que en el número
anterior- el modelo CTC-176 ysimilares. No solamente haremos
una descripción de los circuitosaludidos, sino que también nos
referiremos a los aspectos delservicio.
Referencias
Recuerde que el microprocesador representa elpunto central de operaciones o cerebro de cual-quier equipo electrónico. Mediante dicho circui-to se coordina cada una de las funciones quedesarrolla el equipo; esto gracias a una rutinade funciones (programa de propósito especifi-co) grabado en su circuitería digital. Es así comopodemos encender el televisor, cambiar de ca-nal, controlar el volumen, observar las funcio-nes en pantalla, emplear efectos especiales comopicture in picture, etc., simplemente con oprimiruna tecla del panel frontal o del control remoto(figura 1).
54 ELECTRONICA y servicio
Para entender cómo trabaja este complejo einteresante sistema, es importante tomar encuenta las características técnicas de los dife-rentes circuitos asociados al microprocesador(figura 2).
Circuito integrado U3101Constituye el punto central de operaciones o sis-tema de control del televisor, porque en él recaeno sólo la supervisión de todas y cada una delas funciones del televisor, sino también la apli-cación de todos los ajustes del sistema, vía pro-ceso digital.
U3201Es la memoria de sólo lectura programable yborrable eléctricamente (EEPROM). En ella sealojan los ajustes del sintonizador, del chasis yde servicio; por eso es que ya no existe ningúnpreset o bobina de alineamiento en el interiordel televisor.
Chip TEs un semiconductor de alta integración, en elque se agrupan principalmente la etapa de FI,los circuitos de video, croma y luminancia, laparte de audio, sincronía y osciladores de barri-do vertical y horizontal; de esta manera se evitala necesidad de contar con una gran cantidadde elementos periféricos externos.
U7401 o tuner PLL (lazo de enganche de fasedel sintonizador)Este circuito, que representa una de las partesdel sintonizador de canales, recibe del sistema
de control la información sobre la banda y la fre-cuencia a sintonizar.
U2901 circuito D-PIP (imagen en la imagen)Permite superponer una imagen pequeña sobrela imagen principal de la pantalla.
IR3401Sensor y amplificador de señales infrarrojas. Gra-cias a él, de manera externa y usando como con-ducto el control remoto, se envían al televisorlas órdenes dadas por el usuario.
Sistema de controlMantiene una comunicación estrecha y constan-te con los circuitos arriba mencionados, con baseen dos factores:
1. Con el simple hecho de conectar la clavija a lalínea de CA, se generan voltajes no switchea-dos o de modo de espera (stand-by) de 12, 7.6y 5 volts, provenientes de la fuente de poder.Estas tensiones polarizan a los circuitos inte-grados que ya se mencionaron, desde antesde encender el televisor.
2. El sistema de control (syscon) se comunicacon cada uno de los circuitos referidos, pormedio de un bus de datos serial (conocidocomo “protocolo de bus”).
Analicemos ahora ambos factores, con objeto depoder diagnosticar fácilmente cualquier anoma-lía relacionada con esta sección.
Proceso de encendido
Tal como ya dijimos, el televisor genera voltajesde stand-by cuando es conectado a la línea; así,el syscon “estará al pendiente” de recibir la or-den de encendido. Pero mientras ésta llega, du-rante algunas fracciones de segundo se produceel pulso de reset para el microprocesador por suterminal número1; la finalidad es que toda la pro-gramación de este último quede en estado ini-cial. Dicha orden es de nivel bajo y sólo dura 55milisegundos aproximadamente (figura 3).
Cuando el equipo se conecta a la línea de ali-mentación, el circuito queda polarizado como
Power Tuner
Volumen + -Canal + -
Circuitos de barrido
Audio
Video
Control remoto
SISTEMA DE
CONTROL
Figura 1
55ELECTRONICA y servicio
1,2,34,7
8
5 6 20 21 22
54
39
3,515,16,40,41
53
5224
22
56
13
54
10
21
4241
3
1
2
3
20
1
14
12
16
6
7
8
5
15
Alimentac.
Aum.vol.
Dism. vol.
Can asc.
Can desc.
Menú
5v
5v 7.6vSTBY
5v
5v5v
5v
IR3401 Y3101
HORZOUT
OSCIN GDN
GDN
GDNGDN
DATA
DATA
DATADATA
CLOCK
CLOCK
CLOCKCLOCK
BUSGDN
VDD
VDD
VDDVDD
RESET
T-CHIPENABLE
ENABLE
ENABLE
PIP ENABLEKS3
KS2
KS1 T-CHIP DATATUNER CLOCK
T-CHIP CLOCKTUNER DATA
KD1
VDD
U7401TUNER PLL
U1001CHIP T
U2901D-PIP
U3201EEPROM
U3101µP
Figura 2
56 ELECTRONICA y servicio
se indica en la figura 3; entonces el emisor deQ3102 recibe 5.6 voltios de referencia, así como6 voltios en su base, producto de la división devoltaje creada por R3132 y R3133 sobre los 12voltios; en tanto, por medio de Q3101, su colec-tor queda conectado a la tensión de 5 voltios y ala terminal 1 de U3101.
En tales condiciones, los dos transistores semantienen en corte. Mas cuando el nivel es me-nor de 12 voltios (lo suficiente para que la basede Q3102 descienda a 5 voltios), ambos condu-cen; con esto, mandan a tierra tanto a la termi-nal 1 de U3101 como al circuito oscilador (pines41 y 42); a su vez el microprocesador es“reseteado”, quedando colocado en modo debaja potencia.
El equipo enciende cuando las terminales 5 y6 del microcontrolador se unen por medio de latecla POWER. El sistema de control procesa einterpreta (pin 14) dicho comando, luego de lo
cual envía un bus de datos a U1001 (pin 52); esteúltimo recibe así la orden de activar al excitadorhorizontal (pin 24), causando con ello la apari-ción de los demás voltajes de la fuente y, por lotanto, el encendido total del receptor.
Al oprimir de nuevo la tecla de POWER, sesuspenderá la excitación del barrido horizontal,desaparecerá la mayoría de las tensiones de lafuente, y el equipo regresará al modo de espera.
Bus de comunicacionesPara que el sistema de control mantenga una co-municación plena con los circuitos ya mencio-nados, necesita emplear de la siguiente maneracuatro de sus terminales (bus de datos serial):
• Bus IM. Las terminales 15, 16 y 12 de U3101forman un bus trifilar, en donde por las dos pri-meras líneas viajan los pulsos de data y clockrespectivamente para su comunicación con el
41 42 1
OSCOUT
OSCIN
RESET
R 3120
R 3119
R 3139
Q 3101
R 3133
R 3130R 3131
Y3101
R 3145
C 3124
CR3102
5V STBY 5.6V REF 12V STBY5V STBY
CR3101
Q3102R 3129
C 3122
U3101µP
Figura 3
57ELECTRONICA y servicio
Fig
ura
4
12
34
56
78
9
12
34
56
78
12
34
56
78
12
34
56
78
9
12
34
56
78
12
34
56
78
12
34
56
78
12
34
56
78
Dire
cció
nAC
KAC
KD
atos
de
"Esc
ritur
a" o
"Lec
tura
"
Inic
io Inic
io
Bus I2 C
Rel
oj(S
CL)
Dat
os(S
DA
)
Bus IM
Rel
oj
Act
ivac
ión
Dat
os
Dat
os
Bus
THO
MS
ON
Rel
oj
Act
ivac
ión
(Byt
es d
e da
tos
opci
onal
es)
Dire
cció
nD
atos
de
"Esc
ritur
a" o
"Lec
tura
"
(Byt
es d
e da
tos
opci
onal
es)
Dire
cció
nD
atos
de
"Esc
ritur
a"D
atos
de
"Lec
tura
"(2
Byt
es)
Para
da
Para
da
Para
daop
cina
l
58 ELECTRONICA y servicio
chip D-PIP (pines 20, 21 y 22 respectivamente);el pin 12 es la vía de habilitación para el chipD-PIP.
• Bus I2C. Los mismos pines 15 y 16 actúan comobus bifilar, de tal forma que ahora operan comoclock y data respectivamente, para su comuni-cación con el sintonizador (pines 5 y 4) y conla memoria EEPROM (pines 6 y 5).
• Bus T. De nuevo los pines 14, 15 y 16 de U3101forman un bus trifilar, conectándose en las ter-minales 52, 53 y 54 de U1001 respectivamente;la primera línea es la habilitación, y las dos res-tantes clock y data.
Los buses de comunicaciones no presentan con-flicto en su tráfico, porque mientras algunos chipsemplean para su activación una línea de habili-tación (enable), otros simplemente no lo requie-ren; además la secuencia de impulsos lógicos esdiferente, según se muestra en la figura 4.
Menú de servicio
Cuando se va a remplazar U1001, U3101, U2901,U7401, y en especial la memoria EEPROM U3201,es preciso retocar digitalmente los ajustes delsintonizador, del chasis y de servicio, con el pro-pósito de que el televisor trabaje con losparámetros de operación originales; para ello,
Parámetrocontroladopor el selectorde canal
P 00 V 00
Valor controladopor el control devolumen +/-
Figura 5
ed.oNrap á ortem
raplederbmoN á ortem rolavledamaG oiratnemoC
raibmacalanaC ratsujaanemuloV
0edetsujaarapesaped.oN
oicivres67aesratsujaebeD
etsujaeseuqatsahraznavaonedeuProlavle
raP á oicivresedetsujaedsortem
10 latnozirohaicneucerF 13-00 omsinorcnisleemirpuseS
20 latnozirohesaF 51-00
30 )aruhcna(WEedCC 51-00 sadaglup72 ú etnemacin
40 WEeddutilpmA 70-00 sadaglup72 ú etnemacin
50 lacitrevCC 51-00
60 amaT ñ lacitrevo 13-00
70 icaziraloP ó ojoredn 721-00tobleesluP ó neMn ú alrenetboarap
laicinietsujaedaeníl
80 icaziraloP ó edrevedn 721-00tobleesluP ó neMn ú alrenetboarap
laicinietsujaedaeníl
90 icaziraloP ó luzaedn 721-00tobleesluP ó neMn ú alrenetboarap
laicinietsujaedaeníl
01 icaticxE ó ojoredn 36-00tobleesluP ó neMn ú alrenetboarap
laicinietsujaedaeníl
11 icaticxE ó edrevedn 36-00tobleesluP ó neMn ú alrenetboarap
laicinietsujaedaeníl
21 icaticxE ó luzaedn 36-00tobleesluP ó neMn ú alrenetboarap
laicinietsujaedaeníl
31solarapdadirugesedesaped.oN
rap á sisahcledetsujaedsortam77aesratsujaebeD
raparaznavaonedeuP á msortem ásrolavleetsujaeseuqatsahsotla
Tabla 1
59ELECTRONICA y servicio
antes de realizar la sustitución del componentedañado, ponga a funcionar el televisor y oprimaal mismo tiempo las teclas de MENU y de POWER;luego, sin soltar la primera, teclee VOL +; apare-cerá en pantalla lo que se muestra en la figura 5.Usted puede emplear el modo de video, paraevitar que la trama haga poco visibles los dígitosde los parámetros.
Los dos grupos de ceros son simplemente unaopción predeterminada, cuyo objetivo es prote-ger los valores que en la fábrica se asignaron.
Ahora bien, como nuestro propósito es cono-cer el valor original de estos parámetros (sobretodo si no contamos con la información impre-sa correspondiente), tendremos que teclear VOL+hasta que en los dígitos de la derecha aparezcael número 76, el cual representa la contraseñapara acceder a los ajustes de servicio.
Enseguida pulse CH+, canal por canal, ano-tando en cada caso los valores que aparecen enel lado derecho de la pantalla; hágalo, hasta lle-gar al canal 13 (consulte la tabla 1).
Ahora oprima VOL+, hasta llegar al número77 en los dígitos de la derecha. Esta es la segun-da contraseña que nos permite ingresar a losajustes del chasis.
Nuevamente pulse CH+ canal por canal, ano-tando los valores correspondientes que apare-
raP á sisahcledetsujaedsortem
41 LLPledainotníS 36-00
51 zHM5.4edapmarT 70-00
61 oedivedleviN 70-00
71 MFedleviN 51-00
81 +BedonifetsujA 51-00 571CTC ú etnemacin
91 6lanacledFRedCGA 13-00 6lanacledlaunamaínotniS
02 FRedCGAed1adnaB 13-00 71lanac0adnabedlaunamaínotniS
12 FRedCGAed2adnaB 13-00 05lanac2adnabedlaunamaínotniS
22 FRedCGAed3adnaB 13-00 521lanac3adnabedlaunamaínotniS
32 PIP-DedamorC
42 PIP-DeddadilanoT
52 PIP-DedollirB
62 PIP-DedetsartnoC
72 feddadilanoT á acirb 36-00
82arapdadirugesedesaped.oN
rodazinotnisledetsuja87aesratsujaebeD
raparaznavaonedeuP á msortem ás.rolavleetsujaeseuqatsahsotla
Tabla 2
cen a la derecha; hágalo, hasta llegar al canal 31(consulte la tabla 2).
A fin de acceder a los ajustes del sintonizador,pulse VOL+ hasta que aparezca el número 78.Esta es la tercera contraseña.
Teclee CH+, desde el canal 100 hasta el canal156. No olvide ir anotando cada valor.
Finalmente, pulse POWER para salir del menúde servicio. Verá que el equipo permanece en-cendido (consulte la tabla 3).
Siempre es indispensable anotar cada uno delos valores a los que hicimos referencia, puestoque varían de un televisor a otro sin importarque sean de un mismo modelo. Una vez regis-trados los valores de los ajustes, proceda a sus-tituir el componente averiado y repita todo el pro-cedimiento. Si alguno de los datos de la derechano coincide con su respectivo valor original, opri-ma la tecla VOL- o la tecla VOL+ -según sea elcaso- para que vuelva a tomarlo.
Caso de servicio: TV inoperante
En determinado momento, una falla en los cir-cuitos U3101, U3201, U1001, U2901 y U7401 pue-de originar que el televisor quede “muerto”. Sieste es el caso, debe tomar en cuenta los siguien-tes aspectos para aislar la falla:
60 ELECTRONICA y servicio
ed.oNrap á ortem
raplederbmoN á ortem rolavledamaG oiratnemoC
raibmacalanaC ratsujaanemuloV
0 oicivresedetsujaarapesaped.oN 67aesratsujaebeDleetsujaeseuqatsahraznavaonedeuP
rolav
raP á oicivresedetsujaedsortem
10 latnozirohaicneucerF 13-00 omsinorcnisleemirpuseS
20 latnozirohesaF 51-00
30 )aruhcna(WEedCC 51-00 sadaglup72 ú etnemacin
40 WEeddutilpmA 70-00 sadaglup72 ú etnemacin
50 lacitrevCC 51-00
60 amaT ñ lacitrevo 13-00
70 icaziraloP ó ojoredn 721-00tobleesluP ó neMn ú alrenetboarap
laicinietsujaedaeníl
80 icaziraloP ó edrevedn 721-00tobleesluP ó neMn ú alrenetboarap
laicinietsujaedaeníl
90 icaziraloP ó luzaedn 721-00tobleesluP ó neMn ú alrenetboarap
laicinietsujaedaeníl
01 icaticxE ó ojoredn 36-00tobleesluP ó neMn ú alrenetboarap
laicinietsujaedaeníl
11 icaticxE ó edrevedn 36-00tobleesluP ó neMn ú alrenetboarap
laicinietsujaedaeníl
21 icaticxE ó luzaedn 36-00tobleesluP ó neMn ú alrenetboarap
laicinietsujaedaeníl
31solarapdadirugesedesaped.oN
rap á sisahcledetsujaedsortam77aesratsujaebeD
raparaznavaonedeuP á msortem ásrolavleetsujaeseuqatsahsotla
raP á sisahcledetsujaedsortem
41 LLPledainotníS 36-00
51 zHM5.4edapmarT 70-00
61 oedivedleviN 70-00
71 MFedleviN 51-00
81 +BedonifetsujA 51-00 571CTC ú etnemacin
91 6lanacledFRedCGA 13-00 6lanacledlaunamaínotniS
02 FRedCGAed1adnaB 13-00 71lanac0adnabedlaunamaínotniS
12 FRedCGAed2adnaB 13-00 05lanac2adnabedlaunamaínotniS
22 FRedCGAed3adnaB 13-00 521lanac3adnabedlaunamaínotniS
32 PIP-DedamorC
42 PIP-DeddadilanoT
52 PIP-DedollirB
62 PIP-DedetsartnoC
72 feddadilanoT á acirb 36-00
82arapdadirugesedesaped.oN
rodazinotnisledetsuja87aesratsujaebeD
raparaznavaonedeuP á msortem ás.rolavleetsujaeseuqatsahsotla
Tabla 3
61ELECTRONICA y servicio
1. Es importante que estén presentes los voltajesde stand-by de 5, 7.6 y 12 voltios en los chipsya especificados. De no existir en alguno deellos, desconecte la terminal correspondien-te y verifique que en la pista de cobre se res-tablezca el voltaje; si esto último ocurre, esmuy probable que el semiconductor esté ave-riado.
2. Oprima POWER para verificar la presencia delos pulsos de excitación horizontal en el pin24 de U1001. Estos pulsos sirven para activarla salida horizontal y la mayor parte de losvoltajes de la fuente de poder.Si lo anterior está correcto, significa queU3101 y U1001 operan satisfactoriamente; en-tonces, la anomalía se localiza en la secciónde barrido horizontal.
3. Compruebe la oscilación en las terminales 41y 42 de U3001, cuyo tamaño debe ser de 5Vpp a 4 MHz. Si es menor la amplitud, reviseY3101 y elementos asociados; si todos éstosno existen, sospeche de U3101 y Y3101.
4. En las terminales 14, 15 y 16 de U3101 no hayactividad en modo de espera; al pulsarPOWER, debe existir un tren de datos (busserie) también con amplitud de 5 Vpp.Si dichos pulsos no aparecen en alguno delos chips asociados a estas líneas, proceda adesconectar las terminales correspondientesdel chip sospechoso. Si con esto se restable-ce la presencia de los pulsos en las pistas decobre, es probable que el semiconductor aprueba esté defectuoso. El bus de datos segenera aun con los pines 14, 15 y 16 desco-nectados, en modo de espera; si no es así,quiere decir que el syscon está dañado.
5. La ausencia de los 5 voltios en el pin 1 (reset) deU3101 no influye en el encendido del equipo.
Formas de onda
En la figura 6 se muestran las formas de ondaque se obtienen en los pines 14, 15 y 16 de U3101y del pin 24 de U1001.
Figura 6Oscilograma PIN 16 de U3101 Oscilograma PIN 24 de U1001
Oscilograma PIN 14 de U3101 Oscilograma PIN 15 de U3101
62 ELECTRONICA y servicio
63ELECTRONICA y servicio
REPARACION
DE MONITORES
DE PC
REPARACION
DE MONITORES
DE PC
Segunda y última parte
En el artículo anterior estudiamos laestructura y operación básica de unmonitor VGA típico; para concluir el
tema, en esta ocasión veremos losaspectos directamente relacionados con
el servicio a estos aparatos, enfocandomás nuestra atención en las seccionesdonde se presenta el mayor índice de
fallas. Durante nuestra exposición,mostraremos las mediciones de voltaje
más comunes a efectuar durante eldiagnóstico, indicando de qué sospechar
cuando alguna de estas señales no estépresente o sea defectuosa; y también
mostramos las formas de onda típicas deestos aparatos
Leopoldo Parra Reynada
Segunda y última parte
Rastreo de señales en la fuente de poder
Como explicamos en la primera parte de este ar-tículo, el primer punto que debemos revisarcuando procedamos a diagnosticar un monitorde computadora es la fuente de poder. Como esde su conocimiento, una fuente de alimentaciónes la sección encargada de recibir el voltaje dela línea de alimentación y de convertirlo en lastensiones adecuadas para el funcionamiento delos circuitos de un aparato electrónico.
En el caso de los monitores, la fuente de ali-mentación es de tipo conmutado, lo que puedeconfundir a algunos técnicos, quienes habitual-mente están acostumbrados a enfrentarse afuentes del tipo regulado simple; sin embargo,una vez que se comprende el principio de fun-
64 ELECTRONICA y servicio
Fig
ura
1
TR
60214
2
1
M602
C602
2200P250V(Y
)
C603
2200P250V(Y
)
L60318U
H
12
SW
601
C601
0.22U275V(X
)
42
31
R601
430K1/2W(5%
)
F601
T3. 15A
H250V
3
2
1
CN
6013P
L601C
OR
E
TR
6018D
-13
180 uH
C604
0.1U400V(M
EF
)
ZD
60124V1WL605(B
EA
D)
R613
36K(5%
)
C615
2200P50V(P
E)
R61247
(5%)
D602
20D6
D603
20D6
D604
20D6
D605
20D6C
621(O
PE
N)
C622
(OP
EN
)D
6011N
414B
Q601
A733
R605
39K(5%
)
C60522U50V(EL)
+
R614
100K(5%
)
D611
1N414B
D612
1N414B
+C
61747U50V(E
L)
C616
0.01U100V
M603
M604
(PE
)
ZD
60351V
Q603
A733
R610
100K(5%
)
+C
612220U400V(E
L)
R6180.51W
(5%)
R603
33K2W
(5%)
R602
33K2W
(5%)
D607 1N
4001
C626
(OP
EN
)
++
+
D606
1N414B
C607
100U25V(E
L)
C608
47U25V(E
L)
D608
RG
P10D
R604
15K5W
(5%)
C614
(OP
EN
)
D610
UF
4007
C613
0.01U1K
V(D
)L606(B
EA
D)
4 1
!
*
*
*
**
*
*
R606
(SH
OR
T)
6
Q602
SSS6N60AC
624560P1K
V(D
)R619
4702W
(5%)
D614
UF
4007
R607
0.222W
(5%)
L607(B
EA
D)
R608
20K(5%
)
D609
(OP
EN
)
R609
22(5%
)
C606
0.1U25V(D
)C
625(O
PE
N)
87
6
352
1C
619
0.01U50V(D
)
R615
100K(5%
)
C618
0.01U50V(D
)
AD
60218V
C609
+0.47u50V(E
L) VR
FV
CC
OU
T
ISS
EN
GN
DF
BC
OM
PR
/C
C620
B20P
50V(D
)
R6111K
(5%)
VR
6012K
R617
91K(1%
)
R616
57.6K(1%
)
D613
1N414B
+C
62310U50V(E
L)
IC602
CN
Y17-2
51
46
2
C714
10U100V(E
L)105C
R721
51K1/2W(5%
)
+
C610
0.01U250V(Y
)
MU
TE C
6110.01U250V(Y
)
D701
UF
4007
R701
(OP
EN
)
C 701
(OP
EN
)
R728
(OP
EN
)C
704(O
PE
N)
C702
220U100V(E
L)105
R703
30K1/4W(5%
)
JP707
JUM
PE
R
JP706
JUM
PE
R
JP708
JUMPER
JP701
(OP
EN
)
JP702 JUMPER
JP703
(OP
EN
)L703
JUM
PE
R
+90V
D702
FE
S8JT
11
12
10 813
14
D704
EG
P30D
R71110
1/2W(5%
)
C703
+220U100V(E
L)105C
C706
1000U25V(E
L)105C
C713
1000U15V(E
L)105C
C710
1000U25V(E
L)
1000P1K
V(D
)
+
R706
0.221/2W(5%
)
R704
10K1/2W(5%
)
12V
+45V+
12V
Q701
B857
R708
10K(5%
)
R7072K
1/2W(5%
)
+
D705
RG
P20B
R717
0.221/2W(5%
)F
S
R716
(OP
EN
)
R7271.52W
(5%)
R713
4.7K1W
(5%)
R712
6.8K2W
(5%)
R714
7.5K(5%
)
ZD
7015.6V
Q703
C3788
C722
47U 100V
C711
220U16V(E
L)105
+
+
R729
(OP
EN
)
R709
5101/2W(5%
)
Q702
H945O
FF
GLE
D
R719
(OP
EN
)
D709
(OP
EN
)
D706
RG
P10D
C712
10P 50V
(D)
D707
1N4148
ZD
702(O
PE
N)
R722
10K (5%
)
R723
10K (5%
)
C715(OPEN)
R733
33K(5%
)
Y701
32 768KH
Z
C716
2.2U50V(E
L)105C
C717
1000P50V(D
)
+
R724
10K(5%
)
C718
3300P50V(D
)
V-S
YN
C
H-S
YN
C
123451078
16151413
121169
OS
CI
OS
CO
RC
MU
TE
HV
SIM
PLE
VS
GN
D
VC
C
OF
F J
GLE
D
SU
SP
ND
J
OV
RD
J
OLE
D
STA
NB
Y J
SE
V
R730
(OP
EN
)R
7252.2K(5%
)
R720
3.3K(5%
)
C7091U50V(E
L)
+
Q707
H945
D721
1N4148
ZD
7032.4V
R726
10K(5%
)
C720
0.1U50V(D
)
EP
S1
R718
150(5%
)
LED
701
+6.3V
D713
(OP
EN
)
IC701
AP
3130
4
L604
L60218M
H
IC601
VC
3842
T601
+6.3V
65ELECTRONICA y servicio
cionamiento de estos circuitos, su reparaciónsuele ser muy sencilla (de hecho, en un gran nú-mero de casos, el principal problema no es eldiagnóstico en sí, sino encontrar la refacciónapropiada).
Un circuito típicoAnalicemos la operación de una fuente de mo-nitor típica, para lo cual nos basaremos en el cir-cuito que se incluye en el monitor Acer 7154e(figura 1). Note que en la esquina inferior izquier-da se tiene la entrada de la línea de alimenta-ción (CN601, terminales 1 y 3; la terminal 2 co-rresponde a la terminal de “tierra” de la clavija);este voltaje de AC pasa por un fusible principal(F601), un transformador de RF (L602) y llega alinterruptor principal (SW601); posteriormente,después de atravesar algunos elementos adicio-nales (un par de bobinas y un varistor), llega aun puente de diodos, en cuya salida encontra-mos el filtro de línea (C612), el cual es de 220uFa 400V, lo que implica que este monitor puedeconectarse indistintamente a una línea de ACtanto de 115Vac como de 220Vac.
Note también que en el extremo negativo deeste condensador aparece un símbolo en formade triángulo, que representa la “tierra” del ex-tremo “vivo” de la fuente. Este es un punto deextrema importancia en el diagnóstico de fuen-tes conmutadas, ya que todas las mediciones devoltaje o la extracción de señales en el extremoprimario de la fuente, deben tomar como refe-rencia precisamente este nivel de tierra.
Cuando el monitor está conectado a la líneade alimentación de 115Vac que rige en nuestropaís (México), en el extremo positivo del con-densador encontraremos un voltaje de aproxi-madamente 170Vdc; esta tensión va directamen-te al extremo de un embobinado primario deltransformador principal, T601. En el otro extre-mo encontramos al conmutador principal, Q602;se trata de un transistor MOSFET de potencia,cuyas características operativas son muy críti-cas. Dicho transistor es alternadamente encen-dido y apagado por la terminal 6 de IC601(UC3842); a su vez, este integrado es el encar-gado directo de controlar el ciclo de trabajo deQ602, por lo que dependiendo del ciclo de en-
cendido-apagado de este elemento, será el gra-do de inducción de voltaje que tendremos en losembobinados secundarios.
En este caso, podemos ver que la principalreferencia que toma este integrado para calcu-lar el ciclo de trabajo del conmutador está preci-samente en su terminal 7 (Vcc), la cual al mismotiempo le sirve como alimentación. Veamoscómo trabaja este circuito.
Cuando el usuario activa el interruptor prin-cipal (SW601), en el extremo positivo de C612aparece un voltaje de alrededor de 170Vdc; sinembargo, el dispositivo conmutador se encuen-tra apagado, pues no recibe pulso alguno deIC601. Este integrado toma su alimentación delvoltaje que se almacena en C607, el cual se car-ga a través de R602 y R603; por lo tanto, cuandoen este punto aparece el voltaje necesario parala operación del IC, éste comienza a generar untren de pulsos por su terminal 6, con lo que en-ciende y apaga al conmutador principal. Se con-sigue así un flujo de corriente variable en elembobinado primario y comienza la inducciónen los secundarios.
Observe que uno de estos secundarios sirvepara generar el voltaje que permitirá mantenerel voltaje de alimentación Vcc en la terminal 7de IC601. Advierta que la terminal 6 del trans-formador principal, envía el voltaje inducido aun par de diodos (D608 y 607) y a un par decondensadores (C608 y C607); este último con-densador es el mismo que se utilizó para el arran-que inicial de IC601; de hecho, el voltaje obteni-do a partir de este embobinado es lo que le indicaa IC601 el ciclo de trabajo en que debe funcio-nar el conmutador.
En los otros embobinados secundarios deltransformador, se producen los voltajes necesa-rios para la adecuada operación de los distintoscircuitos del aparato. Por ejemplo: de la termi-nal 8 del transformador se produce el voltaje B+de aproximadamente 90Vdc (aunque no se des-carta que algunos monitores empleen un volta-je cercano a los 110Vdc a que estamos acostum-brados en TV color), el cual –como sabemos– esindispensable para la operación de los circuitosde barrido horizontal y para el transformador dealto voltaje o fly-back; de la terminal 10 sale un
66 ELECTRONICA y servicio
voltaje de aproximadamente 45Vdc, que se em-plea para excitar a la salida vertical; de la termi-nal 11 sale una tensión de 12Vdc, la cual se em-plea para alimentar a casi todos los circuitos demanejo de señal análoga; y de esta misma línea,por medio de un regulador de voltaje, se produ-ce la línea de 5Vdc que alimenta a todos los cir-cuitos digitales.
Finalmente, note la presencia de un optoa-coplador (IC602) en la parte inferior del diagra-ma. Este dispositivo sirve para desactivar la ope-ración de la fuente, en caso de que se detecteque no hay entrada de las señales de sincroníavertical y horizontal desde la tarjeta de video.Observe que estas señales de sincronía llegan alas terminales 5 y 7 de IC701, de cuya terminal13 sale una señal de “suspender”, misma que vahacia el LED del optoacoplador. Cuando este LEDse enciende, el transistor de IC602 entra en con-ducción y cortocircuita a tierra el voltaje gene-rado en el embobinado que alimenta a IC601,con lo que este dispositivo no puede trabajar.Este procedimiento también se utiliza cuando elusuario le indica al sistema que debe entrar al“modo suspendido”, con lo cual el monitor seapaga, pero queda listo para encenderse casi deinmediato en cuanto el usuario presione algunatecla.
Como ha podido apreciar, entender el funcio-namiento de una fuente conmutada no es tancomplicado, una vez que se nos explica paso porpaso cómo trabajan sus distintos bloques.
Procedimiento de diagnósticoEn primer lugar, verifique la existencia de la lí-nea de AC en la entrada del puente de diodos(figura 2); si no esta presente deberá checar elcable de alimentación, el fusible de entrada, labobina demagnetizadora y el varistor de protec-ción. Si el voltaje efectivamente aparece, midala tensión en los extremos del condensador prin-cipal (recuerde tomar como referencia la “tierra”del extremo primario, figura 3); y si hasta aquítodo es correcto, es momento de diagnosticar elconmutador.
Apague y vuelva a encender el monitor y, conapoyo de un multímetro, mida el voltaje en laterminal 7 de IC601; si alcanza un valor de
aproximadamente 12V, teóricamente tendríanque aparecer pulsos de encendido en la termi-nal 6 del mismo integrado (figura 4). Si esto nosucede, lo más seguro es que nos enfrentemos aun integrado defectuoso; pero si nunca apareceel voltaje mencionado, entonces el circuito dealimentación o el de realimentación desde el se-cundario están en mal estado. Ponga especialcuidado en que efectivamente lleguen los pul-sos de referencia de la sincronía horizontal y ver-tical, ya que si están ausentes la fuente no fun-cionará; pero esto es parte de la operación
Figura 2
Figura 3
67ELECTRONICA y servicio
normal de este bloque (si no hay sincronía, che-que las salidas de la tarjeta de video).
Supongamos que sí aparecen los pulsos en laterminal 6, y que aun así no hay inducción enlos secundarios; ello es síntoma casi inequívocode una falla en el conmutador principal (en cier-ta literatura en inglés se le denomina H.O.T., fi-gura 5). De hecho, hemos detectado que un buenporcentaje de las fallas que se presentan en
monitores tienen como causa un daño en estedispositivo. Si este es el caso, le recomendamosque trate de conseguir la refacción exacta, ya quetratar de emplear sustitutos resulta muy arriesga-do (puede afectar a otros elementos de la fuente).
Y cuando lleve a cabo el reemplazo de esteelemento, recuerde fijarlo convenientemente ensu disipador de calor, ya que este dispositivo tra-baja a una temperatura muy alta, y fácilmentepuede destruirse si no tiene algún método paraeliminar el calor remanente.
Pero si hasta aquí todo está trabajando co-rrectamente, es momento de comprobar las ten-siones de salida. Verifique que todas estas ten-siones se ubiquen dentro de las especificaciones,con una tolerancia máxima de ± 5%. Tambiénverifique la ausencia de rizo, ya que la presen-cia de este ruido implica que alguno de loscondensadores de filtrado ya está fallando.
Si todo lo anterior es correcto, podemos asu-mir que la fuente está en buenas condiciones yque, por lo tanto, hay que comprobar otras par-tes del monitor.
Control de sistema
En monitores modernos se ha añadido una sec-ción de control de sistema, la cual recibe las ór-denes del usuario desde el panel frontal y las tra-duce en instrucciones que reparte entre losdiversos circuitos del aparato.
Este control de sistema está basado en unmicrocontrolador digital (figura 6), muy seme-jante al que se emplea en televisores modernos.En realidad, el diagnóstico a esta etapa es muysencillo, ya que tan sólo hay que verificar queexistan sus señales mínimamente indispensables(alimentación, reset, reloj y señales de entrada);de ser así, deben producirse entonces sus seña-les de salida, es decir, las instrucciones digitalesque se distribuyen a través de un bus de datos.Pero si es el caso de que todos los elementos deentrada son correctos, y aun así el microcontro-lador no presenta una salida coherente, es sín-toma de que el dispositivo está fallando.
Un caso especial se presenta en los monitoresmás modernos, los cuales emplean memoriastipo EEPROM para “recordar” las preferencias del
Figura 4
Figura 5
68 ELECTRONICA y servicio
usuario en los distintos modos de operación delaparato. Recordemos que los modos de opera-ción más comunes son: despliegue de texto, grá-ficos de baja resolución (320 x 240 pixeles), grá-ficos VGA (640 x 480), gráficos SVGA (800 x 600)y gráficos UVGA (1024 x 768); pues bien, en losaparatos más modernos, en cada modo de ope-ración el usuario puede introducir sus preferen-cias particulares respecto a la anchura y alturade la pantalla, a su centrado y a su compensa-ción de “pin-cushion” o su grado de “inclinación”,principalmente. Una vez que el usuario ha in-troducido todos estos datos, el sistema de con-trol los almacena en una memoria EEPROM, demodo que cada vez que haya una conmutaciónde modo de operación, el monitor se colocaautomáticamente en el despliegue escogido porel usuario.
Como comprenderá, esto implica una comu-nicación muy estrecha entre el microcontrola-dor y las etapas de barrido horizontal y vertical;
por lo que si es el caso en que la memoriaEEPROM llegue a fallar, el microcontrolador po-dría enviar datos completamente fuera de losparámetros operacionales de los circuitos, lo queconduciría a su bloqueo. Por lo tanto, cuandotrabaje con aparatos en los que la fuente pareceestar funcionando bien, pero aun así no hay sa-lida horizontal, uno de los primeros puntos quedebe verificar es precisamente la correcta ope-ración de la EEPROM.
Etapa de sincronía
El siguiente punto que debemos verificar, es lacorrecta producción de sus barridos horizonta-les y verticales; siendo de especial importanciason los primeros, ya que a la misma salida hori-zontal está conectado el transformador de altovoltaje que es indispensable para la correcta ope-ración del cinescopio.
Revise que los pulsos H-Sync y V-Sync efecti-vamente lleguen desde la tarjeta de video (figu-ra 7), rastree su recorrido a través del osciladorH, el circuito H-Killer (relacionado directamentecon el circuito ABL) y la salida horizontal (figura8A); siga el trayecto a través del excitador (8B),del transformador de acoplamiento y llegue a laentrada del transistor de salida horizontal (8C).Si hasta aquí todo funciona normalmente y decualquier forma no hay producción de alto vol-taje, seguramente se estará enfrentando a unasalida horizontal dañada (que, por cierto, es lasegunda causa más común de fallas enmonitores).
Figura 7
Figura 6
69ELECTRONICA y servicio
Aquí no resulta conveniente tratar de medircon osciloscopio la salida en el colector del tran-sistor de salida horizontal; así que puede com-probar si existe o no oscilación, simplementeacercando la punta de prueba al fly-back, con lo
que aparecerá en la pantalla del osciloscopio unaimagen como la que se muestra en la figura 9.
Al igual que el conmutador de la fuente depoder, este elemento debe reemplazarse por unapieza idéntica, procurando evitar los sustitutos.La experiencia nos dice que si coloca un sustitu-to, lo más común es que funcione adecuadamen-te por un cierto tiempo, pero que tarde o tem-prano falle; aunque hay casos en que el sustitutotrabaja perfectamente por tiempo indefinido,esto es algo incierto.
E igualmente, aquí podemos aplicar la mis-ma advertencia que en el caso del conmutador:cuando lleve a cabo la sustitución, asegure lanueva pieza convenientemente al disipador decalor, para evitar que falle por sobrecalenta-miento.
Por lo que se refiere a la etapa de salida verti-cal, su trayecto resulta mucho más sencillo: lospulsos V-Sync llegan directamente al integradode sincronía (figura 10A), el cual expide la sali-da V, misma que va al integrado amplificador yde ahí hasta los yugos de deflexión (10B). En-tonces, el rastreo con osciloscopio de todas es-tas etapas es casi directo, y no amerita mayoresexplicaciones.
Rastreo de las señales de color
Finalmente llegamos a las señales de color, lascuales, como ya mencionamos, son enviadas di-
Figura 8A
Figura 9
Figura 8B
Figura 8C
70 ELECTRONICA y servicio
Figura 10
Figura 11Entrada de la tarjeta de video
Salida del IC de manejo de color
Salida de los amplificadores de color
R G B
K G B
R G B
71ELECTRONICA y servicio
rectamente desde la tarjeta de video. Estas se-ñales R-G-B en realidad requieren de muy pocastransformaciones en su trayecto hasta el cines-copio, así que a continuación mostramos lososcilogramas que se obtienen directamente a laentrada de la tarjeta de video, a la salida del in-tegrado de manejo de color y a la salida de losamplificadores de color (figura 11). Cabe hacerla aclaración que para obtener estos oscilogra-mas se empleó una señal de barras de color conuna resolución de 800 x 600 pixeles; por lo quesi usted emplea otro tipo de señal o de resolu-ción, seguramente obtendrá resultados distintos.
En caso de que la señal se distorsione en al-gún punto, verifique los elementos que rodeanel trayecto de la señal, en busca de un filtro secoo de una conexión defectuosa. Un síntoma quecon cierta frecuencia aparece en monitores, esque súbitamente la pantalla toma un tinte mo-rado, verdoso o amarillento; la causa más co-mún es una conexión incorrecta, ya sea del plugque entra en la tarjeta de video, de los cablesdentro de dicho plug o de la conexión del cabledentro del monitor, aunque no hay que descar-tar soldaduras frías en algún elemento en el tra-yecto de las señales o algo parecido.
Cinescopio
Las fallas en el cinescopio de un monitor pue-den ser muy variadas, siendo desde una panta-lla con manchas de colores hasta imágenesdesenfocadas o problemas en la convergenciade los haces electrónicos.
Este tipo de problemas pueden diagnosticar-se exactamente como se hace en televisores acolor comunes; también su método de correc-ción es idéntico: manipular el potenciómetrodentro del fly-back para el enfoque (figura 12),demagnetizar la máscara de sombras para unapantalla manchada, mover los anillos de purezay convergencia para corregir fallas en estosparámetros (figura 13), etc.
Debido a que estos son temas que nuestroslectores seguramente ya dominan desde hacetiempo, no se describirán en detalle. Pero si de-sea adenterarse en el tema, le recomendamosconsultar el Curso Práctico de Televisión a ColorModerna, editado por Centro Japonés de Infor-mación Electrónica.
Como ha podido advertir, el diagnóstico ycorrección de problemas en un monitor de com-putadora se parece considerablemente al que sesigue para dar servicio a un televisor moderno;de esta manera, si usted ya tiene experiencia su-ficiente en esta área, no le será difícil incursionaren estos aparatos directamente asociados a lossistemas informáticos.
Figura 12
Figura 13
72 ELECTRONICA y servicio
73ELECTRONICA y servicio
CIRCUITO
DETECTOR
DE HUMO
CIRCUITO
DETECTOR
DE HUMO
Oscar Montoya y Alberto Franco
El circuito de esta ocasión es undetector de humo que puede
utilizarse como alarma contraincendios en casas o en
establecimientos fabriles,especialmente en sitios donde se
manejan sustancias flamables quedesprenden cierta cantidad de humo.
Dicho circuito funciona con base enla reflexión de la luz por laspartículas de humo,que son
detectadas por una fotocelda quehace sonar una alarma.
Diagrama a bloques
En la figura 1 se muestra el diagrama a bloquesde este circuito, en donde podemos observar loselementos (bloques) esenciales para su funcio-namiento. Puede apreciar que realmente es muysencillo.
Las tres etapas básicas de este circuito son:
1. Sensor, donde se detecta la presencia de humoy se genera una señal.
2. Circuito detector de impulso, donde se proce-sa la señal de la sección anterior; este bloquees el que se encarga de generar la señal dealarma al detectar la presencia de la señal dehumo.
74 ELECTRONICA y servicio
3. Alarma, es la sección que finalmente respon-de a los impulsos, generando una serie desonidos estridentes que pondrán en alerta aquienes estén cerca de la zona donde se de-tectó el humo.
Operación del 555
Este detector de humo se basa en una fotorre-sistencia y una lámpara que varía el voltaje enel divisor de entrada que alimenta al circuito in-tegrado 555, justamente el componente másimportante de esta alarma.
Recuerde que este popular circuito (el 555),tiene una gran variedad de configuraciones, en-tre las que se encuentra la de multivibrador, quea su vez puede presentarse en cualquiera de lastres configuraciones posibles: astable, monoes-table y biestable. En el caso que nos ocupa, elcircuito se presenta en la configuración debiestable. Veamos cómo funciona.
En la figura 2 se presenta la configuraciónbásica del 555 como multivibrador biestable.
Eliminando el circuito de temporización ex-terno RC del chip 555 típico, del astable y man-teniendo el umbral BAJO, se logra que los esta-dos de salida dependan de las entradas dedisparo (trigger) y restablecimiento (reset). Estaspasan a nivel ALTO a través de R1 y R2, paradespués llevarse a un nivel BAJO con el interrup-tor o con un nivel TTL de cero para la entrada dereset (pin 4). Así, la salida se mantiene BAJAhasta que el restablecimiento la lleva a ALTO yel disparo la torna a BAJO. Esta situación es laque le da el nombre al multivibrador biestable(dos estados).
Internamente, el 555 tiene un par de compa-radores que responden a las entradas externasde disparo y de umbral (threshold), las cuales seconectan a la entrada inversora de uno y a la noinversora del otro comparador respectivamen-te. En la figura 3A observamos que las otras en-tradas de los comparadores se conectan a refe-rencias fijas que son creadas por un divisor devoltaje hecho con tres resistencias de 5 K. Sonprecisamente estos valores, y en especial lasentradas del comparador de disparo (figura 3B).
El hecho de tener la entrada de umbral co-nectada a tierra, asegura que a la entrada R delflip-flop se tenga un cero fijo. Esto limita la ope-ración del 555 a la comparación de los voltajesde entrada del comparador B, siendo el voltajefijo de la entrada no inversora igual a 1/3Vcc(por el divisor de voltaje).
Todo se resume en lo siguiente:
Detector de pulso
Circuito de alarma
Generador de pulso
Diagrama bloques del circuito detector de humo
Sensor
Figura 1
5.1K 5.1K
Set ResetReset
TGR(disparo)
4
2
8
3
61
Vcc
Salida
Circuito básico para la operación del 555 como multivibrador biestable
TABLA DE VERDAD
Disparo
Alto
Alto
Salida
Alto
Bajo
Restablecimiento
Alto
Alto
Figura 2
75ELECTRONICA y servicio
• Si el voltaje de disparo VTGR > 1/3Vcc, la salidadel comparador se torna cero.
• Si VTGR < 1/3Vcc, la salida de este comparadorse torna ALTA.
Dichos estados se reflejan directamente en la sa-lida. El 555 se utiliza de esta manera con el divi-sor de voltaje presentado en la figura 3B, que sedeberá ajustar de acuerdo con la sensibilidad re-querida.
Operación del circuito detectorde impulso
El divisor es propiamente el detector de humo;en la figura 4 se presenta la forma en que se uti-liza esta configuración de la resistencia y elpotenciómetro. La función de la etapa es la si-guiente: la lámpara se coloca frente a la fotorre-sistencia, a una distancia tal, que realmente ten-ga efecto sobre ésta, ya que si se coloca muyalejada no funcionará. La distancia es la quedetermina la sensibilidad que el circuito presen-ta a la presencia del humo.
Para ajustar dichos parámetros haremos losiguiente:
1. Primero se requiere determinar dónde serácolocado el circuito de alarma y, si es posible,observar cuáles son las cosas que se pudie-ran quemar y provocar humo, ello facilitarásaber a qué distancia se va a colocar el sensory ayudará a determinar qué tanto humo; des-piden los objetos al quemarse. Los artículossintéticos (plástico por ejemplo), generalmen-te despiden un humo muy denso y oscuro,mientras que algunos tipos de madera lim-pia, sin barnizar, generan un humo “limpio”,
Divisor interno del 555
Divisor externo (disparo)Vcc
Vcc8
R1
R2
R3
5kΩ
5kΩ
5kΩ
+
-
+
-
A
B
6
2Disparo
1
Fotoresistencia
VR1
4
Reset
R
QS
Divisores de voltaje utilizados en el circuito multivibrador biestable
A
B
Umbral
Figura 3
Lámpara9v
L1
FR
100kVR
10k
8 3
461
2 555
Salida
+9v
VTGR
Etapa de detección de humo
Figura 4
76 ELECTRONICA y servicio
es decir, que casi no se nota. Sin embargo, sepuede conseguir que este circuito sea sensi-ble incluso a este tipo de humo; en tal casodebe colocarse un letrero grande y visible queprohiba fumar en esta área, pues de otra for-ma se activará la alarma.
2. Se puede conectar un led a la salida del 555para monitorear la salida, mientras se hacenlas pruebas de ajuste.
3. Sabemos que la fotorresistencia funciona demanera inversa respecto a la luz que incideen ella; es decir, entre mayor luz tenga, me-nor será la resistencia que presente (afectan-do directamente al valor de voltaje aplicadoa la entrada de disparo del 555).
4. Se fija la posición de la fotorresistencia y lalámpara, y se gira el potenciómetro de modoque cambie el estado del led (monitor) desalida. Ello nos indicará que el valor a la en-trada de disparo del 555 es cercano a 1/3 deVcc. La idea es que giremos el potenciómetrode tal forma que estando encendido se apa-gue el led. Este es otro ajuste que puede re-sultar crítico para el funcionamiento del cir-cuito, ya que si se gira demasiado elpotenciómetro después de apagarse el led,estaremos forzando a que el valor de la foto-rresistencia tenga que cambiar mucho antesde disparar al 555.
5. En el momento en que se presente el humoentre la lámpara y la fotorresistencia, la luzde la primera que incide sobre esta última yano será de la misma intensidad; esto provo-cará un cambio en el valor del voltaje de dis-paro, activando la alarma.
6. Nuestra alarma se apaga mediante el interrup-tor que está conectado con la resistencia de10K y la terminal 4 del 555, el cual determinala entrada asíncrona de reset para el flip-flopinterno del 555; entonces el circuito apaga laalarma.
Como se puede dar cuenta, hay varios factoresque se tendrán que cuidar al momento de ajus-tar este circuito.
El humo puede ser el de cigarro, tratando deque sea una cantidad similar a la mínima nece-saria para que el circuito se active.
La distancia entre la fotorresistencia y la lám-para, como ya comentamos, determina la sensi-bilidad, ya que si se aleja la lámpara y elpotenciómetro se ajusta de manera adecuada,cualquier variación de la intensidad de la luz queincide en la fotorresistencia se refleja en el vol-taje de disparo y, en consecuencia, en la alarma.
Operación de la alarma
Se puede colocar el sensor (la lámpara y la foto-rresistencia) dentro de tubos opacos (figura 5),de tal forma que el humo se acumule y se hagala detección de manera más rápida.
La parte final del circuito es la que nos daráaviso de que “algo” está ocurriendo en el lugaren que se colocó la alarma; es precisamente elcircuito de ésta con lo que se completa el circui-to detector de humo. Esta etapa se presenta enla figura 6.
En este circuito, el tiristor (SCR) se encuentraen un circuito oscilador que excita a la bocinaproduciendo una serie de “chasquidos” intensos,(mismos que, al detectarse la presencia de humo,sirven como alarma)Mediante el potenciómetrose ajusta la frecuencia de los chasquidos en labocina.
Componentes sustitutos y variantes
La esencia del circuito se basa en la operacióndel divisor de voltaje en conjunto con la fotorre-
Se pueden colocar los dispositivos ópticos (o incluso el circuito completo) dentro de una caja sin tapa inferior, de forma que el humo se puedaacumular dentro de ella y se active la alarma.
Lamparita de 9V
Fotoresistencia
Tuboopaco
Humo
Figura 5
77ELECTRONICA y servicio
sistencia, el potenciómetro y el 555 en su confi-guración como biestable. Bajo esta considera-ción podemos deducir que es posibleimplementar otro circuito con este mismo prin-cipio, pero construyendo el biestable con algúnotro tipo de componente; por ejemplo, un cir-cuito digital CMOS, ya que se puede manejar conalimentación de 9V.
100kΩ
1µfd
4-8Ω
500kΩ
Etapa de salida del circuito de alarma
Figura 6
Lado de soldaduras Lado de componentes
Sw1
CI
+ -LDI
CI1FR1
R1R2
TR1
VRI
Salida
• VR1 Potenciómetro 1kΩ
• FR1 Fotoresistencia
R1, R2 -S-1K
CI-220µfd
+/- voltaje de
alimentación
SWI-Push button
Figura 7
En realidad, sólo se requiere del principio defuncionamiento del circuito para poder encon-trar diversos sustitutos a las etapas aquí expues-tas. Aún más, entendiendo la forma en que fun-ciona este circuito, usted mismo le puedeencontrar otras aplicaciones; por ejemplo, si lecoloca una luz lo suficientemente intensa ydireccionable (puede ser un láser) puede funcio-nar como un timbre que avise que una personaentró a un local comercial. También se puedecambiar la etapa de alarma, incluso por circui-tos que generen algún tipo de entonación, comoen las tarjetas musicales etc. En fin, a este cir-cuito se le pueden dar tantas aplicaciones comosu imaginación y habilidades le permitan.
Normalmente, se coloca este dispositivo enlugares elevados como el techo de la casa, unalmacén, en la cocina etc. Pero recuerde que sedebe colocar tan cerca de la posible fuente dehumo como se requiera.
En algunas ocasiones el potenciómetro de100K no es suficiente para ajustar el voltaje dedisparo para el 555. Esto se debe a que el valorde la fotorresistencia es muy distinto al valor delpotenciómetro y no se alcanza a ajustar, o lavariación no es tan “fina” como el ajuste lo re-quiere, para que la salida del divisor de voltajetenga un valor aproximado a 1/3 de Vcc.
78 ELECTRONICA y servicio
Si aún así no se ajusta a la sensibilidad ade-cuada, podemos considerar lo siguiente:
• Realice el primer ajuste en la forma que indi-camos antes; encendido el led, gire lentamen-te el cursor del potenciómetro hasta que el ledse apague.
• Retire el potenciómetro y mida la resistenciaque marca en ese punto determinado.
• Coloque en serie con el potenciómetro una re-sistencia lo más próxima al valor medido; co-loque un potenciómetro de menos valor paratener un ajuste más fino.
Lista de materiales
- Fotorresistencia- Potenciómetro de 100K- Potenciómetro de 500K- Circuito integrado NE555- Resistencia de 47K- Resistencia de 10K- Resistencia de 100K- Bocina de 4-8 ohms- Tiristor- Interruptor normalmente abierto- Fuente de alimentación de 9V
En la figura 7 se muestra la placa de circuitoimpreso, tanto del lado de componentes comodel lado de soldaduras; y en la figura 8,una foto-grafía de este proyecto ya ensamblado.
Figura 8
79ELECTRONICA y servicio
PROXIMO
NUMERO
PROXIMO
NUMERO
Abril 1999
Ciencia y novedades tecnológicas
Perfil tecnológico• Del telégrafo al correo electrónico
Leyes, dispositivos y circuitos• Amplificadores operacionales. Segunda y
última parte
Qué es y cómo funciona• Las cámaras de video modernas
Servicio técnico• Amplificador de salida de audio en
sistemas Panasonic• Primeros pasos en el servicio a
reproductores de CD.• Circuitos de croma y luminancia en los
televisores RCA y General Electric
Electrónica y computación• Principios de operación e instalación de
unidades grabadoras de CDs
Proyectos y laboratorio• Montaje de interruptor ultrasónico
Boletín Técnico-Electrónico• Sintonizador de canales, etapa de FI y
modulador de RF en videograbadorasSony. Teoría básica y localización de fallas
Colaboración del Profr. J.Luis OrozcoCuautle
Búsquela consu distribuidor
habitual
80 ELECTRONICA y servicio