CONTENIDO
Fundador
Profr. Francisco Orozco González
Ciencia y novedades tecnológicas................. 5
Dirección editorial
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Dirección comercial
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(cjiesa@intmex.com)
Perfil tecnológico
El surgimiento de la PC...............................10
Leopoldo Parra y Felipe Orozco
Administración
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(j4280@intmex.com)
Staff de asesoría editorial
Profr. Francisco Orozco Cuautle
(forozco@pue1uninet.net.mx)
Profr. Armando Mata Domínguez
Leyes, dispositivos y circuitos
Circuitos de soldadura superficial
(primera de dos partes)...............................19
Oscar Montoya Figueroa
Profr. J. Luis Orozco Cuautle
Ing. Leopoldo Parra Reynada
(leopar@infosel.net.mx)
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. Carlos García Quiroz
Qué es y cómo funciona
Hornos de microondas................................27
Leopoldo Parra Reynada
Servicio técnico
Consejos para el servicio a hornos
de microondas............................................. 40
Leopoldo Parra Reynada
Diseño Gráfico y Pre-prensa digital
D.C.G. Norma C. Sandoval Rivero
Servicio a reproductores de audiocasettes
modernos (primera de dos partes).............47
(blaky@df1.telmex.net.mx)
D.G. Ana Gabriela Rodríguez López
Alvaro Vázquez Almazán
Gabriel Rivero Montes de Oca
Publicidad y ventas
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Distribución: Centro Japonés de Información Electrónica, S.A. y Distribuidora INTERMEX.
Dispositivos sensores en
videograbadoras..........................................58
Carlos García Quiroz
Electrónica y computación
Descripción del setup
(primera de dos partes)...............................66
Leopoldo Parra Reynada
Proyectos y laboratorio
Impresión: Impresos Mogue. Vía Morelos 337, Sta. Clara 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-
Construcción de un
osciloscopio digital................................... 74
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 compañías.
Oscar Montoya Figueroa
Estrictamente prohibida la reproducción total o parcial
por cualquier medio, sea mecánico o electrónico.
No.10, Diciembre de 1998
ELECTRONICA y servicio
Boletín Técnico-Electrónico
Procedimiento para retirar dispositivos de
montaje de superficie con cautín de gas 3
CIENCIA Y NOVEDADES
TECNOLOGICAS
¿El nuevo formato de almacenamiento
de audio?
Para quien lleve algún tiempo en el mundo de
las computadoras, y específicamente en
multimedia, el término MP3 no le será desconocido; sin embargo, para el aficionado o especialista en electrónica probablemente no le resulte
familiar ese término.
El concepto MP3 se aplica a un nuevo método de codificación de audio que, por medio de
compresión digital, logra una calidad de sonido
muy similar a la de un CD, pero con la ventaja
de que el espacio requerido para el almacenamiento de la información musical se reduce en
forma notable. Sólo como referencia, una melodía de aproximadamente cuatro minutos en un
CD consume alrededor de 35 MB de espacio de
almacenamiento, mientras que la misma selección comprimida por medio del protocolo MP3
consume alrededor de 3 MB.
¿Por qué se menciona todo esto? Porque los
fabricantes de equipo electrónico han “redescubierto” al formato MP3 como recurso para la grabación de audio de alta calidad en espacios muy
reducidos, y lo están tratando de aprovechar para
crear una nueva familia de aparatos de dimensiones realmente diminutas, tales que los
reproductores de CD portátiles o los llamados
ELECTRONICA y servicio
Walkman para cintas de audio parecen pesados
y estorbosos. Una de las compañías pioneras en
este movimiento es Samsung Electronics, que ha
presentado en Corea su nuevo dispositivo, al que
ha llamado YEPP (figura 1).
El YEPP es una pequeña caja del tamaño de
una tarjeta de crédito, pero que en su interior posee una memoria tipo Flash de 24 MB, capaz de
Figura 1
almacenar alrededor de 40 minutos de música
con calidad CD comprimida mediante el protocolo MP3. Por supuesto que la circuitería necesaria para hacer la grabación no está incluida en
la unidad, pero sí en la base que sirve como soporte al YEPP y como codificador para grabación.
5
El usuario puede entonces llevar en la bolsa
de la camisa un conjunto de selecciones musicales, mismas que puede escuchar conectando
las salidas de audio de su reproductor de CD en
la base del YEPP; éste hace la conversión de señales y las codifica digitalmente en formato MP3
y luego la vacía en la memoria de la unidad de
CD. El usuario ya sólo tiene que conectar unos
audífonos en dicha unidad para disfrutar de la
música de alta calidad. Y no tiene que preocuparse de estar cambiando discos o de no agitar
en exceso a la unidad, pues al ser totalmente de
estado sólido, las vibraciones o golpes no afectan en lo más mínimo el audio reproducido.
Así como va esta tecnología, probablemente
en un futuro no lejano, en vez de comprar un
disco compacto o una cinta magnética, compremos un chip de memoria grabado únicamente
con las melodías que son de nuestro interés.
LG Electronics a la vanguardia
de las pantallas planas
Desde hace algunos años las pantallas de cristal
líquido tienen un lugar en la industria del video,
e incluso en algunos segmentos han competido
exitosamente con el tradicional tubo de imagen,
como es el caso de las computadoras portátiles.
Sin embargo, uno de los principales inconvenientes de estos dispositivos de despliegue de imágenes, ha sido la dificultad de producir pantallas
de gran tamaño a un costo reducido (14 pulgadas diagonales es el tamaño promedio máximo),
cuestión técnica que ya está en vías de ser superada.
Recientemente, el grupo coreano LG Electronics (anteriormente llamada Lucky-GoldStar)
presentó una nueva pantalla plana de más de 18
pulgadas diagonales, con la que se consigue un
área de visualización mayor a la que obtenemos
con un monitor que utiliza tubo de 19 pulgadas.
Esta pantalla plana posee diversas ventajas que
la hacen muy atractiva para ciertos segmentos
del mercado:
• Ocupa un área mínima en el escritorio (mide
tan sólo 7 cm. de profundidad).
6
• Consume muy poca energía (alrededor de 50
W, contra los más de 150 W de un monitor
convencional).
• Su peso es de alrededor de 10 Kg (menos de la
mitad de uno tradicional).
• Ofrece una resolución máxima de 1280 x 1024,
superior a la UVGA común en monitores.
Sin duda, son prestaciones difícilmente
cuestionables; sólo esperemos que su precio en
el mercado nos permita adquirir una.
Un osciloscopio en su bolsillo:
el ScopeMeter de Fluke
Fluke, la compañía más reconocida en el ámbito mundial por los excelentes multímetros que
produce, ha diseñado el ScopeMeter, un aparato del tamaño de un libro mediano y con una
pantalla de cristal líquido de alta resolución,
mediante el que es posible consultar desde una
simple medición de resistencia hasta la forma
de onda de una señal de video (figura 2).
Figura 2
El ScopeMeter puede sustituir con razonable
precisión a un osciloscopio de hasta 100 MHz
de ancho de banda; posee cursores que pueden
indicar la amplitud y frecuencia de una señal;
ELECTRONICA y servicio
posee filtros internos para presentar una señal
de video perfectamente estable aun en condiciones difíciles (no importa si la señal es NTSC, PAL
o SECAM); incluye memoria digital que permite
almacenar el contenido de una pantalla para su
posterior análisis; puede conectarse a la PC para
intercambio y almacenamiento de datos; etc.
Otro dato sorprendente es que sólo pesa alrededor de 1.8 Kg. Y además Fluke ha producido
múltiples accesorios que se añaden al ScopeMeter,
y que le permiten adaptarse a un amplio rango
de mediciones, desde temperatura hasta altos
voltajes. Si usted necesita tener a la mano el instrumental básico mientras trabaja fuera de su taller, el ScopeMeter de Fluke es una selección ideal.
modelo tridimensional, por ejemplo de un automóvil, el artista puede hacer que éste baile y se
contorsione como si fuera de goma (figura 3).
Un sueño tridimensional:
el programa 3D Studio Max de Kinetix
Se han añadido también diversos filtros de luz,
que pueden dar la impresión de niebla y de iluminación indirecta; incluso, es posible simular
los defectos de las cámaras fotográficas y de video, como el flare. Si a todo ello sumamos la
posibilidad de utilizar máquinas con multi-proceso simétrico, explotando todas las capacidades de los microprocesadores instalados en el
sistema, podemos apreciar que, sin duda, el 3D
Studio Max resulta una adquisición obligada para
toda persona que se mueva en el mundo de la
animación en tres dimensiones.
El programa de animación por computadora en
tercera dimensión “3D Studio”, es todo un paradigma entre los artistas visuales. Esta aplicación
lleva muchos años siendo una de las preferidas
en la industria del video, debido a su flexibilidad, a la cantidad de herramientas con que cuenta y a la gran variedad de plug-ins que se le pueden adicionar para darle aún más poderío; sin
embargo, recientemente el liderazgo de este programa se había visto amenazado por aplicaciones como Caligari, LigthWave y otros que a pesar de no ofrecer las ventajas del 3D Studio, son
más económicos y tienen una interfaz que permite un uso más intuitivo.
Precisamente como respuesta a los desafíos
del mercado, Kinetix -una empresa filial de
Autodesk, productora del famoso AutoCAD- lanzó una nueva versión de su programa estrella:
el 3D Studio Max (versión 2.0 para PC). Este software incluye prácticamente todas las herramientas que todo creador de mundos tridimensionales
pudiera necesitar; por ejemplo, puede crear figuras animadas a partir de “huesos” (bones), de
modo que para imprimir movimiento a la figura
basta con desplazar el “hueso” para que el contexto que la rodea se mueva en consonancia.
Posee también múltiples herramientas de deformación de objetos, de modo que si se tiene un
ELECTRONICA y servicio
Figura 3
El láser monoatómico
A pesar de que el efecto láser fue descubierto
hace casi 50 años, sólo recientemente (de unos
20 años a la fecha) se ha ampliado la gama de
aplicaciones de este tipo de luz coherente y
unidireccional.
Sin duda, una de las más aplicaciones más
conocidas del rayo láser, es en la lectura de los
discos compactos de audio, aunque cada vez es
más común utilizarlo como apuntador en conferencias y exposiciones, como auxiliar para la
localización precisa de objetos en el espacio,
como medidor de distancias, como mira de precisión en el moderno armamento de asalto, en
la cirugía de los ojos, en aplicaciones dentales,
etc. Y esto es sólo la punta del iceberg.
7
Figura 4
Láser
ordinario
Detector
Lente
Espejo
Atomo
de bario
Horno
Espejo
En el campo de la investigación, se está tratando de emplear la radiación láser para descubrir nuevos elementos en la estructura de la
materia, y un paso adelante en esta serie de experimentos lo representa la fabricación de un
láser monoatómico; es decir, un láser que sólo
utiliza un átomo para generar impulsos de luz,
mismos que al ser estudiados pueden revelar
aspectos desconocidos en la estructura atómica
y subatómica.
Como seguramente es de su conocimiento,
para producir un rayo láser es necesaria la excitación de los electrones por medios externos que
rodean al núcleo de un átomo, para que al momento en que los electrones se liberen de dicha
energía adicional se produzcan “paquetes” de luz
denominados “fotones”. Pues bien, precisamente en dicho efecto se basa la operación del láser
monoatómico.
Puede ver en la figura 4 que en un extremo
hay un horno que va expidiendo átomos de Bario de uno en uno, y que en su trayecto estos
átomos atraviesan el haz de un láser conven-
8
cional, con lo que se incrementa la energía de
los electrones de dicho átomo. Como tal estado
es inestable, los electrones tienen a regresar a
sus órbitas originales, expidiendo en el proceso
una serie de fotones, que son capturados por un
par de espejos encontrados; la luz así producida
comienza a rebotar de forma ininterrumpida
entre dichos espejos.
Este efecto se va acumulando lentamente según se van produciendo más átomos del horno,
hasta que la luz es lo suficientemente potente
como para romper la reflectividad del espejo y
producir un haz de luz, mismo que es captado
por un detector.
La forma como se produce el haz, el tiempo
que tarda en acumularse suficiente potencia para
que éste se produzca y otros factores correlativos, aún son investigados por los científicos,
quienes esperan que con este recurso se pueda
sondear de forma más profunda el comportamiento interno de los átomos. ¿Y por qué no?
Tal vez en el futuro esta tecnología encuentre
una aplicación práctica.
ELECTRONICA y servicio
EL SURGIMIENTO
DE LA PC
Leopoldo Parra Reynada y
Felipe Orozco Cuautle
En este artículo, haremos un breve
recordatorio de la trayectoria que ha
seguido la plataforma de
computadoras personales del
estándar mundialmente conocido
como PC, desde su presentación al
público a principios de los años 80
hasta las generaciones actuales,
cuyas prestaciones son
sorprendentes. Esta lectura, es una
referencia obligada para toda
persona que desee introducirse al
apasionante mundo de la reparación
de computadoras personales.
10
Antecedentes de las
computadoras personales
En 1940, Howard Aiken, un matemático de la
Universidad de Harvard, diseñó una máquina que
fue considerada la primera computadora digital,
porque trabajaba con estados lógicos y presentaba un principio de programación; esto es, la máquina podía adaptarse a distintas condiciones
operativas por medio de instrucciones externas
suministradas por el usuario. Sin embargo, se
trataba de un rudimentario modelo construido
con partes mecánicas en el que la secuencia de
instrucciones para la resolución de problemas,
debía ser alimentada a cada paso mediante un
rollo de papel perforado.
No obstante, en 1945, el mismo Aiken construyó una computadora de programa almacena-
ELECTRONICA y servicio
do basándose en los conceptos de John Von Neumann, uno de los matemáticos más notables del
siglo. En este nuevo modelo las instrucciones
eran almacenadas en una memoria interna, liberando así a la computadora de las limitaciones de velocidad y permitiéndole resolver problemas sin tener que reiniciar la operación de la
máquina.
Y aunque en apariencia este planteamiento
era sencillo, en la práctica dio origen a toda una
revolución en los procesos cibernéticos, pues
sentó las bases teóricas para la construcción de
máquinas de propósito general.
El rápido avance de la tecnología permitió que
en la Universidad de Pennsylvania se construyera la primera computadora electrónica en
1946. Esta máquina -que utilizaba 18,000 válvulas de vacío-, recibió el nombre de ENIAC, por
las siglas de Electronic Numerical Integrator And
Computer (figura 1).
Figura 1
En esta imagen se muestra a la ENIAC, primera
calculadora electrónica del mundo. Sus dimensiones en
metros eran de 30 x 3 x 1 de largo, alto y fondo,
respectivamente. Pesaba unas 30 toneladas e incluía
alrededor de 18 mil válvulas de vacío.
La ENIAC ocupaba una habitación entera,
necesitaba un sofisticado sistema de refrigeración y sólo podía ser manejada por especialistas
profesionales. Además, requería un servicio
constante, pues aproximadamente cada hora
alguna de las válvulas se fundía, lo que implica-
ELECTRONICA y servicio
Fotografía de la primera computadora transistorizada con
programa residente, la MIT Lincoln Laboratory TX-0.
Figura 2
ba un proceso de localización y corrección del
problema; sin embargo, era capaz de efectuar
varios cientos de operaciones por minuto, lo que
representaba una velocidad extraordinaria para
la época.
El uso del transistor en los años 50 no sólo permitió compactar los diseños de las computadoras
-que por entonces empezaron a ser vendidas
entre las grandes empresas-, también sirvió para
incrementar su versatilidad lógica (figura 2).
En los años 60, con el desarrollo de los circuitos integrados, continuó esta tendencia hacia la compactación y se incrementó la velocidad y capacidad informática de las computadoras
a lo que se sumó un relativo abaratamiento.
Además, esta nueva tecnología permitió incluir
en una sola pastilla de silicio los componentes
que constituyen el núcleo de una computadora:
la unidad lógica-aritmética [ALU], los registros,
los controles de direcciones, el timer, etc., secciones que originalmente se construían de manera independiente con dispositivos discretos,
dando así origen al microprocesador, un revolucionario dispositivo que actualmente es la base
de las computadoras personales (figura 3).
En 1969 la compañía Intel produjo un chip de
memoria de 128 bytes, el de mayor capacidad
en su época. Como Intel tuvo éxito en el diseño
y manufactura de este integrado, la compañía
japonesa Busicom, fabricante de calculadoras,
le solicitó producir doce diferentes chips lógicos
para uno de sus diseños. Como respuesta, los
11
1
El 4004 de Intel, primer
microprocesador fabricado
en el mundo.
2
El Pentium MMX, uno de los más recientes
microprocesadores de Intel.
Figura 3
ingenieros de Intel, más que producir los doce
chips separados, decidieron incluir todas las funciones de éstos en una sola pastilla, dando origen de esta manera a un circuito multipropósito
controlado por un programa que se podía aplicar a diversos modelos de calculadoras.
Esta idea representó la integración de las secciones de proceso de datos de una computadora
en un solo chip y constituyó el antecedente directo de los modernos microprocesadores.
Justamente, el primer microprocesador, el
4004, fue introducido en 1971 y tenía un bus de
datos de 4 bits (como dato anecdótico, este integrado era tan primitivo que su tapa superior
era de madera). Posteriormente surgieron otros
dispositivos como el 8008 y el 8080, ambos de 8
bits, lanzados exitosamente al mercado por Intel
en 1972 y 1973 respectivamente.
Las computadoras personales en los 70
A pesar de los progresos tecnológicos que permitieron una mejor capacidad de cálculo, menores dimensiones, gran almacenamiento de
datos, mayor facilidad de uso y otras ventajas
más, las computadoras electrónicas permanecieron limitadas durante unos 40 años a las grandes corporaciones, universidades y dependencias del gobierno, debido a los elevados costos
de los equipos y a que su operación requería de
cierta especialidad.
Con la invención del microprocesador, fue
cuando surgieron las primeras computadoras de
tipo personal dirigidas más bien a un público
estudiantil y aficionado.
12
Concretamente, gracias a la introducción del
procesador 8080, un dispositivo diez veces más
rápido que el 8008 y con capacidad de direccionar 64 KB de memoria, la empresa MITS introdujo en 1975 un kit que es en la actualidad considerado la primera computadora personal: el
modelo Altair.
Esta pequeña computadora incluía una arquitectura abierta (basada en ranuras o slots) que
permitía conectar varios aditamentos y periféricos de otras marcas, lo que inspiró a otras compañías a escribir programas para el usuario (incluyendo el sistema operativo CP/M y la primera
versión de Microsoft Basic), evitándole con ello
la necesidad de dominar ciertos lenguajes de programación para escribir su propio software.
También son célebres diversos modelos de los
años 70, como la Timex-Sinclair, la Atari, algunos diseños de IBM (poco exitosos y muy caros)
y las Apple I y Apple II, de Apple Computer, empresa fundada por Steve Wozniak y Steve Jobs
en un garage, y que ha hecho historia junto con
IBM, Microsoft, Intel, Lotus, Motorola, Zilog, Sun
y muchas empresas más del mundo de la computación.
A pesar de la variedad, hacia 1980 el universo de las microcomputadoras estaba dominado
básicamente por dos tipos de sistemas:
1) El Apple II, con un gran número de usuarios y
una importante base de software que crecía
rápidamente (figura 4A).
2) Un sistema más sencillo que giraba en torno
al original MITS Altair (4B), el cual se basaba
en la filosofía de la compatibilidad, apoyán-
ELECTRONICA y servicio
dose en slots de expansión y en el empleo del
sistema operativo CP/M. No obstante, eran
máquinas construidas por varias compañías y
se vendían con diversos nombres aunque, en
esencia, utilizaban el mismo software y el mismo hardware interconectable. Precisamente
dichos conceptos -que por entonces no fueron apreciados con toda su potencialidad-,
contribuyeron a sentar las bases para el surgimiento de la revolucionaria PC.
Mención aparte merece el sistema diseñado y
construido por Commodore (4C). Durante muchos años, la famosa y popular Commodore 64
fue la computadora hogareña por excelencia, ya
que su precio accesible y la amplia disponibilidad de programas con que contaba la hicieron
el modelo más exitoso en la historia de la computación; incluso, a la fecha es poco probable
que algún modelo específico de computadora llegue a la cifra de millones de unidades que alcanzaron las ventas de esta máquina.
B
Modelos de computadoras de la firma inglesa Amstrad de
finales de los años 70. Ambas se basaban en el entonces
popular microprocesador Z-80 de Zilog y podían ejecutar
programas de aplicaciones escritos para el también
entonces popular sistema operativo CP/M de Digital
Research.
A
En esta imagen se muestra el modelo Apple IIe,
una variante mejorada del modelo Apple II. Esta
computadora estaba basada en el
microprocesador 6502A de MOS Technology.
C
La Commodore 64 estuvo concebida para
aplicaciones de juegos con capacidad de
síntesis musical y colores. Al igual que
muchos modelos de su época, podía
adaptarse al televisor. Estaba basada en el
microprocesador 6510 de Mos Technology
y su sistema operativo era el Kernal, propio
de Commodore.
Figura 4
ELECTRONICA y servicio
13
Infortunadamente para la compañía, el público se quedó con la falsa idea de que Commodore
sólo producía "máquinas para jugar", lo que en
cierto modo fue fatal para su plataforma Amiga
de finales de los 80, a pesar de sus evidentes
adelantos técnicos.
El surgimiento de la IBM PC
Precisamente hacia fines de los 80, el mercado
de computadoras personales de bajo costo comenzó a crecer rápidamente, por lo que IBM
decidió competir de manera más agresiva en ese
segmento de máquinas. Para ello, estableció en
Florida una división especial independiente, que
no estuviera sujeta a la estructura burocrática
que representaba la propia organización. Fue así
como surgió la IBM PC (IBM Personal Computer),
en agosto de 1981.
Gran parte del diseño de la PC estuvo influenciado por el DataMaster, un modelo anterior de
IBM cuyo diseño se basaba en piezas sencillas
con display y teclado integrados en la unidad.
Pero además, la IBM PC tuvo una considerable
influencia de los estudios de mercado, pues los
diseñadores analizaron los estándares prevalecientes, aprendieron de los éxitos de aquellos
sistemas e incorporaron en su diseño las características tecnológicamente más relevantes y de
mayor difusión.
Con esto, IBM pretendía aprovechar la dinámica del mercado y reunir en torno a su proyecto a fabricantes y tecnologías ya existentes para
impulsar juntos una plataforma y establecer de
manera definitiva un estándar.
Para ello -entre otras medidas-, contrató de
manera externa los lenguajes y sistemas
operativos de Microsoft, por entonces una pequeña firma, y acordó incluir su sistema operativo DOS en los modelos PC.
Originalmente, IBM estableció contacto con
Digital Research, creadora del sistema operativo CP/M y del actual DR-DOS, pero ambas empresas no llegaron a ningún acuerdo pues, se
dice, el gigante azul tenía fama de imponer sus
condiciones y, por su parte, el propietario de
Digital no apreció las potencialidades del nuevo
sistema confiado en el gran éxito que habían
14
tenido sus productos. Hechos elementales que
dieron rumbo a la historia.
La plataforma PC
La IBM PC original incluía un microprocesador
Intel 8088 con 16KB de RAM (expandibles a
256KB) y una unidad de disco flexible de 5+ pulgadas de 160 KB de capacidad. Y aunque la unidad de sistema incluía los circuitos para el manejo del monitor y el teclado, estos dispositivos
se vendían por separado. Su precio inicial era
de alrededor de 3,000 dólares, cifra que en la actualidad puede parecer excesiva, pero no en
aquella época al compararla con el costo de
máquinas de desempeño similar.
En realidad, el modelo IBM PC no duró mucho en el mercado, prácticamente sobrevivió al
período de presentación de la plataforma, ya que
en poco tiempo se le hicieron algunas mejoras,
sobre todo en el manejo de memoria -la cantidad máxima permisible aumentó hasta 640KB-,
en la sustitución de la unidad de floppy de 160
KB por una de 360 KB de capacidad y en la posibilidad de incluir un disco duro de 10 MB, capacidad inimaginable para los estándares de la
época (figura 5).
Como resultado de estas pequeñas variantes,
el estándar tomó el nombre de IBM PC-XT (Personal Computer-Extended Technology); sin embargo, también cumplía con la principal virtud de la
plataforma: su arquitectura abierta.
Uno de los primeros discos
duros. Compare su tamaño con
relación al disquete.
Figura 5
ELECTRONICA y servicio
Físicamente, la arquitectura abierta ha dependido de un bus de expansión en la tarjeta madre
al que se pueden conectar tarjetas y periféricos
de distintos fabricantes, siempre y cuando respeten el estándar. Esto permitió que diversas
compañías se dedicaran al ensamblado de sus
propias máquinas aprovechando el mismo microprocesador, los mismos chips controladores,
unidades de disco similares, etc. Y es así como
surgen los llamados "clones" o "compatibles".
Un clon es una computadora que en todos sus
aspectos se comporta según el estándar establecido por la PC de IBM, pero sin la marca original
y muchas veces con un precio muy moderado.
Gracias a estas posibilidades, se abrió un panorama muy prometedor en la industria de la computación, a lo que contribuyó el desarrollo de la
industria de software mediante programas como
procesadores de texto, hojas de cálculo, bases
de datos, dibujo, imprenta de escritorio, juegos
y muchas más categorías.
En la actualidad, cada vez es más difícil precisar el término "compatible" debido a que las
diferencias que originalmente llegaron a existir
han desaparecido conforme el desarrollo de las
nuevas generaciones de computadoras PC las
cuales, incluso, han enriquecido al propio estándar de IBM. Sin embargo, puede decirse que una
computadora es compatible si es capaz de ejecutar los programas que se han diseñado para
la IBM PC, si posee una estructura básica similar
a la XT original y si los protocolos de comunicación interna cumplen con los requisitos del
estándar.
Cabe mencionar que la PC no es la única plataforma de computadoras personales, pero sí es
la predominante por su amplia gama de aplicaciones, a diferencia de otros formatos como
Macintosh, Sun, Amiga y Silicon Graphics, cuya
orientación en la práctica es más especializada,
sobre todo en lo referente al tratamiento de gráficos, al procesamiento masivo de información,
la animación en tres dimensiones, etc. De hecho, las máquinas PC o compatibles abarcan
aproximadamente el 85% del mercado mundial
de computadoras.
En resumen: se llama computadora PC o compatible a aquellas máquinas que están construi-
ELECTRONICA y servicio
das siguiendo los lineamientos marcados por
IBM -y algunas otras compañías que han contribuido a enriquecer el estándar-, y que son capaces de ejecutar todos los programas que se han
producido para esta plataforma.
Hay marcas muy reconocidas en el ámbito
mundial que garantizan una total compatibilidad, entre ellas se encuentran la propia IBM,
Compaq, Acer, Dell, Digital Equipment, HewlettPackard, etc.; no obstante, las máquinas ensambladas con componentes independientes en forma general también aseguran la compatibilidad.
Generaciones de computadoras PC
Las computadoras PC han evolucionado al ritmo del desarrollo de los microprocesadores de
Intel y de los clones derivados de las propias generaciones de estos circuitos (tabla 1). Como ya
lo mencionamos, la primera PC incluía un circuito 8088, el cual era muy avanzado para su
época al permitir el manejo de datos e instrucciones a 16 bits cuando lo común eran palabras
de 8 bits y una administración de memoria muy
superior a la de los microprocesadores de otras
compañías.
A pesar de ello, con el tiempo se mostraron
diversas limitaciones para la expansión de la plataforma. En el aspecto del manejo de memoria,
por ejemplo, el 8088 sólo soportaba un máximo
de 1 MB de RAM y lo que en principio fue una
magnitud extraordinaria, pronto fue insuficiente.
Hay que mencionar que algunos fabricantes
decidieron producir máquinas compatibles con
la IBM PC, pero empleando el microprocesador
8086, el cual tenía ciertas ventajas sobre el 8088.
Sin embargo, como el núcleo interno del dispositivo es el mismo, estas máquinas se ubicaron
dentro de la categoría de las XT.
Al poco tiempo que surgió la IBM PC-XT, Intel
produjo un nuevo dispositivo, el 80186, cuyo
objetivo de reemplazar al 8088 resultó un total
fracaso. Si bien, el nuevo circuito poseía algunas características que lo hacían superior al
8088, entre ellas una mayor velocidad de proceso, funciones de control construidas dentro del
chip (se dice que el 80186 fue el primer intento
de producir una “computadora en un solo inte-
15
grado”, pero resultaba un concepto demasiado
revolucionario para la época) y algunas instrucciones adicionales que facilitaban ligeramente
la tarea de programación, también es cierto que
no solucionaba la principal limitante del 8088; a
saber, el límite de 640 KB de RAM que podían
ser utilizados por los programas. Por todo lo
anterior, aunque sí se fabricaron algunas
computadoras cuyo microprocesador central era
el 80186, en realidad es un chip que no figura en
la historia de la plataforma PC (en la actualidad
ha habido un resurgimiento de este integrado,
aunque su campo de aplicación se ha reducido
a tarjetas controladoras de discos o de protoco-
los de comunicación, y para sistemas de control
industrial).
El siguiente microprocesador que se empleó
en las PC fue el 80286, el cual eliminaba la barrera de 1 MB para llegar a la impresionante cantidad de 16 MB. Esta característica, sumada a
una mayor velocidad, periféricos más efectivos
y mayor capacidad de proceso, permitió que la
plataforma PC se convirtiera realmente en una
plataforma alternativa de los sistemas informáticos avanzados. En esta generación, la capacidad de las unidades de disquete aumentó de 360
KB a 1.2 MB, mientras la capacidad de almacenamiento del disco duro alcanzó los 40 MB de
EVOLUCION DE LOS MICROPROCESADORES UTILIZADOS EN LA PLATAFORMA PC
GENERACION
MICROPROCESADOR
LANZAMIENTO (circuito
de Intel)
NUMERO DE
TRANSISTORES
(circuito de
Intel)
VELOCIDAD DE
RELOJ MAXIMA
EN ESTA
GENERACION
MEMORIA
MAXIMA
DIRECCIONABLE
BUS
INTERNO
DE
DATOS
BUS
EXTERNO
DE DATOS
Primera
8086, 8088 de
Intel y clones
1979
29 mil
8 MHz
1 MB
16 bits
8 bits
Segunda
80286 de Intel y
clones
1982
134 mil
12 MHz
16 MB
16 bits
16 bits
32 bits
32 bits
(versiones
DX) 16 bits
(versiones
SX)
Tercera
Intel386 y clones
1985
275 mil
40 MHz
4 GB
(versiones DX)
16MB
(versiones SX)
Cuarta
Intel486 y clo-nes
fabricados por
Texas
Instruments, AMD,
Cyrix, UMC.
Thomson e IBM
1989
1.2 millones
133 MHz
4 GB
32 bits
32 bits
Quinta
Penitum de Intel y
clones fabricados
por Cyrix (6x86) y
AMD (K5)
1993
3.1 millones
200 MHz (Junio
de 1996)
4 GB
32 bits
64 bits
Quinta
(mejorada)
Pentium MMX de
Intel
1997
4.5 millones
200 MHz (Enero
de 1997)
4 GB
32 bits
64 bits
Sexta
Pentium Pro de
Intel y clones
fabricados por
Cyrix (M2) y AMD
(K6)
1995
5.5 millones
200 MHz
(Noviembre de
1995)
4 GB
32 bits
64 bits
Tabla 1
16
ELECTRONICA y servicio
forma típica (si se tenía la disponibilidad de cantidades ilimitadas de dinero, se podía adquirir
un disco de hasta 150 MB, el cual podía costar
miles de dólares).
La tercera generación de computadoras PC se
basó en el microprocesador 80386, el primero
de 32 bits y con la capacidad de un manejo de
memoria para la ejecución de dos o más aplicaciones simultáneas y sin interferencia mutua, característica conocida como "memoria protegida".
En esta generación de microprocesadores se
apoyaron los ambientes gráficos para su expansión, como el mundialmente famoso Windows
de Microsoft y el OS/2 de IBM. También la capacidad de almacenamiento de los discos duros
aumentó hasta aproximadamente 120 MB de
forma típica y las unidades de disquete de 5+ de
pulgada fueron reemplazados por un nuevo
medio de almacenamiento: el disquete de 3+ de
pulgada y 1.44 MB de capacidad. Al mismo tiempo apareció el estándar VGA para el manejo de
gráficos el cual se conserva hasta nuestros días
aunque, obviamente, mejorado.
La cuarta generación de máquinas PC utilizó
el procesador 486, una variante del 386 con
mayor velocidad y capacidad para manejo de
datos y con un coprocesador matemático
interconstruido (en las versiones DX), recurso
que acelera notablemente determinadas aplicaciones (CAD, hoja de cálculo, etc.) que recurren
a las operaciones de punto flotante.
En esta generación de microprocesadores
Intel, por primera vez, copia algunas características avanzadas de algunos micros de marcas
competidoras como son las múltiples ramas de
proceso, el caché interno, los circuitos de predicción de ejecución, etc., lo que pone a estos
microprocesadores casi en el mismo nivel de una
pequeña estación de trabajo de años anteriores,
máquinas especializadas que costaban decenas
de miles de dólares y cuya aplicación era muy
limitada.
La quinta generación de las PC estuvo basada en el Pentium y dispositivos similares de otras
compañías (específicamente, el K5 de AMD y el
6X86 de Cyrix), los cuales ocuparían el lugar del
586 en la nomenclatura X86. Estos dispositivos
mejoran notablemente la estructura de 32 bits
ELECTRONICA y servicio
del 386 y 486, acelerando la velocidad de procesamiento de datos, lo que ha permitido acercar
a la plataforma PC al desempeño de pequeños
mainframes (computadoras muy desarrolladas
para aplicaciones específicas).
En esta generación también se superó con
mucho la estructura inicial de la PC, pues se añadieron dispositivos que permitieron a la computadora ofrecer prestaciones adicionales. Concretamente, a la estructura básica de la PC (CPU +
teclado + monitor + impresora) se le han agregado los siguientes elementos: un dispositivo
apuntador (ratón o trackball), una palanca de juegos o joystick, una tarjeta de sonido para obtener audio con calidad de CD, un lector de CDROM y un fax-módem.
También se mejoraron extraordinariamente
las prestaciones gráficas del sistema, permitiendo desplegar resoluciones en pixeles por pulgada de 640 x 480, 800 x 600, 1024 x 768 e incluso
superiores, con profundidades de color que varían entre los 256 colores hasta los 16.7 millones. Precisamente para favorecer el desarrollo
de esta nueva generación de máquinas
“multimedia”, se desarrolló una “generación intermedia”, consistente en dispositivos conocidos
como MMX, los cuales poseían instrucciones
especiales para el manejo de aplicaciones con
uso intensivo de gráficos y animaciones. Entre
estos microprocesadores encontramos al Pentium MMX de Intel, al K-6 de AMD, al 6X86MX
de Cyrix e IBM y el C6 de Centaur Technologies,
y es tan bueno el desempeño de estos dispositivos que incluso hasta la fecha se siguen vendiendo sistemas basados en algunos de estos
integrados.
La sexta generación de computadoras personales (en la cual estamos inmersos hasta la fecha) está basada en dispositivos como el Pentium
II y el Celeron de Intel (estrictamente hablando,
el primer microprocesador de sexta generación
fue el Pentium Pro, pero este chip no tuvo el éxito esperado), el K6-2 de AMD y el M-II de Cyrix.
Estos sistemas definitivamente han desplazado
casi por completo a las tradicionales estaciones
de trabajo basadas en microprocesadores tipo
RISC, y han permitido que por primera vez los
fabricantes de grandes mainframes tomen en
17
serio a la plataforma PC como un rival de consideración (incluso compañías que tradicionalmente trabajaban con microprocesadores propietarios, como Silicon Graphics, han anunciado
que comenzarán a vender máquinas basadas en
procesadores X86).
Estas máquinas poseen una potencia de cálculo tan grande que se calcula que un usuario
hogareño, que tenga en su escritorio una máquina de sexta generación y sus programas asociados tiene en sus manos más potencia de cálculo que la de todas las computadoras que
controlaron las misiones Apolo a la luna a finales de los 60 y principios de los 70.
Gracias a ello, la moderna PC ha dejado de
ser exclusivamente una herramienta de apoyo a
las tareas de escritorio, para convertirse en un
verdadero centro de productividad, entretenimiento, educación y comunicaciones. Las modernas bases de datos, hojas de cálculo, imprenta
de escritorio, creación y tratamiento de gráficos,
la multimedia y el Internet son solamente unos
cuantos ejemplos de las posibilidades que ofrece esta máquina.
Como podrá suponer, el manejo de información tan variada (datos, audio, gráficos y video)
ha demandado sistemas cada vez más poderosos, con capacidades optimizadas para la transferencia de información y con grandes cantidades de memoria como apoyo al proceso. Esto
no fue contemplado en la PC original, incluso
hasta hace poco tiempo esas posibilidades tenían un ancla en la estructura rígida de la plataforma X86 de Intel, la cual sólo podía manejar
datos alfanuméricos en operaciones matemáticas de baja complejidad (al menos el procesador
central) o de alta complejidad con apoyo de un
coprocesador matemático. Sin embargo, la aparición de microprocesadores cada vez más
sofisticados y el desarrollo de nuevos y complejos sistemas operativos para trabajo profesional
(como ciertas versiones de UNIX, el OS/2 de IBM,
el Windows NT de Microsoft, etc.) han convertido a la PC en una plataforma sólida para trabajos cada vez más complejos. Por todo lo anterior, parece ser que el futuro de este tipo de
computadoras está ampliamente asegurado por
muchos años.
18
ELECTRONICA y servicio
CIRCUITOS DE
SOLDADURA
SUPERFICIAL
Primera de dos partes
Oscar Montoya Figueroa
De todos es conocido que la industria
electrónica muestra una fuerte
tendencia a reducir el tamaño de los
aparatos. Principalmente, dicha
tendencia descansa en la
miniaturización de los dispositivos, así
como en las avanzadas técnicas de
interconexión en las placas de circuito
impreso. Justamente, en el presente
artículo hablaremos de la tecnología
de montaje superficial, en la que se
emplean componentes de muy
reducidas dimensiones, mismos que se
sueldan directamente en la placa.
ELECTRONICA y servicio
Antecedentes de los circuitos impresos
En los primeros aparatos o sistemas electrónicos, cuando la base de la electrónica eran las
válvulas electrónicas, la interconexión de sus
dispositivos se realizaba montándolos sobre zapatas; es decir, en las terminales metálicas individuales de éstas se soldaban las terminales de
cada uno de los componentes. Y para interconectar las terminales de los dispositivos, se tenían que soldar cables conductores entre las terminales de las zapatas. Obviamente que esta
técnica provocaba confusiones al momento de
realizar las reparaciones, y además se requería
de un cable muy extenso (figura 1).
19
Bulbo
Montaje de
componentes
sobre una zapata
Figura 1
Estructura de un circuito impreso
Un circuito impreso está formado por una tablilla de material rígido, sobre la cual se dibujan
conductores o pistas; éstas permiten la interconexión de los dispositivos electrónicos mediante la soldadura en las terminales de montaje o
pads.
Resistor
Tipos de circuito impreso
Los circuitos impresos varían de acuerdo con la
complejidad de los sistemas electrónicos en que
son aplicados. Veamos de qué tipo pueden ser:
Cable
Zapata
Con el desarrollo del transistor, el tamaño de
los componentes se redujo considerablemente;
a partir de ese momento pasó poco tiempo para
que la técnica de montaje en zapatas se hiciera
obsoleta, debido a las numerosas conexiones
que tenían que realizarse. Se pensó entonces que
quizá convenía colocar cables conductores planos sobre una tablilla de material rígido, para
que así el cableado ocupara menos espacio y no
tuviese que ser tan largo. Estas fueron las primeras versiones de lo que ahora conocemos
como “circuitos impresos”.
1) Los más sencillos son los de una cara, en cuyo
caso –como el nombre lo indica- las pistas se
dibujan sólo sobre uno de sus lados; en los
pads se realizan perforaciones, y los componentes se insertan en la cara que queda libre
(figura 2B) y se sueldan en la que tiene las
pistas –esto es, en el “lado soldadura”- (figura 2C).
2) Cuando se aumenta la complejidad de los circuitos, la cantidad de dispositivos electrónicos insertados es mayor; y puesto que entonces aumenta también el número de
conexiones por hacer, es necesario que se
coloquen pistas conductoras en ambas caras
de la tablilla (lo que amplía la cantidad de
posibles conexiones). A los circuitos de este
tipo se les llama true-hole.
Montaje de componentes sobre circuito impreso de una cara
A
B
C
Lado soldadura
Lado componente
Componente
Pistas
Perforaciones
Soldadura
Circuito
impreso
PAD
Figura 2
20
ELECTRONICA y servicio
Para que en un true-hole las pistas de una cara
se conecten con las de la otra, es preciso agregar cobre dentro de las perforaciones. De ahí
que sea muy común encontrar perforaciones
sin terminales de componentes, porque las
mismas sirven sólo de puente entre una cara
y otra del impreso (figura 3).
3) Por último, con la finalidad de reducir el área
en que se construyen los circuitos impresos,
y debido a las numerosas conexiones que
deben hacerse en los circuitos integrados de
alta escala de integración (VLSI), se diseñaron los circuitos multicapa; internamente,
éstos constan de varias hojas muy delgadas
que contienen a las pistas y que son comprimidas en una sola tablilla rígida; las conexiones entre los componentes y las diversas capas de pistas se realizan mediante puntos
multinivel (figura 4).
4) Gracias al desarrollo de la tecnología monolítica para la fabricación de circuitos integrados, en donde a partir de una curia de silicio
y, por medio de técnicas como la fotolitografía, la difusión de impurezas y la tecnología planar, se desarrollaron componentes
más pequeños; y es por ello que actualmente
pueden procesarse al mismo tiempo miles de
circuitos. Esto hace que el costo por dispositivo sea muy bajo (figura 5).
5) Con componentes más pequeños, las terminales de conexión utilizadas para circuitos de
tipo true-hole se volvieron innecesarias; ahora se prefiere soldar los componentes en el
Montaje de componentes sobre circuito impreso
de dos caras (true hole)
Componente
Perforación de
conexión
Figura 3
ras de la tablilla, de forma que las terminales
de ésta se unan directamente con los extremos de las pistas de conexión. A esta técnica
de conexión de dispositivos electrónicos, se
le conoce con el nombre de “tecnología de
montaje superficial”.
Los dispositivos discretos de montaje superficial
(transistores, diodos y resistencias) se construyen con tecnología planar, la cual básicamente
consiste en transferir la imagen de una mascari-
Figura 4
Circuito integrado multicapa (multilayer)
Tarjeta madre de PC
ELECTRONICA y servicio
21
yor cantidad por centímetro cuadrado, que en
ningún otro tipo de tecnología.
Es importante señalar que la mayoría de los
circuitos electrónicos de montaje superficial
emplean también componentes de tipo discreto, como los que encontramos en los true-hole.
Encapsulados y matrículas
Figura 5
Para los circuitos de montaje superficial, en el
mercado electrónico encontramos una amplia
variedad de productos. A continuación haremos
un recuento de éstos, con objeto de que el técnico de servicio sepa a cuál recurrir para hacer la
sustitución de una pieza defectuosa.
Encapsulados para transistores múltiples
lla a la oblea o sustrato de silicio; una resina sensible a la luz ultravioleta se emplea para crear
las zonas de protección, mismas que a su vez
forman las secciones de semiconductor de los
dispositivos electrónicos.
Después se sigue un proceso de difusión de
impurezas, con el que se consigue depositar en
las diferentes capas el material P y N. A continuación la oblea es horneada a unos 1,100º C, y
se prueba cada uno de los circuitos. Por último,
la oblea se recorta y se monta en un encapsulado
específico para dispositivos de montaje de superficie.
La tendencia de la industria es producir circuitos impresos de tamaño pequeño y que utilicen
dispositivos con múltiples funciones.
En el caso de los componentes discretos, ha
sido posible reducir el área que ocupan en las
tablillas; se han encapsulado, a manera de circuitos integrados, varios de estos dispositivos.
Esto, a su vez, ha permitido que se reduzcan los
costos del ensamble de los circuitos.
Figura 6
Tecnología de montaje superficial
Podemos afirmar que la tecnología de montaje
superficial es aquella técnica que sirve para sujetar los componentes y los dispositivos sólo en
la superficie del circuito impreso; no se utilizan
terminales ni perforaciones en el proceso, sino
que el componente se suelda directamente en
los extremos de las pistas.
Si observamos un circuito impreso de montaje de superficie, encontraremos perforaciones;
mas éstas no son utilizadas para sujetar a los
componentes, sino que sólo sirven como conexión entre las caras del circuito impreso.
Asimismo, el tamaño tan reducido de los componentes y de los dispositivos ha hecho posible
que tanto unos como otros quepan en una ma-
22
16
1
Encapsulado SOIC para montaje de
superficie, modelo 751B
ELECTRONICA y servicio
Matrícula
VCEO
Volts
VCBO
Volts
hFE
Mínimo
MMPQ2222A
40
75
MMPQ2369
15
MMPQ2907A
@
Ic mA
fT MHz
@
Ic mA
40
500
200
20
40
20
100
450
10
50
60
50
500
200
50
MMPQ3467
40
40
20
500
125
50
MMPQ3725
40
60
25
500
250
50
MMPQ3799
60
60
300
0.5
60
1.0
MMPQ3904
40
60
75
10
250
10
MMPQ3906
40
40
75
10
250
10
Tabla 1
Muchos de los dispositivos más populares se
pueden conseguir en encapsulados tipo DIP, para
montaje de superficie (a los encapsulados de
montaje de superficie se les designa mediante
las siglas en inglés SOIC).
Entre los elementos discretos empleados por
este tipo de circuitos, se puede señalar a los transistores bipolares -para pequeña señal tipo NPN
y PNP- y a los transistores de efecto de campo
(FET) de tipo canal N y canal P.
En la tabla 1 especificamos los dispositivos
de montaje de superficie en encapsulado múltiple, los cuales están disponibles en configuraciones NPN y PNP. Su encapsulado se muestra
en la figura 6.
Encapsulado SOIC para montaje de superficie
Modelo: 318-07 SOT-23
3
1- Base
2-Emisor
3-Colector
SOIC
Modelo: 318D SC-59
3
Figura 7
1- Base
2-Emisor
3-Colector
1
2
1
2
SOIC
Modelo: 318E SOT-223
4
1-Tierra (-)
2-Entrada
3-Salida
1
2
3
SOIC
Modelo: 419 SOT-323
3
1
2
ELECTRONICA y servicio
23
Transistores de montaje superficial
Dispositivo
Marca
V(BR)CEO
Mínimo
hFE@Ic
Má xi mo
mA
fT
MHz Mínimo
300
220
450
250
400
600
220
450
800
300
300
300
220
450
800
1.0
2.0
2.0
100
100
100
2.0
2.0
2.0
150
10
150
2.0
2.0
2.0
150
100
100
200
200
200
100
100
100
200
200
250
100
100
100
300
250
475
300
250
1.0
2.0
2.0
150
100
150
100
100
200
200
Encapsulado 318-07, tipo NPN
MMBT8099LT1
BC846ALT1
BC846BLT1
BC817-16LT1
BC817-25LT1
BC817-40LT1
BC847ALT1
BC847BLT1
BC847CLT1
MMBT2222ALT1
MMBT3904LT1
MMBT4401LT1
BC848ALT1
BC848BLT1
BC848CLT1
KB
1A
1B
6A
6B
6C
1E
1F
1G
1P
1AM
2X
1J
1K
1L
80
65
65
45
45
45
45
45
45
40
40
40
30
30
30
100
110
200
100
160
250
110
200
420
100
100
100
110
200
420
Encapsulado 318-07, tipo PNP
MMBT8599LT1
BC856ALT1
BC856BLT1
MMBT2907ALT1
BC807-16LT1
2W
3A
3B
2F
5A
80
65
65
60
45
100
125
220
100
100
Tabla 2
También podemos encontrar por separado los
transistores para montaje de superficie. En la figura 7 vemos los encapsulados en que se fabrican estos elementos.
Todos los encapsulados para transistores son
de plástico, pues éste es un material que proporciona un excelente rendimiento aun en altas
temperaturas y ante ambientes de elevada humedad. Estos encapsulados ofrecen además una
gran capacidad de disipación de potencia para
aplicaciones de pequeña señal.
Es importante mencionar que, a causa de sus
reducidas dimensiones, en los circuitos de montaje superficial no puede grabarse la matrícula
completa a la que corresponden; por eso se utiliza un método abreviado que permite identificarlos fácilmente, y a este código se le conoce
como “marca”.
Veamos ahora la tabla 2, en la que se describen los modelos más populares de transistores
24
de montaje superficial; ahí pueden consultarse
sus características eléctricas, su tipo de encapsulado y su “marca” de reconocimiento.
Transistores de propósito general
En la tabla 3 señalamos transistores de propósito general; vea que son diferentes sus encapsulados y sus características eléctricas.
Se ha diseñado un conjunto de transistores,
cada uno de los cuales incluye dos resistores de
polarización y es de propósito general; también
se indican los valores de los resistores, para
aquellos casos en que no se obtenga el reemplazo directo. El arreglo puede construirse utilizando componentes discretos, ya que así se logra su reparación. El diagrama de polarización
y la tabla de características de estos transistores
se muestran en la tabla 4.
Como transistores de propósito general, también pueden utilizarse dispositivos JFET de mon-
ELECTRONICA y servicio
Transistores de proposito general
Dispositivo
Marca
V(BR)CEO
Mínimo
hFE@Ic
Má ximo
mA
fT
MHz Mínimo
400
600
250
475
300
300
250
475
800
100
100
2.0
2.0
10
150
2.0
2.0
2.0
200
200
100
100
250
200
100
100
100
340
460
240
350
2.0
2.0
150
500
150
150
200
200
340
460
170
240
2.0
2.0
150
150
100
100
200
200
340
2.0
100
340
2.0
100
Encapsulado 318-07, tipo PNP
160
250
125
220
100
100
125
220
420
45
45
45
45
40
40
30
30
30
5B
5C
3E
3F
2A
2T
3J
3K
3L
BC807-25LT1
BC807-40LT1
BC857ALT1
BC857BLT1
MMBT3906LT1
MMBT4403LT1
BC858ALT1
BC858BLT1
BC858CLT1
Encapsulado 318D, tipo NPN
210
290
120
200
25
25
25
20
YR
YC
WR
1DR
MSD601-RT1
MSD601-ST1
MSD602-RT1
MSD1328-RT1
Encapsulado 318D, tipo PNP
210
290
85
120
25
25
25
25
AR
AS
CQ
CR
MSB709-RT1
MSB709-ST1
MSB710-QT1
MSB710-RT1
Encapsulado 419-02, tipo NPN
MSD1819A-RT1
ZR
50
210
Encapsulado 419-02, tipo PNP
MSB1218A-RT1
AR
45
310
Tabla 3
Tabla 4
3
Salida
1
Tierra
R1
2
Entrada
R2
Transistores de proposito general con resistores de polarizacion
Dispositivo
NPN
Marca
PNP
NPN
PNP
V(BR)CEO
VOLTS
Mínimo
hFE@Ic
Mínimo
mA
Ic
mA
Má ximo
R1
Ohm
R2
Ohm
5.0
5.0
5.0
5.0
100
100
100
100
10K
22K
47K
10K
10K
22K
47K
47K
Encapsulado 318D
MUN2211T1
MUN2212T1
MUN2213T1
MUN2214T1
MUN2111T1
MUN2112T1
MUN2113T1
MUN2114T1
ELECTRONICA y servicio
8A
8B
8C
8D
6A
6B
6C
6D
50
50
50
50
35
60
80
80
25
Encapsulado 318-07
Encapsulado 318E
Tabla 5
4
3
1
1
2
2
3
A
JFET PARA RADIOFRECUENCIA
NF
Dispositivo
Marca
dB
Typ
Yfs@VDS
f
MHz
mmhos
Min
V(BR)GSS
mmhos
Max
Volts
20
18
18
7.5
6.0
8.0
10
10
10
15
15
15
Encapsulado 318-07, canal N
MMBFJ309LT1
MMBFJ310LT1
MMBFU310LT1
MMBF4416LT1
MMBF5484LT1
MMBF5486LT1
6U
6T
M6C
M6A
M6B
6H
1.5
1.5
1.5
450
450
450
100
100
100
2(3)
2.0
2.0
10
8.0
10
4.5
3.0
4.0
25
25
25
30
25
25
Terminal 1-Drenaje, 2-Fuente, 3-Compuerta
B
JFET DE PROPOSITO GENERAL
Yfs@VDS
Dispositivo
Marca
V(BR)GSS
mmhos
Min
IDSS
mmhos
Max
Volts
mA
Min
mA
Max
Encapsulado 318-07, canal N
MMBF5457LT1
6D
25
1.0
5.0
15
1.0
5.0
MMDF5459LT1
6L
25
2.0
6.0
15
4.0
16
15
1.0
5.0
Encapsulado 318-07, canal P
MMBF5460LT1
M6E
40
1.0
4.0
Terminal 1-Drenaje, 2-Fuente, 3-Compuerta
taje de superficie. En la tabla 5A tenemos una
lista de JFETs que se utilizan generalmente como
amplificadores de señales de radiofrecuencia en
las bandas de VHF y UHF; en la tabla 5B, un listado de transistores de propósito general que
normalmente se utilizan como amplificadores de
26
señal pequeña, amplificadores de corriente directa, amplificadores de audio, amplificadores de
baja frecuencia, interruptores de bajo voltaje y
osciladores.
Finaliza en el próximo número
ELECTRONICA y servicio
HORNOS DE
MICROONDAS
Leopoldo Parra Reynada
La tecnología electrónica está presente
en el hogar, no sólo a través de los
equipos de audio y video, sino en la
línea de electrodomésticos; es el caso de
los modernos refrigeradores y lavadoras,
que incluyen circuitos de control que
permiten un funcionamiento más
eficiente o la inclusión de novedosas
prestaciones. Y qué decir del horno de
microondas, que no tiene muchos años
de haber adquirido el grado de hermano
menor de la estufa y ya rivaliza con ella
en la cocción o calentamiento de los
comestibles. Para saber cómo funciona
este moderno aparato con aires del
pasado, dedicaremos el presente
artículo.
ELECTRONICA y servicio
El calentamiento por microondas
Para iniciar el tema conviene plantearse una pregunta: ¿cómo las microondas pueden constituirse en una fuente de calor, de potencia suficiente
para generar temperaturas capaces de llevar el
agua al punto de ebullición y de permitir la cocción de los alimentos, inclusive sin que el recipiente se caliente, salvo por la temperatura que
el propio cuerpo le transmite?
Para responder a esta pregunta, tenemos que
revisar algunos conceptos sobre electricidad y
magnetismo, así como la acción que ejercen estas fuerzas sobre las moléculas.
En principio, hay que recordar que las moléculas de cualquier material que pueda ser calentado por microondas, siempre se encuentran
polarizadas; es decir, en una de sus puntas se
concentra una carga negativa y en otra una carga positiva. Por ejemplo, el agua está compues-
27
Figura 1
-
+
+
-
+
-
-
+
-
+
+
-
-
-
+
+
+
A
-
+
+
+
+
-
+
-
-
B
-
+
+
-
+
-
+
-
-
+
-
+
-
+
-
-
+
+
+
+
+
-
-
+
+
+
-
-
-
+
+
-
+
-
+
C
-
+
+
+
+
+
-
+
+
+
+
+
-
-
-
-
+
-
-
-
+
-
+
-
+
-
+
-
+
-
-
+
-
-
-
+
+
+
-
-
+
+
ta de hidrógeno y oxígeno, y cada molécula de
estos elementos contiene carga positiva y negativa en sus puntas.
En condiciones normales, las moléculas del
agua o de cualquier alimento siempre están polarizadas al azar, como se muestra en la figura
1A. Pero si son expuestas a la acción de un campo electromagnético, se alinearán como se
muestra en la figura 1B (recuerde que signos
iguales se repelen y signos contrarios se atraen).
Y si la dirección del campo electrostático se invierte, la alineación de las moléculas también
se invertirá conforme se muestra en la figura 1.C.
Y aún más: si el campo electrostático cambia
de polaridad rápidamente, el sucesivo
reordenamiento que se induce en las moléculas, provocará una fricción entre ellas que se tra-
28
ducirá en calor (como experimento, frote sus manos rápidamente y compruebe cómo se
incrementa la temperatura de su piel).
En un horno de microondas por lo general se
manejan frecuencias de 2,450 MHz, lo cual significa que el campo electrostático generado se
invierte y retorna a su posición original 2,450
millones de veces por segundo, suficientes para
propósitos de cocimiento. Se ha elegido este
número de oscilaciones porque es una de las frecuencias de resonancia de la molécula del agua,
permitiendo así un rápido calentamiento.
Producción de una señal oscilante
Conviene ahora plantearse otra pregunta: ¿cómo
generar un campo eléctrico que cambie de polaridad a una frecuencia tan elevada? Para ofrecer
una respuesta, recordemos el principio de operación de dos componentes electrónicos estáticos, la bobina y el condensador, así como la acción que se produce cuando se combina el efecto
de ambos elementos.
Por nuestros estudios básicos, sabemos que
un voltaje alterno se puede generar mediante un
“alternador“, cuya construcción es similar a la
de un motor, con un estator fijo y un rotor giratorio (figura 2). En el primero podemos tener
unos imanes permanentes y en el segundo unas
bobinas; al momento en que el rotor comienza
a girar, el campo magnético variable en su interior genera en la salida de la bobina una señal
de AC, cuya frecuencia está dada por la velocidad de giro del rotor. Sin embargo, la frecuencia
máxima que se puede obtener con este tipo de
arreglos es muy baja (apenas de unos cuantos
KHz, en el mejor de los casos), y por lo tanto
inaplicable en los hornos de microondas, requiriéndose por consecuencia de otro proceso.
La corriente alterna también puede ser generada por un “circuito resonante“, el cual se constituye por una bobina de alambre y un capacitor
conectados en paralelo. Ambos dispositivos almacenan energía pero en diferentes formas, de
tal manera que cuando se conectan entre sí, y a
su vez se conecta el conjunto a una fuente de
energía, se genera una corriente alterna. Veamos cómo ocurre este proceso.
ELECTRONICA y servicio
Figura 2
0
Inicio
Posición 1
0
Carga
Corriente
N
S
90˚
Posición 2
0
90˚
Corriente
N
S
Posición 3
S
0
90˚ 180˚
0
90˚ 180˚ 270˚
Corriente
180˚
N
270˚
Posición 4
Corriente
N
S
360˚
Posición 5
S
Primeramente recordemos que cuando una
bobina es alimentada con una corriente eléctrica, genera un campo magnético a su alrededor.
Este campo, a su vez, tiene un polo norte y
un polo sur opuestos naturalmente, exactamente igual a como sucede en un imán permanente.
Si la dirección de la corriente es invertida, la
ELECTRONICA y servicio
90˚ 180˚ 270˚ 360˚
Corriente
0
N
orientación del campo magnético también se invierte, y si la fuente de voltaje se corta súbitamente, el campo magnético en torno a la bobina se colapsa, es decir, se genera un voltaje en
este elemento por un breve lapso, con lo que se
mantiene fluyendo la corriente en la misma dirección. De esta manera, la energía almacenada
29
en el campo magnético retorna al circuito. Y precisamente, a esta capacidad de la bobina para
almacenar energía se le llama “inductancia“ (figura 3).
Recordemos también que un capacitor ordinario está conformado por dos placas metálicas
colocadas de manera muy cercana, aunque separadas por un dieléctrico que puede ser el propio aire, papel, aceite, mica u otro material aislante. Si ambas placas se conectan en las
terminales de una batería o fuente de energía,
quedarán cargadas una positivamente y la otra
de manera negativa.
De acuerdo con estos efectos, si se conecta
en paralelo una bobina con un capacitor se produce el siguiente fenómeno: la energía se almacena primeramente en el capacitor, no permitiendo el paso de la corriente sino hasta quedar
completamente cargado, punto a partir del cual
admite el flujo hacia la bobina, almacenándose
la energía en el campo magnético que la rodea
hasta que el otro elemento se descarga, instante
en el que se produce el colapso en este elemento, fluyendo la corriente por un momento más
para volverse a cargar el condensador, aunque
con una polaridad negativa. Ya completamente
cargado, el condensador vuelve a descargarse a
través de la bobina, repitiendo el proceso anterior pero en sentido contrario hasta volver a las
condiciones iniciales (figura 4).
Y aunque un condensador y una bobina ideales podrían quedar oscilando indefinidamente,
en realidad ambos dispositivos presentan una
pequeña resistencia interna que va disminuyendo gradualmente la amplitud de las oscilaciones
producidas, hasta detenerlas por completo. Precisamente, para que eso no suceda, debe proporcionarse al par bobina-condensador una alimentación de corriente que compense las pérdidas
ocasionadas por las resistencias parásitas, logrando ahora sí una oscilación continua y uniforme.
Advierta que el principio de funcionamiento
de un par bobina-condensador es muy sencillo;
de hecho, esta configuración se ha venido utilizando en forma intensiva desde hace más de un
siglo, en algunas etapas involucradas en la generación y recepción de señales de radio. No
30
Figura 3
Polo norte
Campo
magnético
Polo sur
obstante, en el caso específico de los hornos de
microondas se requieren frecuencias muy elevadas (2,450 MHz, según mencionamos anteriormente), las cuales no pueden ser producidas por
un simple circuito resonante como el anterior.
S
Figura 4
Flujo de electrones
N
+
ELECTRONICA y servicio
Fotografía de magnetrón y figura con una porción en vista de corte,
mostrando los componentes internos.
Figura 5
Imanes
Antena
Anodo de aspa
Anodo
Filamento
Bobina de CHOKE
En este caso, la inductancia de la bobina y la
capacitancia del condensador deben combinarse en un solo elemento que produzca tanto el
efecto inductivo de la bobina como el capacitivo
del condensador; justamente, el dispositivo encargado de la generación de las frecuencias requeridas en un horno de microondas es el
magnetrón.
El magnetrón
El magnetrón es el componente fundamental de
un horno de microondas. En la figura 5 se muestra una vista seccionada de este dispositivo, así
como dos fotografías que ilustran su aspecto
exterior y las partes en forma separada. Natu-
ralmente, la estructura de cada magnetrón varía
según el modelo del aparato al que pertenece,
aunque en su configuración básica se incluye
siempre un ánodo, un filamento (con su respectivo cátodo) y una antena.
Como se muestra en la figura 6, el ánodo es
una pieza ahuecada de hierro con ranuras abiertas en una cantidad par, formando una especie
de aspas o paletas apuntando hacia el filamento
(cátodo) desde la pared exterior. La antena, a su
vez, va conectada a una de las aspas del ánodo.
Analizando el comportamiento de un par de
aspas a muy altas frecuencias, puede deducirse
que el material conductor que existe entre ambas trabaja como si fuera una inductancia, mientras que el espacio vacío entre ellas se compor-
Fotografía del ánodo del magnetrón (seccionado a la mitad),
y dibujo mostrando sus partes.
Anodo
Antena
Cavidad
Figura 6
ELECTRONICA y servicio
Anodo de
aspa
Filamento
(cátodo)
31
do el vacío que los separa y estableciendo una
corriente entre ambas terminales.
Figura 7
La trayectoria circular de los electrones
ta como una capacitancia (figura 7). Y aunque
los valores de estos elementos son muy reducidos, son suficientes para generar una señal
senoidal de muy alta frecuencia. De hecho, calibrando cuidadosamente la separación y superficie entre aspas es posible generar la frecuencia deseada, como la de 2,450 MHz.
A su vez, el cátodo está localizado en el centro del magnetrón y posee además un filamento
que excita a los electrones cuando está caliente.
Dicho elemento va conectado al polo negativo
de la fuente de poder.
Todo horno de microondas posee un transformador de alto voltaje (figura 8), el cual, junto
con algunos circuitos auxiliares, produce corrientes de alrededor de 4,000 voltios que se aplican
al cátodo y ánodo del magnetrón. Esto hace que
los electrones que rodean al polo negativo se
vean impulsados hacia el polo positivo, saltan-
Como se muestra en la figura 9, los electrones
deberían seguir una trayectoria recta desde el
cátodo hasta el ánodo siempre que el potencial
de 4 KV actúa sobre el magnetrón. Sin embargo,
este dispositivo incluye también dos imanes permanentes de alta potencia (figura 10), los cuales
generan un fuerte campo magnético que va desde la parte superior hacia la inferior (figura 11).
En estas condiciones, los electrones sufren
una desviación en su trayectoria, tanto más pronunciada conforme se incremente la intensidad
del campo magnético aplicado. Si éste es lo suficientemente intenso, los electrones viajarán en
una trayectoria circular, volviendo al punto de
partida sin tocar al ánodo (figura 12A).
A su vez, este movimiento circular de los electrones induce una corriente alterna en las cavidades del ánodo, en un proceso que se describe
enseguida: cuando un electrón se aproxima a
uno de los segmentos entre dos cavidades, se
induce una carga positiva en el propio segmento (figura 12B), pero conforme va pasando y alejándose, la carga positiva se reduce, induciendo
ahora una carga de la misma polaridad en el siguiente segmento. Justamente, esa inducción de
corriente alterna en las cavidades del ánodo
puede ser explicada como un conjunto de circuitos resonantes combinados, según se muestra en la figura 13A.
Transformador de alto voltaje de un horno de microondas.
En la parte superior se alcanza a apreciar el magnetrón.
Figura 9
Figura 8
32
ELECTRONICA y servicio
En esta fotografía se ejemplifica la potencia de los imanes de
un magnetrón. Observe que sostiene sin problemas un arco
de segueta.
enviada al compartimiento del horno a través de
la antena y una guía de onda, con lo que se genera el fenómeno de frotación de moléculas que
a su vez produce el calentamiento de los cuerpos.
Funcionamiento del horno de microondas
Figura 10
Durante la operación normal del magnetrón,
los electrones se concentran en forma muy comprimida, girando influenciados por la fuerza del
alto voltaje y el intenso campo magnético, formando entonces un patrón semejante a una rueda dentada (figura 13B). Y como esta “rueda“ se
encuentra en un movimiento permanente, girando y acercando sus “brazos“ hacia las aletas de
las cavidades, en cada acercamiento de los electrones de alta energía, se polariza el par bobinacondensador y se compensan así las pérdidas
ocasionadas por la resistencia interna. En resumen, esta “nube“ de electrones giratorios actúa
como una fuente de alimentación de las cavidades, las cuales generan de esta manera una oscilación continua y uniforme.
A su vez, la energía de alta frecuencia producida en los circuitos resonantes (cavidades) es
Figura 11
En la figura 14 se muestra de forma esquemática la construcción de un horno de microondas
típico. En principio, conviene destacar que propiamente el horno de microondas es una cavidad multifuncional resonante, es decir, un compartimiento diseñado para “resonar“ con las
microondas emitidas por el magnetrón. Los materiales que con mayor frecuencia se utilizan en
la construcción de esta cavidad son el acero
inoxidable, el aluminio y pintura metálica sobre
plástico inyectado, aunque cada vez se utiliza
más el acero porcelanizado.
Según puede observar en la figura anterior,
las microondas son emitidas desde la antena del
magnetrón y transferidas hacia la cavidad del
horno a través de la guía de ondas, diseñada justamente para transferir la energía sin pérdidas
A
Figura 12
Imán
B
N
-
-
S
+
-
+
Imán
ELECTRONICA y servicio
33
L
A
B
L
C
C
L
-
C
C
+
-
C
+
-
-
+
L
C
+
Filamento
+
C
L
L
C
C
C
L
+
L
L
C
L
C
L
L
Figura 13
34
C
L
de ningún tipo. Cuando las emisiones llegan a la
cavidad, son absorbidas directamente por el alimento o rebotan en las paredes hasta que finalmente chocan con el cuerpo en cocimiento,
absorbiéndose definitivamente.
Este efecto puede traer consigo la formación
de “puntos calientes“ y “puntos fríos“, dependiendo del grado de exposición a las microondas. Justamente para evitar estos diferenciales de energía, en la parte superior del compartimiento de
algunos hornos antiguos se incluía un ventilador de aspas llamado “Stirrer Blade“; aunque en
la actualidad en la mayoría de modelos se incluye en su lugar un plato o charola giratoria para
exponer mejor el alimento a las radiaciones, asegurando así un cocimiento uniforme, puesto que
la trayectoria de la energía está variando constantemente.
Puntualicemos la forma en que se combinan
estos elementos para la cocción de comestibles:
el magnetrón genera energía electromagnética
de muy alta frecuencia, la cual es dirigida a través de la guía de ondas (un tubo de metal) hacia
la entrada de la cavidad del horno, donde a su
vez son dispersadas por un agitador rotativo (o
aspas), penetrando de esta manera al alimento
desde todas direcciones, el cual por lo general
se encuentra depositado en un plato rotatorio,
lo que contribuye a una mejor exposición.
Las microondas quedan totalmente contenidas en la cavidad, rebotando en sus paredes su-
-
+
C
-
L
L
+
-
-
+
C
L
C
-
+
L
C
C
L
+
-
C
C
C
L
C
L
-
+
L
L
C
C
Empuje de los
electrones
L
L
perior, inferior y laterales (la puerta es una pared), lo que a su vez permite la conservación de
la energía hasta que finalmente es absorbida por
el alimento.
Al penetrar en el alimento, las microondas
inducen la fricción de sus moléculas y en consecuencia la generación de calor, ya que éstas giran y se frotan millones de veces por segundo.
Es por ello que un cocimiento de este tipo es más
rápido que el de una irradiación calorífica convencional, puesto que el calor se genera desde
el propio cuerpo y no por un elemento calefac-
Figura 14
Guía de ondas
Aspas de
dispersión
Magnetrón
Cavidad
abierta
Alimento
Plato giratorio
ELECTRONICA y servicio
tor externo, cuya energía se irradia desde la superficie hacia el interior del comestible.
Las microondas penetran desde todas direcciones en un espacio de entre 0.75 y 1.25 de pulgada (dos a tres centímetros). El calor generado
se irradia entonces hacia dentro y fuera del alimento, cociéndose finalmente desde su interior
y no por contacto con aire caliente o calor envolvente. Incluso, la superficie llega a ser lo último en cocerse, lo que permite que se mantengan ciertas propiedades, aspecto y otras
características físicas del alimento.
puerta cerrada se incluyen tres sistemas de interruptores, conocidos como “primarios, secundarios“ y “de seguridad“.
Dichos interruptores son activados por el
movimiento de la puerta (figura 15) y su operación es como sigue: los primarios y secundarios
cortan la energía del aparato cuando la puerta
se abre, mientras que el de seguridad “muestrea“
el trabajo de ambos interruptores, quemando el
fusible de línea para cortar la energía en caso de
que éstos no funcionen.
Prevención de fugas
Interruptores de seguridad
Si por alguna razón el aparato llegara a funcionar con la puerta abierta, toda la radiación saldría de la cavidad con efectos potencialmente
peligrosos para el usuario. Precisamente, para
garantizar que el aparato funcione sólo con la
Puesto que las microondas no pueden dispersarse a través de las paredes de la cavidad, el
único camino por el que podrían fugarse es la
ranura que se forma entre la compuerta y la propia cavidad. Al respecto, para evitar fugas de
radiaciones hacia la periferia de la compuerta,
Figura 15
Fotografía donde se indica la forma en que la puerta acciona
a los switches de “interlock“ (dentro del horno), con un diagrama
explicativo adjunto.
Switch de
interlock
primario
Gancho de
puerta
Switch de
interlock primario
Tornillo de
montaje
Switch monitor
Switch secundario
Switch monitor
Gancho de puerta
Tornillo de montaje
Switch secundario
ELECTRONICA y servicio
35
Figura 16
Vista explotada de una puerta típica, mostrando
sus protecciones
Sello
capacitivo
Sisitema
Choke
Bandas de
ferrita
se incluyen tres dispositivos de seguridad adicionales (figura 16):
1) Un sello capacitivo. Como es necesaria una
tolerancia muy pequeña en la unión de la
puerta con la cavidad, un material dieléctrico
cubre la superficie de contacto para reducir
la posibilidad de arco entre ellas.
2) Sistema de CHOKE de puerta. El CHOKE es
una cavidad que a su vez se dispone dentro
de la misma puerta, para actuar como trampa de posibles fugas de radiaciones al exterior, y cuya magnitud es igual a 1/4 de la longitud de onda empleada. Normalmente, en los
hornos de este tipo la longitud de la onda es
de alrededor de doce centímetros, por lo que
el espacio vacío en el interior de la puerta viene a ser de unos tres centímetros.
3) Banda de goma de ferrita. Alrededor de la
puerta se adhiere una tira de ferrita, un material capaz de absorber la energía de las
microondas que haya escapado entre la puerta y el horno. Esta banda ha sido diseñada
para absorber eficientemente frecuencias de
alrededor de 2,450 MHz.
con atención, la ventana no está completamente libre, sino que está cubierta por una lámina
metálica con múltiples perforaciones (figura 17).
El tamaño y espaciamiento de estas perforaciones son lo suficientemente amplias como para
permitir el paso de la luz visible, debido principalmente a su alta frecuencia; sin embargo, las
ondas amplias y de baja frecuencia de las emisiones empleadas para la cocción de alimentos
no son capaces de pasar por estos orificios tan
pequeños.
Las frecuencia amplias y de alta energía como
son las microondas (comparadas con las frecuencias de la luz), pueden ser controladas por
el tamaño diminuto de los orificios de la ventana, mientras que las ondas de mayor frecuencia
y poco potentes como las de la luz pueden atravesar los mismos orificios sin problemas. Es por
ello que se puede observar sin riesgo el alimento en el interior del horno mientras se cuece, lo
que se facilita por la lámpara que se dispone en
el interior.
Análisis de un circuito típico
La estructura básica de los hornos de microondas
es prácticamente la misma entre modelos y marcas, ya que toda su configuración y funcionalidad
Puerta de un horno de microondas donde se
observa con claridad la malla metálica que impide la
fuga de las emisiones.
La construcción de la ventana
Si la puerta del horno de microondas incluye una
ventana por la que se pueden observar los alimentos en cocción, ¿cómo es que no se fugan
las microondas por esa zona? Si usted observa
36
Figura 17
ELECTRONICA y servicio
Figura 18
PRECAUCION:
AREA DE ALTO VOLTAJE
NOTA: Puerta cerrada
El aparato no funciona
A
Magnetrón
TIERRA
Interruptor
térmico
CHASIS
Primer
interruptor
de interlock
FA
PO
Blanco
L
H
Motor de
charola
giratoria
Lámpara Motor del
del
ventilador
horno
M
MF
9MΩ
Capacitor
de alto
voltaje
Interruptor
monitor
Negro
Verde
120VAC
60Hz
F
Diodo
2000VAC
Fusible
18A
SO
P120
Transformador de
alto voltaje
CN1
3
5
1
1
3
4
Segundo
interruptor
de interlock
Varistor
Relevador
de potencia B
(RY2)
Relevador de
potencia A (RY2)
CN2
CIRCUITO PROGRAMADOR DIGITAL
Transformador de
bajo voltaje
1
3
Sensor de
temperatura
(protector térmico)
Steam sensor
B
Control electrónico de un horno de microondas.
El integrado que destaca es el microprocesador. A la derecha
se muestra una parte del panel frontal.
ELECTRONICA y servicio
37
gira en torno al magnetrón. Las diferencias entre uno y otro tipo de aparatos tienen que ver
únicamente con la potencia, con algunas funciones específicas, con el tamaño de la cavidad,
etc. Sin embargo, ninguna de estas posibilidades altera la estructura básica.
De hecho, una buena parte de las diferencias
apreciables entre modelos y marcas descansa en
el sistema de control, el cual a su vez se encarga
de ejecutar los programas respectivos para la
cocción lenta, el descongelamiento, la operación
no atendida, el control de temperatura, etc.
En el caso concreto de un horno de microondas, el sistema de control está constituido por
un circuito integrado digital, al cual van conectados directamente el teclado y los sensores (por
lo general no pasan de un sensor de temperatura y de un switch de interlock); y también maneja en forma directa al display, ya sea fluorescente, de LEDs o de cristal líquido (figura 18B). Por
otra parte, apoyándose en varios excitadores
auxiliares, el Syscon puede controlar algunos
relevadores que se encargan de activar o
desactivar diversas secciones del horno, lo cual
permite, por ejemplo, modificar la potencia de
cocción, programar el aparato para que ejecute
ciertos pasos preestablecidos, etc.
Circuito del horno Panasonic NN-5506L
y similares
Para concluir el artículo, vamos a revisar el circuito de un horno Panasonic, válido para los
modelos NN-5506L / 5556L / 5656L / 6506L /
6556L / 6656L / 7506L / 7556L / 7756L.
El diagrama de la sección del magnetrón se
muestra en la figura 18A. Puede notar que en el
extremo izquierdo se encuentra la entrada de
voltaje de AC, y que los primeros elementos que
encuentra esta línea son el fusible principal de
18 amperes y un interruptor térmico adosado en
el magnetrón. Siguiendo la línea superior, encontramos el primer interruptor de interlock, el
cual, como ya se explicó, sirve para desactivar
la operación del magnetrón en caso de que se
abra la puerta del horno; y de ahí la alimentación puede llegar al embobinado primario del
transformador de alto voltaje.
38
Note también que tanto el motor del ventilador como el de la charola giratoria se encuentran detrás del interruptor de interlock primario,
pero la lámpara del horno se ubica antes de él;
esto significa que si, por ejemplo, la lámpara del
horno enciende, pero la charola no gira y no calienta, podemos sospechar de dicho interruptor
como causante del problema.
Observe también que, en paralelo con el
embobinado primario del transformador de alto
voltaje, está el interruptor monitor, el cual se
encarga de poner en corto la alimentación de
AC en caso de que se abra la puerta y que, por
alguna razón, falle la operación del interruptor
de interlock primario. Es así como se tiene una
doble protección para el usuario.
Observando el otro extremo del embobinado
primario, aparece el relevador principal, el cual
es accionado por el circuito de control del horno
para poner en operación al magnetrón. Este
relevador es el encargado de controlar la potencia de cocción, abriéndose y cerrándose en un
ciclo de trabajo cuidadosamente calculado, lo
que permite al usuario aplicar fracciones de la
potencia total al alimento, para conseguir una
cocción según cada necesidad. Note también que
existe un segundo relevador (RY2), el cual se
encarga del encendido de la lámpara del horno,
del ventilador y de la charola giratoria.
Finalmente, note la presencia de un segundo
interruptor de interlock, el cual llega directamente
a la sección de control para indicar al
microprocesador que la puerta se ha abierto, produciéndose así las órdenes respectivas (por
ejemplo, abrir el relevador de potencia principal).
Localice el extremo secundario del transformador de alto voltaje y note que el embobinado
produce una tensión de 2000 Vac, misma que es
rectificada y filtrada por el diodo y el condensador de alto voltaje, de modo que al cátodo del
magnetrón se aplica un voltaje de aproximadamente 3000 Vdc
Note también que el voltaje del filamento del
cátodo (aproximadamente 3 Vac) está “montado” sobre la tensión de 3000 Vdc, así que resulta
imposible medir este voltaje estando el aparato
en operación.
ELECTRONICA y servicio
CONSEJOS PARA EL
SERVICIO A HORNOS
DE MICROONDAS
Leopoldo Parra Reynada
Prueba de los switches de interlock
Para complementar el artículo
anterior, enseguida vamos a
describir los métodos de prueba más
usuales en los diversos elementos
que forman un horno típico. De esta
forma, tendremos las bases
suficientes para realizar la detección
y corrección de un buen porcentaje
de las fallas con que llegan estos
aparatos al centro de servicio.
40
En la figura 1 vemos la estructura básica de un
horno de microondas típico, considerando al circuito de control como una “caja negra”. Podemos
notar que antes de que la energía de la línea de
alimentación llegue hasta el transformador de
alto voltaje que alimenta al magnetrón, hay una
serie de dispositivos de protección que pueden
impedir por completo la correcta operación del
horno cuando éste se encuentra funcionando
inadecuadamente.
Primero observamos uno o dos fusibles de línea, cuyo valor suele ser elevado (15 o más am-
ELECTRONICA y servicio
Figura 1
AC 120V/60Hz
N
L
L.V.
TRANS
H.V. TRANS
peres). Siempre que llegue a sus manos un horno inoperante, uno de los primeros puntos que
debe revisar es precisamente que dichos fusibles
no estén abiertos; si lo están, reemplácelos por
piezas de idéntico valor y características.
A continuación, aparece una serie de interruptores cuya presencia fue solicitada por los dis-
ELECTRONICA y servicio
tintos organismos de seguridad en el mundo. Se
trata de los interruptores de interlock, mismos
que se encargan de evitar que la energía de la
línea de AC llegue hasta el magnetrón, a menos
que se reúnan algunas condiciones; en este caso,
que la puerta frontal del horno esté convenientemente cerrada.
De forma típica existen tres interruptores de
interlock, dos de ellos normalmente abiertos y
uno más normalmente cerrado. Estos interruptores se alojan en la cavidad a donde llegan los
pequeños “ganchos” que se usan para asegurar
la puerta en su sitio; cuando ésta se encuentra
bien cerrada, acciona a los tres: abre al que estaba cerrado y cierra a los que estaban abiertos.
Si la puerta está ligeramente desalineada o alguno de ellos se ha salido de su posición correcta, es posible que uno de los dos que están abiertos no se cierre (con lo que tendremos un horno
que no calienta), o que el que está cerrado no se
abra (con lo que se fundirá de inmediato el fusible de entrada, inhabilitando al aparato).
Esto significa que si usted detecta que en un
horno se ha fundido el fusible de entrada, antes
de pensar en reemplazarlo le conviene probar
la operación de los interruptores de interlock.
Para ello siga estos pasos:
1) En primer lugar, y como precaución que nunca sale sobrando, desconecte el horno de la
línea de AC; recuerde que estaremos efectuando mediciones directamente en el trayecto de
la energía hacia el resto del aparato.
2) Para localizar los interruptores de interlock,
retire la cubierta del horno e inspeccione
exactamente en el punto donde entran los
ganchos que sujetan a la puerta cuando está
cerrada. En el artículo anterior ya ilustramos
el aspecto típico de esta área; se observa que
en uno de los ganchos hay dos interruptores,
y en el otro sólo uno.
Al contrario de lo que podríamos pensar, la
mayoría de los fabricantes han distribuido los
interruptores de modo que en el gancho en
que haya dos interruptores tendremos uno
normalmente abierto y otro normalmente cerrado; mientras, el que está solo normalmente es de tipo abierto.
41
3) Tome un multímetro y póngalo en la escala
de ohms (o en el medidor de continuidad si le
es más cómodo); enseguida, encontrándose
abierta la puerta del horno, haga la medición
entre aquellas terminales en que lleguen los
cables de conexión; si todo está normal, notará que para dos de los interruptores el
multímetro marca “circuito abierto”; para el
tercero deberá indicar un corto. Esta situación debe invertirse en el momento de cerrar
la puerta del horno; esto es, los dos interruptores que marcaban “abierto” ahora marcarán “continuidad”, y el que estaba en corto se
abrirá; así se demostrará que la operación del
conjunto es correcta.
Si se encuentra con un aparato en el que al cerrar la puerta no se logra la inversión exacta de
la situación de puerta abierta, significa que se
trata de un caso en el que algún interruptor de
interlock está mal colocado o defectuoso. Algunos hornos permiten desplazar ligeramente la
posición mecánica de los interruptores, dejando
un margen para que se ajuste la correcta apertura y cierre de los mismos. Sin embargo, en algunos modelos los interruptores vienen en una
posición fija, de modo que si uno de ellos no se
comporta como debe, no queda más remedio que
reemplazarlo o tratar de alinear la puerta frontal (que suele ser mucho más complejo).
Operación de los switches de interlock
La secuencia de operación de estos interruptores es la siguiente: una vez que la puerta se abre,
conforme ésta se va cerrando el primer interruptor que se acciona es el que normalmente está
cerrado; es decir, se abre (switch tipo monitor);
a continuación, se cierra el interruptor de interlock secundario, y finalmente se cierra el interruptor primario.
Esta secuencia es de fundamental importancia, pues garantiza que en ningún momento se
establezca un cortocircuito directo entre las terminales de la línea de AC (si se abre primero el
interruptor monitor, tendremos tres switches
abiertos, y al cerrarse los interruptores 2 y 1, la
energía de la línea de AC llega sin problemas al
resto del horno).
42
Al abrir la puerta, la secuencia de operación
es exactamente la inversa: primero se abre el
interruptor primario, luego el secundario y finalmente se cierra el monitor. Revise que estas condiciones se cumplan.
Si es necesario reemplazar alguno de los interruptores de interlock, fíjese bien en las características eléctricas del original; no olvide que
estos dispositivos suelen manejar una magnitud
elevada de corriente entre sus terminales (un
horno de 1000 watts puede consumir fácilmente
más de 10 amperes de corriente). Verifique también que el nuevo interruptor posea todas las
características mecánicas del anterior. Si bien
casi todos los hornos utilizan interruptores universales para realizar esta función, en ciertas
marcas encontramos que son accionados por
una placa metálica.
Una vez colocado el nuevo interruptor, vuelva a realizar la prueba de los interruptores. Si a
pesar de todo el problema no se soluciona, lo
mejor es tratar de alinear la puerta frontal; seguramente eso es lo que está impidiendo la correcta operación de los interruptores.
Una última recomendación: NUNCA OMITA
LA PROTECCION DE LOS INTERRUPTORES DE
INTERLOCK; es decir, no debe poner en corto
aquellos que sean del tipo normalmente abierto, ni abrir el que normalmente está cerrado.
Estos interruptores tienen como objetivo impedir que el usuario accione el horno cuando la
puerta está abierta; por lo tanto, si elimina la
protección que brindan, se expone usted y expone a su cliente a recibir una carga elevada y
desagradable de radiación de microondas que
puede provocar daños serios e irreversibles.
Si recibe un horno que emplee interruptores
de tipo especial imposibles de conseguir en su
localidad, es preferible lo devuelva de inmediato al cliente; nunca intente “truquear” el aparato
para que funcione sin la protección de los interruptores.
Prueba de los interruptores térmicos
Si los interruptores de seguridad están en buenas condiciones y trabajan correctamente, podremos notar –como se observa en la figura 1-
ELECTRONICA y servicio
Figura 2
que en serie con ellos, y antes de llegar al
embobinado primario del transformador de alto
voltaje, aparecen dos o más interruptores de tipo
térmico (figura 2); la función de éstos es sensar
constantemente la temperatura de distintas partes del horno (de forma típica, el magnetrón, la
guía de ondas y la cavidad de los alimentos); si
alguno de ellos sufre de sobrecalentamiento, el
interruptor se abrirá y, en consecuencia, el horno será desactivado.
Para probar si estos elementos son la causa
de que el horno no caliente, simplemente mida
la impedancia entre sus terminales (recuerde
desconectar el horno de la línea de AC); cuando
el dispositivo está a temperatura ambiente, debe
marcar continuidad; de lo contrario tendremos
un interruptor térmico abierto, al que será necesario reemplazar. En estos interruptores se aplica exactamente la misma recomendación que
en el caso anterior: NUNCA OMITA LA PROTECCION QUE PROPORCIONAN ESTOS ELEMENTOS; si lo hace, puede provocar sobrecalentamiento en alguna pieza del horno y la
destrucción de sus partes fundamentales (por
ejemplo, el magnetrón).
ELECTRONICA y servicio
Prueba del relevador de potencia
y encendido
Para controlar el encendido del horno y la potencia de cocción, se emplea uno o dos relevadores (vea nuevamente la figura 1); su función
es dejar pasar o interrumpir la energía eléctrica
hasta el transformador de alto voltaje (y por consecuencia al magnetrón). Aquí conviene recordar que un horno de microondas no puede funcionar a fracciones de su potencia nominal, sino
que siempre trabaja a plena potencia.
El grado de calentamiento en estos hornos se
controla mediante la aplicación de un ciclo de
“encendido-apagado” al magnetrón; esto requiere un cálculo preciso de los tiempos de operación y de apagado, por lo que el sistema de control debe poseer un mecanismo para encender y
apagar al magnetrón; y aunque normalmente
esta tarea es realizada por uno o dos relevadores
de potencia, algunos fabricantes incorporan
triacs como elemento controlador.
Aquí encontramos la primera dificultad al realizar las pruebas, ya que resulta imposible probar la operación de un relevador sin que el apa-
43
rato esté energizado. Cuando sospeche que los
relevadores no están funcionando adecuadamente, desconecte el horno de microondas, aplique a la placa de control una alimentación de
AC externa y dé las órdenes pertinentes para que
el aparato inicie su funcionamiento. En ese momento, la resistencia entre las terminales del
relevador deberá caer a un valor cercano a cero;
en caso contrario, trate de limpiar los contactos
del relevador (un caso muy común de falla en
hornos, es que estos contactos se han carbonizado o ensuciado; así que una buena limpieza
garantiza que volverán a operar correctamente). Si el problema persiste, lo mejor es cambiar
el relevador.
será descargado inofensivamente a tierra, y
podrá efectuar mediciones sin peligro de descargas (figura 3).
Figura 3
Prueba del transformador de alto voltaje
Si todos los elementos que se interponen entre
la línea de AC y el primario del transformador ya
han sido verificados y aún no se descubre la causa de la falla, es el momento de verificar los elementos involucrados directamente en la operación del magnetrón: el transformador de alto
voltaje, el condensador de alto voltaje, el diodo
rectificador y el magnetrón mismo.
Probar si el transformador de alto voltaje está
funcionando adecuadamente, resulta más difícil
de lo que parece; tenga en cuenta que este elemento produce a su salida una tensión de dimensiones considerables (más de 3000 voltios
de forma típica). Así que, a menos que cuente
con un medidor especial para este tipo de voltajes, lo que conviene es no tratar siquiera de
medir dicho valor; sin embargo, sí puede hacer
algunas pruebas estáticas para saber de forma muy
aproximada si el transformador funciona o no:
1) Lo primero es desconectar el horno de la alimentación de AC y dejarlo reposar un par de
minutos.
2) Luego descargue el condensador de alto voltaje. Para ello, basta con que consiga un cable grueso, que ponga un extremo en contacto con el chasis del aparato y que toque con
el otro las dos terminales que salen del condensador; entonces cualquier vestigio de alto
voltaje que hubiera guardado este elemento
44
Corto
Diodo
Capacitor de alto voltaje
3) Mida la resistencia de los embobinados primario y secundarios del transformador. En el
extremo primario se tendrá un valor muy bajo,
mientras que en el secundario habrá uno extremadamente pequeño (correspondiente al
embobinado que alimenta al filamento dentro del magnetrón) y otro de valor apreciable
(el embobinado donde se produce el alto voltaje, figura 4). Si las tres mediciones están
correctas, podremos asumir que el transformador está en buenas condiciones; pero si
alguna marca un circuito abierto, significa que
tenemos un transformador dañado. Hay que
reemplazarlo forzosamente, porque no conviene intentar rebobinarlo (los resultados no
suelen ser satisfactorios).
Prueba del diodo rectificador
Para probar si el diodo rectificador está en buen
estado, se sigue el mismo procedimiento que
para probar cualquier otro diodo, con una sal-
ELECTRONICA y servicio
Escala
0Ω-1Ω
RX1
Figura 4
Terminales del
embobinado
que alimenta
al filamento
Terminales del
embobinado
secundario
Escala
0Ω-1Ω
RX1
Terminales del
embobinado
primario
80Ω-120Ω
05-008
vedad: como los dispositivos de este tipo están
diseñados para trabajar con muy altos voltajes,
tienen un voltaje de caída muy superior a los 0.7
voltios a que estamos acostumbrados. De hecho,
pruebas experimentales indican que para poder
medir adecuadamente la operación de estos
diodos, debemos utilizar un multímetro que esté
alimentado por una fuente de más de 6V, y utilizando la escala más elevada de ohms con la que
cuente.
Si se cumplen ambas condiciones, al medir
la resistencia del diodo en directa marcará un
valor bajo; y al medirla en inversa, marcará infinito (a menos que tenga conectado en paralelo
una resistencia de descarga, con lo cual medirá
el valor de dicha resistencia). Si en ambos sentidos se mide un valor bajo, es síntoma de que
hay un diodo en corto; si en ambos sentidos se
mide infinito, quiere decir que un diodo está
abierto (figura 5). Aquí es cuando resulta importante el aspecto de la alimentación del
multímetro, ya que algunos aparatos alimentados por dos pilas de 1.5V marcan infinito en
ambos sentidos a pesar de que el diodo esté en
buenas condiciones.
Figura 5
Prueba del condensador de alto voltaje
La prueba del condensador de alto voltaje es muy
similar a las que llevamos a cabo con los
condensadores convencionales:
Escala más
alta en ohms
Nota: El óhmetro debe tener mínimo
una batería de 6 Volts
Avance
Reversa
Varios cientos
de KΩ
∞Ω
ELECTRONICA y servicio
1) En primer lugar, desconecte el aparato de la
línea de AC.
2) Descargue el condensador (siga el procedimiento ya citado) y utilice el multímetro en la
escala más alta de ohms para medir la impedancia entre terminales. Como en cualquier
condensador, al principio marcará un valor
pequeño; pero éste irá creciendo poco a poco,
hasta que al cabo de pocos segundos la lec-
45
Figura 6
Escala
más alta
en ohms
∞Ω
Capacitor de
alto voltaje
Escala
más alta
en ohms
tura llegue casi a infinito. Si tal es el caso,
puede considerar que el condensador está en
buen estado (figura 6).
3) Sólo como precaución adicional, mida la resistencia entre ambas terminales del condensador y el bote metálico externo; en ambos
casos debe medir un valor de infinito. Si no
se cumplen estas condiciones, significa que
el condensador tiene un corto interno; hay que
reemplazarlo.
Prueba del magnetrón
Aunque aparentemente debería ser muy sencillo probar la operación de este elemento, la ver-
dad es que lo único que podemos hacer es medir la resistencia de su filamento (debe tener un
valor de alrededor de 1 ohm, figura 7). Si esto es
correcto, hay que poner a funcionar el aparato y
hacer una prueba dinámica que nos permita calcular la potencia que emite el dispositivo:
1) En un recipiente de vidrio coloque exactamente un litro de agua limpia a temperatura ambiente (alrededor de 20ºC). Agite el agua con
un termómetro y anote el valor de la temperatura.
2) Coloque el recipiente en el centro del plato
giratorio y haga que el horno funcione a toda
su potencia durante 63 segundos (no utilice
el reloj del aparato, sino un cronómetro externo).
3) Transcurrido ese lapso, saque el recipiente y
vuelva a agitar el agua con ayuda del termómetro; mida nuevamente la temperatura.
4) Reste el valor inicial (paso 1) al valor obtenido en el paso 3 y multiplique el resultado por
70 (si es que está usando un termómetro en
grados centígrados) o por 38.75 (si está usando un termómetro en grados Fahrenheit).
Entonces tendrá una buena aproximación del
valor de potencia que efectivamente está generando el magnetrón. La fórmula quedaría
como sigue:
Potencia del magnetrón = (Temp. final – Temp.
inicial) x 70 (ºC)
= (Temp. final – Temp. inicial) x 38.75 (ºF)
Figura 7
Antena
Terminal de
enfriamiento
Base de la antena
Escala
0Ω-1Ω
RX1
Cubículo del
magnetrón
FA
F
∞Ω
Escala más
alta en ohms
46
Terminales del
filamento
Consulte la hoja de datos del modelo específico, y vea si está dentro de lo esperado (es aceptable un rango de ± 10%). Pero si la potencia está
inusualmente baja, es muy posible que nos estemos enfrentando a un magnetrón dañado; lo
único que nos queda es reemplazarlo.
Como ha podido apreciar, aunque la prueba
de todos y cada uno de los elementos relacionados con la operación del magnetrón parece larga y tediosa, en realidad puede hacerse en pocos minutos; pero lo más importante es que
siempre nos permitirá detectar y corregir de forma casi inequívoca el punto de falla.
ELECTRONICA y servicio
SERVICIO A
REPRODUCTORES DE
AUDIOCASETES
MODERNOS
Primera de dos partes
Alvaro Vázquez Almazán
Introducción
El servicio de reparación de un
reproductor de audiocasetes puede
dividirse en dos partes: la electrónica
y la mecánica. En esta primera parte
del artículo abordaremos el tema de
la sección electrónica, y dejaremos
para el próximo número la sección
mecánica.
ELECTRONICA y servicio
Como seguramente es de su conocimiento, la
sección electrónica de un reproductor de audiocasetes se subdivide en un proceso de grabación y
en un proceso de reproducción. Dar mantenimiento correcto a estos sistemas, requiere contar con
los fundamentos teóricos suficientes para resolver el problema de una forma práctica y sencilla; con este propósito, primero veremos el proceso a que es sometida la señal de audio durante
la grabación y luego durante la reproducción.
47
Proceso de grabación
Grabación en cinta magnética
Esta operación se basa en el fenómeno de la
histéresis magnética que experimentan las sustancias ferromagnéticas. Con el siguiente ejemplo, expliquemos brevemente tal fenómeno.
Vamos a suponer que a un material ferromagnético le enrollamos un alambre de muchas espiras, y que en los extremos de este último aplicamos un voltaje para hacer circular una corriente
eléctrica (misma que se mantendría aumentando progresivamente en su valor); como resultado, notaríamos que en el material se induce una
“tensión” magnética V producida por la fuerza
magnetizante H, que es directamente proporcional a la corriente que circula por el alambre.
A medida que aumente la corriente que circula por la bobina, aumentará la fuerza H (y con
ésta, la inducción V). Cualquier variación de H
desde un valor de 0 (cero) hasta un valor máximo H, provocaría una variación de V. Si H aumenta al llegar al punto m, V crecerá sólo en
pequeñas proporciones; entonces se dice que el
material ferromagnético ha alcanzado la saturación magnética.
Si se aplicara la corriente eléctrica en sentido
inverso, la curva obtenida tendría la misma forma que la anterior aunque también sería opuesta.
Curva de histéresis de un material ferromagnético
V
Curva normal
-H
H
-V
48
Figura 1
Si al llegar al punto m reducimos la fuerza
magnetizante H, el flujo o inducción V no seguirá la curva anterior; lo que sucede es que cuando H llega a cero, el flujo V adquiere un determinado valor al que se le denomina “magnetismo
remanente”.
Cuando aplicamos una fuerza magnetizante
en sentido opuesto a la arriba descrita, la inducción V disminuye hasta hacerse cero. La fuerza
magnetizante necesaria para eliminar el campo
magnético V, se llama “fuerza coercitiva”.
En caso de seguir aumentando el valor de H
hasta saturar nuevamente al material ferromagnético pero en sentido inverso, y luego completar el proceso mediante otra reducción del valor
de H, se habrá cumplido el ciclo de histéresis de
un material magnético (figura 1).
La cabeza magnética
Las cabezas magnéticas son dispositivos transductores, capaces de transformar el campo magnético en una señal eléctrica y viceversa. Tal
como sabemos, dicho campo se encuentra contenido en una cinta cuya base -de papel o plástico- está revestida con una emulsión magnética.
Estas cabezas pueden clasificarse en tres grandes grupos:
a) Cabezas grabadoras. Son transductores que
convierten las señales eléctricas que reciben,
en variaciones magnéticas que pueden transmitirse a un medio magnetizable (la cinta
magnética).
b) Cabezas reproductoras. Son transductores que
convierten las variaciones magnéticas en variaciones eléctricas.
c) Cabezas de borrado. Al igual que las dos anteriores, es un elemento transductor; su función es borrar la información contenida en la
cinta.
Una cabeza de grabación o reproducción es una
bobina devanada sobre un núcleo que tiene la
forma de dos letras “C” puestas frente a frente,
con lo cual se integra un anillo con sus entrehierros diametralmente opuestos entre sí (a los
que se conoce como “entrehierro frontal” y
“entrehierro posterior”). El entrehierro se relle-
ELECTRONICA y servicio
Figura 2
A
Corriente
oscilante
Entrehierro
Embobinado
Magnetismo
remanente en la cinta
(información grabada)
Líneas de flujo
magnético
inducido
Cinta magnética
B
Partículas magnéticas desordenadas
N
S
N
S
N
N
N
S
S N
S
S
N
N
S
N
Partículas magnéticas ordenadas
S
N
S
na con material no magnético (por ejemplo, plástico y papel), mismo que sirve para separar los
dos polos (figura 2).
Para grabar la información de audio, la cinta
magnética se acerca al entrehierro de modo que
las líneas de flujo magnético tengan un camino
fácil, pues esta última viene recubierta con óxidos ferromagnéticos.
Para entender mejor lo que acabamos de decir, hagamos una analogía con resistencias. El
flujo magnético estará representado por una
corriente eléctrica, y las reluctancias tendrán sus
equivalentes en las resistencias. La alta resis-
N
I
3R
N
N
S
S
N
S
N
N
S
S
S
N
S
tencia del entrehierro quedará en paralelo con
la baja resistencia de la cinta (figura 3). Como
puede advertir, la mayor parte de la corriente
pasará por la cinta; la razón es que este camino
ofrece menos resistencia.
Figura 4
Para lograr la característica lineal entre la información
de audio y la señal grabada en la cinta, se le agrega a
la cabeza una corriente de polarización.
V
Punto de
polarización
Figura 3
N
S
S
Zona
lineal
H
1R
ELECTRONICA y servicio
49
Polarización
La portadora de polarización se encarga de hacer que el núcleo de ferrita de la cabeza grabadora trabaje en su zona lineal en cuanto se refiere a sus características de imantación. Esto
puede lograrse si se agrega a la señal de audio
una corriente de polarización continua, de modo
que la cabeza de grabación trabaje en la zona
lineal (figura 4).
Al analizar con cuidado esta figura, descubriremos que la mitad de la curva se desaprovecha. Para aprovechar los dos tramos lineales, es
preciso utilizar una señal de polarización de corriente alterna que es sumada a la información
que se desea grabar en la cinta magnética (figura 5).
En resumen, la corriente de polarización aplicada a la cabeza grabadora tiene tres importantes características:
a) No es un proceso de modulación, sino el resultado de sumarla con la señal que va a
grabarse.
b) Su amplitud depende de la curva de histéresis
de la cinta; debe ser lo suficientemente grande, para alcanzar de centro a centro las zonas lineales de la curva.
La polarización mediante una señal de corriente alterna,
permite utilizar los dos tramos de la curva de histéresis.
V
H
Figura 5
c) Aunque su frecuencia no es crítica, tiene que
ser por lo menos 3.5 veces mayor que la frecuencia más alta que se desee grabar.
Descripción de etapas
En la figura 6 se presenta un diagrama a bloques de la sección de grabación de un tocacintas
moderno, en donde se puede observar el cami-
Diagrama a bloques del proceso de grabación
Teclado
Controlador
del motor
M
_
Microcontrolador
Sensores
Auxiliar
Solenoides
C.D.
Oscilador de
portadora de
polarización
Sintonizador
Interruptor de
grabación
Selector de
funciones
Tocacintas
Hacia la etapa
de audio
Cabeza de
borrado
Cabeza de
Grabación
Amplificador de
grabación
Figura 6
50
ELECTRONICA y servicio
no que sigue la señal de audio en su proceso
para llegar a la cabeza de grabación y, finalmente, a la cinta.
Todo empieza cuando el usuario le indica al
microcontrolador -a través del panel frontal o
del control remoto- que quiere utilizar la sección de tocacintas. El microcontrolador recibe
la información y la procesa, para entonces enviar señales de control a los circuitos respectivos del tocacintas y así ponerlos en estado de
espera.
El microcontrolador también recibe señales
de los sensores de casete, tipo de cinta y grabación, para saber si puede o no activar el motor.
Cuando determina que todas las condiciones de
operación se cumplen, sólo necesita recibir las
órdenes del usuario (grabación, reproducción,
avance rápido, rebobinado) para activar a los solenoides y, por supuesto, al motor; es así como éste
empieza a recorrer la cinta y da inicio a -por
ejemplo- la grabación; para ello, el microcontrolador envía un pulso a un interruptor para indicarle que debe alimentar al circuito oscilador de
la portadora de polarización (con el objeto de
que este último genere su señal y la aplique tanto a la cabeza de borrado como a la de grabación).
El propósito de la cabeza de borrado es preparar la cinta para el momento de la grabación,
independientemente de que la cinta haya sido
grabada antes o no.
Por otra parte, la cabeza de grabación también recibe la señal de audio proveniente del
amplificador de baja potencia; a su vez, éste recibe la señal del selector de funciones.
Cuando la cabeza de grabación recibe las señales de polarización y de audio, las convierte en
variaciones magnéticas que se aplican a la cinta.
Proceso de reproducción
En la figura 7 vemos el camino que sigue la señal en su proceso de reproducción. Vemos que
el microcontrolador envía una señal de control
al interruptor de grabación, a fin de que éste
“sepa” que debe suspender la alimentación al
circuito generador de portadora, pues ya no se
desea grabar la cinta sino reproducirla. Por lo
tanto, la señal se toma ahora de la cinta y, de
simple información magnética, pasa a ser una
señal eléctrica a través de la cabeza de reproducción; esta señal eléctrica atraviesa un amplificador, para adquirir el nivel adecuado y así
hacerse manejable; además, se le retira la señal
de polarización.
Luego la señal pasa por un circuito de ecualización (Dolby), donde se elimina en lo posible el
Diagrama a bloques del proceso de reproducción
Figura 7
Teclado
Controlador
del motor
M
_
Microcontrolador
Sensores
Solenoides
Auxiliar
C.D.
Cabeza
reproductora
Amplificador
de señal de cabezas
Sistema
reductor de ruidos
Selector de
funciones
Hacia la etapa
de audio
Sintonizador
ELECTRONICA y servicio
51
Figura 8
Verifique la señal del control del transistor que trabaja como interruptor.
A
8
G
5
6
S Q352
4
5
3
4
3
Q353, 354 Q355,356
PB/REC SW EQ SW
C451
220P SFR452
47K
C452
220P
Q451 ISS131
ADJ.
{
C455
1000P
C456
47/25
Q454
2SA1015GR
BIAS BEAT SW
REC / PB
FREQ.
RESPONSE
ADJ.
1N4148M
D452
L451
BIAS
OSC
Q451
2SC3331T
C345
0.022
SER451
SER452
R462 10K
R464
220
CRO2 7.0V
LH
6.4V
C463
8200P
RELAY - 2 C . B
85KH z
CrO2 AC 22V
LH AC 20V
Q
R451
1M
AZIMUHT
Q358
SER451 47K
R453
2.7K
R460
2.7K
R456
18K
R452
4.7K
R455
8.2
1
R
Q356
C453
1000P
1
2/2
Q357, 358 DECK PB. SELECT
EH
2
2
Q354
3
2
LHT2
0/9.5
PB SENS. ADJ.
4
C458
2700 S
CH
PD 5.5V
REC 4.9V
7
6
L
{
D
R461
4.7K
C459
2700
DECK 2
RPEH
CH
C457
0.01 S
R
+
Q456
DTC143XS
R
R457
18K
C460
2700
R465
12K
Q452 2SC3331T
BIAS
SW
S
Q451, 452 BIAS OSC
L451
BIAS FREQ. ADJ.
Q353, 354 Q355,356
PB/REC SW EQ SW
B
{
CRO2 7.0V
LH
6.4V
Si no existe señal de polarización,
sospeche de un transformador defectuoso.
R462 10K
R464
220
1N4148M
R455
8.2
C456
47/25
Q454
2SA1015GR
BIAS BEAT SW
R453
2.7K
R460
2.7K
R456
18K
R452
4.7K
R461
4.7K
C459
2700
C457
0.01 S
Q451
2SC3331T
C463
8200P
Q451 ISS131
C458
2700 S
D452
L451
BIAS
OSC
+
R457
18K
R465
12K
Q452 2SC3331T
Q456
R DTC143XS
C460
2700
S
BIAS
SW
Q451, 452 BIAS OSC
L451
BIAS FREQ. ADJ.
52
ELECTRONICA y servicio
Localización de fallas
ruido de fondo (el llamado “hiss“). Después de
este circuito, la señal es enviada hacia el selector
de funciones; y desde ahí es enviada a la etapa
de amplificación, para que adquiera el nivel adecuado con el que será posible llevarla hasta las
bocinas.
R
C502
10/50 R502
470
+
R501
470
R503
2.2K
C503
1200P
REC
IN
GND
PBIN
PBIN
VREF
5
5.5V
1 . 5V
5.6V
C516
0.22/50
5 . 6V
11.3V/0.1V
+
8
5 . 5V
5.5V
9
7
6
REC
/ PB
PBOUT PBOUT
REC
OUT
ON
/ OFF
5.6V
R512
18K
REC
IN
VCC
TP6
(RCH)
3 4
+
5.5V
C504 1200P
16 15 14 13 12 11 10
2
1.3V
+
C501
10/50
1
R509
470
5.5V
L
C506 1/50
5.6V
TP6
(LCH)
R507
4.7K
C515
0.22/50
R504
2.2K
R505
100
+
C505 C507
1/50 1000P
+
C517
+R506 0.47 / 50
100 +
C508
1000P
C509
470/6.3
5.5V
+
C518
0.47 / 50
+
C355 47/25
10.9V
El procedimiento de localización de fallas en
la sección electrónica de un tocacintas, se divide en tres partes:
L
R
IC501 HA 12134A
DOLBY
L
1
2
G
3
R573
47K
C571
0.033
R576
18K
R
SFR571 10K
R571
100K
R572 100K
R578
22K
s
R575
15K
C570
0.033
s
R574
47K
R625
100K
R577
22K
R626
100K
+
6 -
5
2
3
C572
0.018
2/2
8
7
1
4 L + 12
VOCAL
FADER
IC571NJM4558L
1/2
Cuando el amplificador de grabación
no está alimentado o ha sufrido
daños, no hay señal de audio en la
cabeza de grabación.
Figura 9
ELECTRONICA y servicio
53
Figura 10
Verifique que la señal proveniente de las cabezas reproductoras
entre y salga del amplificador de cabezas.
R311
8.2K
3
2
+
CH
8
R454
47K
D
G
5
6
S Q352
3
4
1
1
R375
47K
R
R361 802K
25A933S
LHT2
0/9.5
2
2/2
R
Q356
Q354
Q358
Q357, 358 DECK PB. SELECT
SER451 47K
Q353, 354 Q355,356
PB/REC SW EQ SW
C451
220P
EH
2
R359
390K
PB SENS. ADJ.
4
3
3
2
560
C353 270P
PD 5.5V
REC 4.9V
7
5
C357 S
0.0082
7
Q353
25A933SR
6
4
8
1/2
R367 4.7K
R351 100K
C351
150P
Q353
Q355 DTC44ES
5.6V
5
6
R373 47K
C362 0.01
R355
47
R353
100K
PIN351
CON351
EQ AMP
IC351 NJM206850
9
Q351, 352
REC, SW
Q351
25K246BL
RELAY - 1 C . B
L
Q304
R369
6.8K
Q302
C361 0.01
P
R462 10K
R464
220
{
CRO2 7.0V
LH
6.4V
1N4148M
C345
0.022
SER451
SER452
REC/PB
FREQ.
RESPONSE
ADJ.
54
C455
1000P
Q454
2SA1015GR
BIAS BEAT SW
C456
47/25
R453
2.7K
R460
2.7K
R456
18K
R452
4.7K
R461
4.7K
C459
2700
R455
8.2
C463
8200P
RELAY - 2 C . B
85KH z
CrO2 AC 22V
LH AC 20V
Q
C457
0.01 S
ADJ.
Q451
2SC3331T
C453
1000P
AZIMUHT
L451
BIAS
OSC
C458
2700 S
D452
C452 SFR452
220P 47K
Q451 ISS131
R451
1M
R
R
R
ADJ.
DECK 2
RPEH
CH
C314
47/25
8
7 -
1
C313 Q.022
AZIMUHT
LHI
6 +
2/2
1
Q303
SFR351 1K
2
R321 22K
Q301
R357 220K
CH
R307
4.7K
R
S C311 0.015
PB.AMP
L
X4
R330 6.8K
R
144ES
R323 100K
DTC
R309
22K
S C305
SFR301
1K
R305
390K
R371
3
R325, 390K
CON301
3 -
0.0082
CH
R303,220K
R
C303 180p
DECK 1
PH
PIN 301
R301
47
9
+
5
2
1/2
0.1/11.5V
4
R313
6.8K
C310 0.01
5.7
C309 0.01
+
R457
18K
R465
12K
R
C460
2700
S
Q452 2SC3331T
Q451, 452 BIAS OSC
ELECTRONICA y servicio
Si no existe audio del tocacintas, sospeche de
un circuito selector de funciones defectuoso.
15
14
12
FUNCION
SELECTOR
R613 100
AUX
R663 15k
R633
12K
11
PHONO L
F-B
TUN
13
16
9
7 2.6V
6
8
4
2
5
1
3
PHONO
AUX
CD
R634
12K
R664 15K
+
TUN
R612 47K
10
FUNC-LCH
IC604
GD4052B
10.6V
C628 4.7/50
R611 47K
F-A
MUTE
R
L
R
Figura 11
1. Sección de grabación.
2. Sección de reproducción.
Cuando un tocacintas tenga un problema en la
sección de grabación, verifique que el interruptor de grabación-reproducción alimente al oscilador de polarización (figura 8A). También asegúrese de que este último se encuentre trabajando
correctamente; de no ser así, resultará imposible
grabar información en la cinta (figura 8B).
Si el oscilador de polarización funciona adecuadamente, verifique que la señal de audio llegue a la cabeza de grabación mezclada con la
señal de polarización; si la señal de audio no
hace esto, revise el camino que sigue desde el
selector de funciones y su paso por el amplificador de grabación (figura 9).
Una vez comprobado que la señal (polarización + audio) llega a la cabeza de grabación,
verifique la continuidad en ésta.
En caso de que no exista audio en reproducción,
será necesario asegurarse de que la señal correspondiente esté presente en la entrada y en
la salida del amplificador de cabezas (figura 10).
Verifique que esta señal entre y salga del circuito reductor de ruidos (Dolby) y del selector de
funciones (figura 11).
Si en determinado momento la señal entra a
un circuito pero no sale de él, antes de pensar
en la sustitución del elemento activo -transistor
o circuito integrado- compruebe que éste sea correctamente alimentado.
ELECTRONICA y servicio
3. Sección de control
En esta sección es importante verificar que los
sensores estén perfectamente limpios (figura
12A); si no es así, enviarán señales erróneas al
55
A
R543
47K
R542
47K
R541
47K
47K
R540
R539
47K
R538
47K
R537
47K
Si los sensores están dañados o sucios,
el microcontrolador no mandará la orden de arranque al motor
CON501
10
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
RE 3
IC1
DN6851
SOL1
9
DECK - 1 C . B
AUTO
STOP AMP
SER1
TAPE SPEED ADJ.
DECK - 2 C . B
O
R3
8.7K
3.9K
IC1
SW5
(CST)
SW4
(Cr02)
SW3
(REC A)
SW6
(STOP)
SER1
3.3K
R2
SW6
(STOP)
N
Q1
25A9335
S
SW5
(CST)
TAPE
SPEED
SELECTOR
R1
100K
N
SW1
(REC B)
SW4
(C.02)
CON502
PIN 502
PIN
501
CAM1
8
CAM2
7
7
SOL2
6
6
2
IC1DN6851
5
5
DN0
4
4
AUTO
3
3
CST2
2
2
MOTOR
1
1
LH2
7
RE 4
6
AUTO
5
DN0
4
CST1
3
LHI
2
MOTOR
1
H L
M5
(DRIVE MOTOR)
SOL2
CAM2
2
IC1DN6851
AUTO
DN0
CST2
B
MOTOR
M
PIN 502
TAPE
SPEED
SELECTOR
R1
100K
Q1
25A9335
N
S
SER1
3.3K
R2
R3
8.7K
3.9K
IC1
AUTO
STOP AMP
SW6
(STOP)
SER1
TAPE SPEED ADJ.
Si el motor gira a una
velocidad errónea,
verifique el circuito
controlador de velocidad.
H L
M
M5
(DRIVE MOTOR)
Figura 12
56
ELECTRONICA y servicio
Figura 13
Si el motor no gira, verifique el controlador del motor
Q500
DTA124EK
Q500,503
MOTOR
DRIVE
MOTOR
Q502
Q501
SOL2
SOL1
DRIVE
DRIVE
SOL2
SOL1
R531
2.2K
R
R533
2.2K
Q501
Q503
25A952K
R534
10K
Q502
R532
10K
C513
0.1
25A952K
C508
100/16
25C3266GR
D501
155181
microcontrolador y entonces éste no podrá enviar las órdenes correspondientes a los distintos
circuitos del tocacintas.
Si el motor no gira, revise que el microcontrolador envíe la orden hacia el controlador del
motor y que éste, a su vez, alimente al propio
motor (figura 13).
Cuando el motor gire fuera de lo normal, más
lenta o más rápidamente, verifíquese el estado
de la resistencia variable que se encarga de controlar su velocidad; es una pieza que podría estar desajustada o abierta (figura 12B).
Situación aparte es la de los motores que se
ajustan de manera interna, por lo que no queda
más remedio que sustituirlos cuando empiezan
a fallar (figura 14).
Si el sistema no realiza las funciones de avance rápido o de rebobinado, asegúrese de que el
microcontrolador envíe los pulsos necesarios a
los solenoides. También verifique el estado de
éstos, midiendo su impedancia (alrededor de 20
ELECTRONICA y servicio
Figura 14
Motor
Orificio para
ajuste de
velocidad
del motor
a 30 ohms); cualquier abertura o alteración en
los mismos, constituye un impedimento para la
ejecución de dichas funciones.
Concluye en el próximo número
57
DISPOSITIVOS
SENSORES EN
VIDEOGRABADORAS
Carlos García Quiroz
El sistema de control
En este artículo dirigido a quien
inicia sus estudios sobre
videograbadoras, explicaremos cómo
trabajan los distintos sensores que se
requieren en la operación de dichas
máquinas. Concluiremos el tema con
algunas recomendaciones sencillas,
relacionadas con el servicio a tales
dispositivos.
58
Actualmente, las videograbadoras centralizan su
sistema de control en un circuito integrado (genéricamente llamado microprocesador); este dispositivo totalmente electrónico ha desplazado a
los sistemas mecánicos que empleaban las primeras videograbadoras, principalmente aquellas
que utilizaban teclas en sus funciones de operación.
Como el nombre lo indica, por medio del sistema de control se monitorean y se controlan
todas las funciones de la videograbadora (figura
1). Para ello, emite todas las órdenes y recibe e
interpreta toda la información que ingresa en la
videograbadora por medio del control remoto,
interruptores o sensores; y es así como hace funcionar ciertos sistemas y dispositivos en una secuencia requerida (figura 2).
ELECTRONICA y servicio
Circuitos
del servo
Interruptores
de carga y
descarga
Temporizador
automático
de grabación
Botones de
función de
panel frontal
Sintonizador
Figura 1
El sistema de control y su diagrama a bloques
Motor de
carga de cinta
Sistema
de
control
Luces de
indicación
panel frontal
Interruptores
del
mecanismo
Control
ON/OFF
Control de
motores de
carretes
Comandos de
transmisor de
control remoto
Sensores
de autostop
Cabe señalar que, en algunos microprocesadores, puede ser necesario expandir la capacidad de entrada y salida del sistema, agregando
etapas que cumplen la función de expansores
de entrada y salida (I/O = Input/Output), donde
se involucra generalmente la función de varios
sensores (figura 3).
radioeléctrica, presión, etc.) produce una señal
eléctrica útil para fines de medida, de control o
de recopilación de información (figura 4). En el
caso de las videograbadoras, estos sensores
constituyen circuitos auxiliares que le indican al
sistema de control si la operación mecánica se
realiza sin ningún contratiempo.
¿Que es un sensor?
Sensores de inicio y fin de
cinta (S end y T end)
Desde el punto de vista tecnológico, es un dispositivo que en respuesta a las variaciones de
una magnitud (luz, energía acústica, energía
La cinta magnética de un videocasete posee al
principio y al final un tramo transparente de
Motor A
Motor B
SW
SW
Circuito
lógico
Solenoide A
Solenoide B
SW
Detector
Lámparas
Detector
Syscon
Figura 2
ELECTRONICA y servicio
59
Figura 3
Expansores de entrada y de salida
Sensor de humedad
Sensor de rotación del tambor
Sensor fin de cinta
Botón de play
Clock
Botón de rewind
Botón de record
Datos
Controlde
sistemas
Datos
Llave de encendido
Expansor
I/O
Datos
Datos
Sensor rotación carretes
Botón de avance rápido
Parada de memoria
Sensor de seguridad de grabación
Botón de pausa
Fin de carga de la cinta
Comienzo de rotación del tambor
Selector REC´/PB
Control fuente
Control motor de carrete
poliéster. Esta parte de la cinta actúa conjuntamente con un circuito de protección que, en combinación con un diodo emisor de luz (led) de tipo
incandescente o infrarrojo y dos fototransistores,
detecta tanto el inicio como el final de la cinta
(figura 5).
Durante el proceso de reproducción normal
de una cinta, el diodo led (D001 en la figura 6)
emite una luz infrarroja que es controlada por el
transistor Q501; dependiendo de la señal de salida de la terminal 68 del microprocesador
(IC501) del sistema de control, el transistor se
coloca en ON para que el diodo emita luz y en
OFF para que no la emita. Por lo tanto, la luz del
led permanece bloqueada normalmente por la
cinta magnetizada, por lo que los fototransistores
Q001 y Q002 -que tienen la característica de ser
muy sensibles- también permanecen en OFF.
Cuando la cinta llega a su fin, la parte transparente permite el paso de la luz del diodo y alcanza al fototransistor Q001, que en ese momento cambia a ON, provocando que el movimiento
de la cinta se detenga. El proceso de detección
del inicio de cinta es similar, pero ahora se acti-
Figura 4
Dos tipos diferentes de sensores (fototransistores)
60
ELECTRONICA y servicio
Figura 5
Ubicación de los sensores de inicio y fin de cinta
LED
Casete
Sensor
S END
Sensor
T END
va el fototransistor Q002 ubicado en el lado derecho de la videograbadora (figura 6).
En la tabla 1 se muestran las características
de este sistema y sus modos o estados de cambios o conmutación.
Detector de rotación de los carretes
Los sensores de rotación se encuentran ubicados debajo de los portacarretes. Al girar los carretes, la luz del emisor pasa a través de una rue-
Figura 6
Circuito de control de una videograbadora SLV-X60 en su sección de sensores de inicio y fin de cinta.
IC 501
UN SW 5V
MD BOARD
R002
Q002 S Sensor
S END
Sensor
C002
D005
R007
2.6V
D001
5
6 +
7
3
CN02
57 S Sens
R008
2.4
R009
R010
UN SW5V
Q001
T Send
R001
R004
D004
T END
Sensor
R023
9
C001
IC002
(1/4)
+
8
CN001
13
56 T Sens
10
UN REG 17V
CN002
Lamp VCC
14
R533
+
C531
Bias voltage is applied so that
the comparator output becomes “L“
when there is not pulse input.
Q501
END LED
15
68 Lamp
R515
Aprox. 2 mseg
ELECTRONICA y servicio
61
Tabla 1
Modos de conmutación del sistema de detección de fin e inicio de cinta
Condicion de
movimiento de la cinta
IC501 PIN 57
(S SENS)
Corre normalmente
Fin de cinta
Inicio de cinta
No detecta
IC501 PIN 56
(T SENS)
Modo de conmutacion
Low (L)
Low (L)
Conmutacion del movimiento normal
Pulso
Low (L)
Retroceso de cinta (REWIND)
Low (L)
Pulso
La cinta corre en direccion normal hasta que no hay pulso
de entrada en el PIN 56 despues del paro (STOP)
Pulso
Pulso
Expulsion
Cinta, cinta rota
(Eject)
da dentada emitiendo así la señal FG (fre-cuency
generator). Esta señal genera a su vez seis pulsos
por cada giro que dé la rueda (figura 7).
Para corroborar que la frecuencia detectada
es la correcta, el microprocesador compara los
ciclos recibidos con una tabla grabada en su me-
Rueda dentada donde embonan los carretes y
su ubicación de el circuito IC501 de una videograbadora SLV-X60.
MD BOARD
UN SW 5V
R005
PH002
T REEL FG
1
4
R012
T REEL FG
D007
2
IC501
R011
R004
3
2
UN SW 5V
+
-
CN001
44 T-REEL
IC002
(1/4)
3
R013
1
C005
+
R014
UN SW 5V
R015
PH002
T REEL FG
1
4
T REEL FG
D006
2
12 + 14
IC002
13
(1/4)
R016
3
CN001
45 S-REEL
MTR12V
1
2
CN001
4V
PH001 or 002
Collector
0V
4V
IC501 44 or 45
0V
Figura 7
62
ELECTRONICA y servicio
Tiempo transcurrido en la detección de rotación de
los carretes (unidades:segundos)
Modo de
operacion
PB/REC
X1/-X1
X2/-X2
Normalmente el tambor genera doce pulsos
por cada giro. Cuando el intervalo del pulso de
la señal FG del tambor que entra en la terminal
61 del IC501 es mayor que 1.5 segundos, el microprocesador reconoce que la rotación es anormal y envía la orden de alto (figura 8).
CUE/REV FF/REW SLOW
LP
4
2
.2
.5
100
SP
1.3
.65
.2
.5
33
Tabla 2
Control del tambor para una acción rápida
El tambor mantiene su rotación aun cuando no
se esté reproduciendo o grabando una cinta, con
el fin de acortar el tiempo de acción cuando se
le ordene reproducción/grabación. Pero si es el
caso en que no recibe ninguna indicación, el
tambor se detiene transcurridos cinco minutos;
esto sucede ya sea después de haber cargado un
casete, de haber cambiado el modo de reproducción, grabación, retroceso o adelantado al modo
de alto, o bien, si después de haber encendido la
unidad no se realiza ninguna función.
moria y que cuenta con ciertos rangos de valores (tabla 2). Cuando el ciclo contado es más
grande que los valores establecidos en la tabla,
la base del carrete es colocada inmediatamente
en el modo de paro.
Cuando el movimiento de los carretes es detenido por este sensor, no conmuta a otros interruptores, sino sólo al interruptor de encendido,
y puede ser activado el interruptor de expulsión.
Los sensores de rotación, se incluyen con el
fin de detectar el caso de que una cinta llegue a
enredarse en el mecanismo e impedir que una u
otro se dañen.
Determinación del tamaño del
centro del carrete
Detección de rotación del tambor
Esta función es llevada a cabo por los mismos
sensores que controlan la rotación de los carretes; lo que cambia es la duración de los pulsos
en función de la cantidad de cinta que haya en
cada carrete, todo esto con el fin de controlar la
tensión de la misma durante su movimiento en
cualquier modo.
Para detectar que el tambor de cabezas gire a la
velocidad requerida (1800 rpm), la videograbadora cuenta con un sensor (CYL FG COIL) encargado de generar una señal pulsante por cada rotación.
Diagrama de un equipo SLV-X60 donde se ubican los sensores de detección de rotación del tambor
5V
CYL.FG(+)
IC004
IC501
18
+
5
19
CYL
FG
COIL
7
+
D505
17
19
61
DRUM
FG
20
CN001
CYL.FG(-)
IC501
protective diode
MD BOARD
MA BOARD
Figura 8
ELECTRONICA y servicio
63
Pulsos FG para la detección del tamaño del centro del carrete
2
1
4
3
5
6
I
S REEL
Ns
1
2
3
4
5
6
I
T REEL
Nt
Durante los modos de avance y retroceso rápido o alta velocidad en REW, el tamaño del centro del carrete es detectado en el modo de CUE/
REWIND, y entonces la cinta es colocada en el
modo de alta velocidad.
Una vez que el tamaño del centro del carrete
es detectado, sus datos son retenidos hasta que
el casete se expulsa. Estos datos son colocados
en modo de RESET cuando el conector de AC se
desconecta.
En la detección del tamaño del centro del carrete, el tiempo (Ns) requerido para generar seis
pulsos de FG en el carrete S y el tiempo (Nt) requerido para generar seis pulsos de FG en el carrete T, son contados bajo las condiciones de que
la cinta corra de una manera estable (figura 9).
Sensor de humedad
Otro de los sensores importantes que se incorporan en las videograbadoras, es el sensor de
humedad del equipo, ya que un exceso de agua
condensada puede provocar que la cinta se adhiera al tambor y se complique su funcionamiento normal.
Este sensor, que es un elemento resistivo, detecta el exceso de humedad y detiene el funcionamiento del equipo. En condiciones de operación
normal, la resistencia presenta una impedancia
elevada que, al incrementarse la humedad en el
mecanismo provoca que la impedancia disminuya y sea detectado por el microprocesador, el
cual, como medida de precaución, ordena el paro
y la expulsión de la cinta.
64
Figura 9
Por lo general, se permite un porcentaje de
entre el 10% y 75% de humedad ambiente.
Algunas recomendaciones
para el servicio
Para cerrar el artículo, haremos algunas recomendaciones muy sencillas relacionadas con el
servicio.
La mayor parte de los problemas del sistema
de control, son resultado de un ciclo que no fue
completado, por lo tanto, es esencial que todos
los sensores trabajen apropiadamente.
Si usted observa que la videograbadora funciona momentáneamente y enseguida se detiene, es muy probable que un sensor esté enviando la orden de paro, lo que podría significar dos
cosas:
1) Algún sensor ha detectado determinado desperfecto en el equipo y por ello manda a STOP
la máquina. En este caso, deberá verificar si
existe exceso de humedad o si todos los motores se mueven.
2) Si todo es correcto, es probable que algún
sensor está fallando, y hay que verificar entonces cuál de ellos tiene problemas. Al respecto, le recomendamos que cheque las señales que entran al sistema de control y que
analice si éstas tienen la forma y el nivel
adecuando; dicha medición la tiene que hacer rápidamente, antes de que la máquina se
vaya a paro.
ELECTRONICA y servicio
ELECTRONICA y servicio
65
DESCRIPCION
DEL SETUP
Leopoldo Parra Reynada
El Setup o configuración inicial es un
programa que se ejecuta cada vez que se
enciende la computadora. Esta aplicación
determina cómo trabaja el sistema, ya que un
Setup bien administrado optimiza el
rendimiento de una computadora, al permitir
una rápida operación y un acceso adecuado a
sus componentes; y al contrario, si
determinada máquina no tiene una
configuración de Setup correcta, por más
poderoso que sea el hardware que incluya,
trabajará lentamente o incluso podrá
presentar conflictos. En este artículo
explicaremos qué es el Setup, para qué sirven
las líneas de este programa y cómo optimizar
dicha configuración. El tema corresponde a
un capítulo del volumen TECNICAS
AVANZADAS de la obra REPARACION Y
ACTULIZACION DE LA PC, editado por Centro
Japonés de Información Electrónica.
66
¿Qué es el Setup?
En computadoras PC se conoce como Setup a
un programa por medio del cual hacemos una
configuración tanto en el nivel de hardware como
en el de software. Y es que aquí “avisamos“ al
sistema, por ejemplo, qué tipo de unidad de disquete posee, la estructura lógica del disco duro,
cuáles son los tiempos de acceso, los ciclos de
reloj, la activación y desactivación de bloques
enteros dentro del propio sistema, etc. Por ello,
es evidente la enorme importancia de este programa de configuración y lo fundamental que
resulta una buena administración de sus recursos para garantizar una operación sin complicaciones.
Expliquemos cuál es la posición específica que
guarda el Setup en el arranque de una computadora. Durante el proceso de encendido de una
ELECTRONICA y servicio
Cuando se enciende una computadora, el microprocesador recibe un pulso de inicialización, mismo que
arranca a la rutina de diagnóstico POST, a la lectura y comprobación del Setup y a la carga de las rutinas
básicas de entrada y salida (BIOS).
Pulso de reset
Figura 1
PC se suceden varios pasos bien establecidos (figura 1):
1) Lectura de la rutina POST de prueba inicial.
2) Lectura y comprobación del Setup para revisar la configuración inicial a nivel hardware
del sistema.
3) Búsqueda del sistema operativo, ya sea en el
disco duro o en la unidad de disquete.
4) Lectura de los archivos de arranque y configuración en el nivel de software, lo que finalmente presenta al usuario el ambiente de trabajo y deja a la máquina lista para trabajar
con las diversas aplicaciones.
La privilegiada posición del Setup, inmediatamente después de la rutina de autoprueba POST,
sirve para indicarle al BIOS las características que
tendrá la operación de la computadora. De he-
cho, el Setup interactúa de forma directa con la
rutina POST, ya que durante esta autoprueba inicial, la ROM-BIOS verifica la presencia de los elementos de hardware dados de alta en el Setup y
comprueba no sólo que estén conectados, sino
que también funcionen adecuadamente, por lo
menos aquellos que forman parte de la estructura básica de esta plataforma (figura 2).
Así mismo, el Setup indica a la ROM-BIOS aspectos importantes como la cantidad de memoria RAM instalada, el tipo de unidad de disquetes
que se está utilizando, la estructura y capacidad
de los discos duros, la fecha y la hora manejada
por el reloj de tiempo real, etc. Sin esta información, el sistema básico de entradas y salidas almacenado en la memoria ROM, no podría comunicarse adecuadamente con estos dispositivos, por
lo que se complicaría el manejo de los componentes conectados en la computadora.
ROM-BIOS
CMOS-RAM
.
.
(Consulta al Setup)
.
¿Existe unidad de disquete A?
Sí
(Consulta al Setup)
¿De que tipo y capacidades?
3 1/2" 1.44MB
Rutina
POST
Proceso de prueba de
la unidad de disquete
Para ejecutar la rutina POST,
la ROM-BIOS consulta
frecuentemente a la CMOS-RAM
a fin de conocer la configuración
del sistema, y poder probar así
sus distintos componentes.
(Consulta al Setup)
¿Existe disco duro?
Sí
¿Arquitectura interna?
Proceso de prueba
del disco duro
(Consulta al Setup)
2048 cilindros
16 cabezas
63 sectores
.
.
Figura 2
ELECTRONICA y servicio
67
Esto significa que dicha utilería necesita de
una manipulación cuidadosa por parte del fabricante, ensamblador o personal de servicio ya
que, de lo contrario, se pueden generar problemas que van desde una pérdida mínima en el
desempeño de la máquina, hasta computadoras
que se bloquean durante el arranque y que son
incapaces de realizar tarea alguna.
Por todo esto, un conocimiento adecuado de
los parámetros susceptibles de ser modificados
en el Setup, resulta básico para lograr la optimización de una PC.
Cómo entrar al Setup
Debido a que el Setup sólo se lee durante el
arranque, una vez que se ha ejecutado ya no se
puede modificar nada en su interior pues se corre el riesgo de afectar seriamente la integridad
de la computadora. Resulta obvio que para modificar los datos contenidos en este programa,
se tiene que entrar antes de que se lea su información. Por ello, el momento ideal para entrar
al Setup y hacer los cambios convenientes es
precisamente durante el arranque.
Si ha analizado cuidadosamente el proceso de
encendido de una computadora y ha observado
los mensajes que aparecen en la pantalla del
monitor, habrá notado que en casi todos los clones
ensamblados, prácticamente desde el inicio
(cuando se está haciendo el conteo de la memoria
RAM), aparece un letrero que dice algo similar a:
enfrenta a una máquina de marca de la cual no
conoce la forma de entrar al Setup, un método
que ha resultado muy efectivo para que el mismo sistema le indique la forma de acceder a esta
utilería es el de simplemente retirar el teclado
del sistema, y en al momento de arrancar la máquina aparecerá un mensaje de error indicando
que se debe entrar al Setup para corregir la falla
y muestra la tecla o teclas que se deben presionar.
Cabe aclarar que, como ejemplo, en este capítulo utilizaremos una tarjeta madre de quinta
generación con ROM-BIOS marca Award, la cual
presenta un Setup en modo texto. Sin embargo,
algunos fabricantes como AMI han incorporado
una interface gráfica que puede manejarse con
el ratón de modo similar a como trabaja Windows; pero las opciones que presentan ambas
interfaces son prácticamente idénticas, lo único
que varía es la forma de manejo. En este artículo sólo se describirán las líneas del Setup en
modo texto, de tal manera que cuando usted lo
“Press <DEL> if you want to run Setup“
Si en el momento en que está dicho mensaje en
la pantalla se presiona la tecla DEL (SUPR en
teclados en español), se puede acceder a la pantalla inicial del Setup, el cual, como puede ver
en la figura 3, presenta un menú inicial que ofrece varias opciones y niveles de configuración.
Este método para entrar al Setup se aplica en
BIOS de AMI y Award (los más utilizados entre
fabricantes de clones ensamblados); pero las
máquinas de marca suelen utilizar algunas combinaciones de teclas como CTRL + ALT + ESC en
el caso de las computadoras Acer, la tecla F10
en máquinas Compaq, etc. En todo caso, y si se
68
Figura 3
ELECTRONICA y servicio
requiera pueda extrapolar las explicaciones hacia el Setup gráfico.
Tomaremos como ejemplo un BIOS Award
incorporado en una tarjeta madre de quinta generación (tipo Pentium), con chipset Intel Tritón
TX (i430TX, el último chipset que desarrolló Intel
para máquinas con el Socket-7). Sólo se describirán con detalle aquellas líneas que sean comunes en prácticamente cualquier marca y modelo tanto de BIOS como de chipset.
Para entrar en cualquiera de las opciones que
presenta el menú inicial del Setup, basta con
utilizar las flechas de cursor. Con ellas traslade
la línea resaltada hasta la opción que quiera y
presione Enter. En ocasiones aparece una pantalla de advertencia previniendo al usuario que
cualquier modificación a esta configuración inicial puede provocar graves problemas en la operación de la máquina, incluso bloquearla. En
estos casos, presione nuevamente Enter y podrá acceder al nivel de configuración deseado.
Veamos estas opciones una por una.
cursor); por medio de las teclas PageUp-PageDown (AvPág-RePág en teclados en español),
introduzca el valor correcto. Notará que no puede modificar el dato del día de la semana en que
se encuentra; esto se debe a que el BIOS posee
una base de datos interna que le permite identificar el día correcto.
El segundo punto que podemos encontrar es
la arquitectura de disco o discos duros que estén instalados en el sistema. Algunas tarjetas
madre sólo traen posiciones para disco duro C:
y D:, mientras que sistemas más modernos
(como el mostrado), poseen directamente la opción de configurar los cuatro discos que normalmente podemos colocar en interface IDE (Primary
IDE master, Primary IDE slave, Secondary IDE
master y Secondary IDE slave). Puede notar que
en cada una de estas líneas hay ocho parámetros
a configurar: tipo (Type), tamaño (Size), cilindros
(Cyls) , cabezas (Head), precompensación
(Precomp), zona de aterrizaje (LandZ), sectores
(Sector) y modo (Mode). Veamos para qué sirve
cada uno de ellos:
Standard CMOS Setup
La línea Type
Los primeros parámetros corresponden a la fecha y hora que almacena el reloj de tiempo real.
Aquí es donde podemos modificar el día y la hora
para sincronizarla con la de nuestra localidad
(figura 4).
Siempre que desee modificar algún parámetro, lleve el punto resaltado hasta dicha opción
(se puede hacer por medio de las flechas de
Figura 4
ELECTRONICA y servicio
Define el tipo de disco que se está utilizando.
Casi todos los Setup poseen más de 40 tipos
predefinidos que van desde un disco pequeño
de 10 MB (casi siempre ocupando la posición 1),
hasta discos grandes de varios cientos de
megabytes; y hay una línea especial que indica
que no se posee un disco duro.
Si la unidad tiene una estructura interna que
coincide con cualquiera de los discos listados,
lo único por hacer será indicar dicho número en
la línea de Type, para que de forma automática
se llenen todos los demás parámetros. Anteriormente, el problema surgía cuando determinada
unidad no coincidía con ninguna de las listadas
en el Setup, en tal caso, lo que quedaba por hacer era elegir la más parecida, perdiendo algunos megabytes de la capacidad de almacenamiento.
Como dicha solución no resultaba satisfactoria, todos los fabricantes de Setup incorporaron
al final de la lista de discos estándar una posición a la que denominaron User (usuario). Por
medio de ella se podían introducir manualmen-
69
te los parámetros correspondientes a cilindros,
cabezas y sectores, con esos datos el Setup calculaba la capacidad total del disco.
También se podían configurar las líneas de
Precomp y LandZ, aunque en ocasiones se dejaban en blanco sin que ello afectara el desempeño del sistema.
Finalmente, en máquinas recientes, se ha incorporado una nueva opción denominada Auto
o detección automática. Con ella, cada vez que
arranca el sistema, busca en sus puertos IDE la
presencia de discos, en caso de encontrarlos los
configura de manera automática; de este modo,
el usuario no tiene que introducir ningún dato
adicional, ya que el mismo Setup llena los huecos dependiendo de la unidad de disco encontrada. Si su máquina posee un Setup con esta
opción, y su disco o discos son de tipo IDE, lo
más sencillo es colocarlo en Auto; ello ahorra el
problema de identificar el disco, extraer sus datos, introducirlos, etc.
La línea Size
Es aquí donde el Setup muestra la capacidad del
disco duro en megabytes, la cual calcula a partir
de los datos de cilindros, cabezas y sectores (recuerde que en cada sector podemos grabar hasta 512 bytes, así que la capacidad total se calcula multiplicando los tres parámetros mencionados
entre sí y luego por 512).
Conviene no perder de vista que, en la práctica, se habla de megabytes como si fueran dos
medidas distintas: 1 millón de bytes y 1 millón
48,576 bytes (2 elevado a la potencia 20). Esto
es pertinente considerarlo porque para el Setup,
un megabyte es igual a 1 millón 48,576 bytes; lo
que significa que por ejemplo, si tiene un disco
de 420 MB, al configurarlo, el Setup indicará que
el disco es de una capacidad de sólo 406 MB.
La diferencia de 14 MB se debe a la distinta
manera de medir los megabytes, por lo que es
normal que el tamaño mostrado por el Setup sea
ligeramente inferior al reportado por el fabricante
(si desea encontrar el tamaño efectivo en millones de bytes, simplemente multiplique el valor
obtenido en el Setup por 1.0486, y obtendrá el
valor especificado por el fabricante del disco
duro).
70
Las líneas Cyls, Head, Sector
Con estos tres parámetros, los más importantes
de un disco fijo, se le indica al Setup la arquitectura interna del disco duro para que la máquina
y el sistema operativo “conozcan“ la disposición
de celdillas donde se guardará la información.
Casi siempre basta con llenar estos puntos para
que la unidad quede correctamente configurada.
Las líneas Precomp y Landz
Estos parámetros se incorporaban en discos antiguos para optimizar la transferencia de datos
entre el CPU y el disco duro.
Dicha función se efectuaba por medio de una
precompensación en la escritura y el establecimiento de una “zona de aterrizaje“, para que
cada vez que se apagara la máquina, las cabezas pudieran desplazarse a un cilindro (el cual
no se utiliza para guardar datos). De este modo
se evitaba que cualquier daño ocasionado por el
contacto entre cabeza y plato, afectara alguna
información.
En discos modernos, estos parámetros ya no
son importantes, ya que en discos IDE, se deja
el punto Precomp en cero ó 65,545 y las unidades tienen prefijada de fábrica una zona de aterrizaje y un mecanismo de auto-aparcado, así
que se pueden dejar en blanco estos espacios
sin que ello afecte el desempeño del sistema.
La línea Mode
Este parámetro se introdujo recientemente en
tarjetas madre. Se refiere al tipo de control de
transferencia de datos entre el CPU y el disco
duro. Hay varios tipos de intercambio: el PIO1,
PIO2, PIO3 y PIO4 (recuerde que PIO son las siglas de Programmed Input Output, un método de
manejo de datos que permite un flujo de alta velocidad sin necesidad de recurrir a DMAs). También hay una opción de AUTO, que de forma automática detecta la manera ideal de comunicación
con el disco duro y la fija durante el arranque.
A continuación de las líneas donde se configuran los discos duros, se encuentra un par de
opciones donde se le indica al sistema qué tipos
de unidades de disquete se tienen instaladas
ELECTRONICA y servicio
como A y B. Todas las tarjetas madre tienen cuatro o cinco opciones de donde escoger: 5.25 pulgadas y 360 KB; 5.25 pulgadas y 1.2 MB; 3.5 pulgadas y 720 MB; 3.5 pulgadas y 1.44 MB y,
finalmente, 3.5 pulgadas y 2.88 MB. Obviamente, aquí se deberá escoger el tamaño y capacidad de sus unidades de disquete.
Debajo de estas líneas aparece una opción
donde se indica el tipo de monitor (tarjeta de video) que se está utilizando. Las opciones que
tiene prefijadas son: Monochrome, Color 40x25,
VGA/PGA/EGA, Color 80x25 y No installed. Aquí
deberá colocar el tipo de controladora de video
que se tenga instalada en el sistema en cuestión.
La última opción de usuario es la de Halt On.
En ella se indica al Setup detenerse en caso de
encontrar determinados errores durante el arranque: All errors (todos los errores); No Errors (ningún error); All But Keyboard (todos, menos el teclado); All But Diskette (todos menos unidad de
disquete) y All But Disk/Key (todos menos teclado y unidad de disquete). Para el servicio, conviene mantener esta línea en All Errors, aunque
hay ocasiones en que un teclado presenta problemas para ser reconocido durante el arranque,
lo mismo puede suceder con algunas unidades de
disquete, fuera de eso funciona perfectamente.
En tales casos, para evitar que el usuario se
alarme sin motivo, puede elegir alguna de las
líneas que impiden la detención del proceso de
arranque al detectar un error en estos elementos.
La opción que definitivamente debe evitar es la de
No Errors, ya que se podría no detectar problemas serios durante el encendido y la confiabilidad
de la computadora no estará garantizada.
Hay también un recuadro en el que se indica
la cantidad de memoria RAM instalada; pero el
usuario no puede acceder a estas opciones, pues
el BIOS cuenta automáticamente la memoria
cada vez que enciende el sistema. En caso de
presentarse alguna incongruencia entre el valor
encontrado y el grabado en la CMOS, solicita al
usuario que entre a esta utilería y vuelva a salir
luego de grabar los datos, con lo que se habrá actualizado este parámetro. En tarjetas modernas
no es necesario hacerlo, ya que de forma automática se actualiza el valor de la CMOS-RAM.
ELECTRONICA y servicio
Con esto hemos terminado un recorrido por
el Setup básico. Veamos otras opciones del menú
inicial.
BIOS Features Setup
En esta pantalla se pueden fijar algunos parámetros que son de vital importancia para el desempeño general del sistema. Veamos para qué
sirve cada línea (figura 5).
Figura 5
Virus Warning
Esta línea sólo se puede habilitar o deshabilitar.
No significa que el BIOS posea un antivirus integrado; lo único que hace esta línea es monitorear
los accesos hacia el sector de arranque (Boot
Sector) del disco duro, con la confianza de que
una vez que se han realizado las particiones,
formateado el disco en alto nivel y cargado sistema operativo, ninguna otra aplicación debe
intentar el acceso a dicha porción del disco duro.
En caso de que algún programa trate de modificar la información ahí contenida, lo más seguro es que se trate de un virus, de ser así, el
BIOS bloquea el intento y avisa al usuario de la
anomalía.
Si desea, puede habilitar esta línea (la mayor
parte del tiempo pasa inadvertida), pero si va a
actualizar el sistema operativo o a utilizar algún
programa que usted sepa que tiene que acceder
al sector de arranque del disco duro, antes deberá cancelarla.
71
CPU Internal Cache
En esta línea se puede habilitar o desactivar el
caché interno del microprocesador. Si se trata
de una máquina 486 o superior, esta opción deberá estar habilitada para conseguir la mayor
velocidad posible.
External Cache
Opera igual que en el caso anterior, pero ahora se
trata de la memoria caché colocada externamente al microprocesador. Esta línea se puede encontrar a partir de máquinas 386DX. Si un tarjeta madre posee chips de memoria SRAM, deberá
estar habilitada (pruebas que realizó el autor con
una máquina de quinta generación a la que se
desactivaron ambos tipos de caché, disminuyeron
su velocidad en un 90%, dejándola con una potencia de cómputo equivalente a una 386 lenta).
arranque una unidad SCSI, una unidad LS-120,
un disco ZIP o un CD-ROM.
Swap Floppy Drive
Esta línea sólo aparece en tarjetas madre modernas. Permite intercambiar la identificación
lógica de las unidades de disquete; esto es, la
unidad A pasará a ser B y viceversa. Esta opción
resulta conveniente cuando encontramos una
máquina en donde, por ejemplo, la unidad A es
de 5.25 pulgadas, y todas nuestras utilerías vengan en discos de 3.5 pulgadas.
En condiciones normales, tendríamos que
abrir el sistema y cambiar los cables de las unidades de disquete; pero si el Setup brinda esta
opción, basta con habilitar esta línea para que
el BIOS haga el cambio de forma automática.
Boot Up Floppy Seek
Quick Power On Self Test
Con esta línea se habilita o se deshabilita la característica de prueba rápida al sistema cada vez
que se enciende la máquina. Si se activa, la rutina POST se acelera notablemente, ya que se “salta“ algunas pruebas que no se consideran fundamentales; sin embargo, esto podría redundar
en que una falla en alguno de estos componentes no se probara durante el arranque, y comenzara a ocasionar problemas durante la operación normal del sistema.
Es preferible mantenerla deshabilitada (además así se le a tiempo a algunos periféricos lentos para que arranquen por completo antes de
que el BIOS trate e inicializarlos, lo que minimiza los errores al momento del encendido).
Si dicha línea está activada durante el arranque,
el BIOS hará una búsqueda más completa en las
unidades de disquete, las cuales emitirán un sonido característico. Esta opción puede estar activada o desactivada; en realidad no influye mayormente en la operación normal del sistema.
Boot Up Num Lock
¿Ha advertido que cada vez que enciende una
computadora en el teclado queda activado el LED
de NumLock (BloqNum en español)? Esto sucede por opción predeterminada, en cuyo caso la
porción derecha del teclado queda activada
como números y no como cursores. Si prefiere
que al momento del arranque la porción numérica del teclado funcione como cursores,
desactive esta opción.
Boot Sequence
Aquí se indica a la computadora en qué unidad
de disco deberá buscar inicialmente el sistema
operativo, en A o en C. Para efectos de servicio,
lo mejor es que primero se busque el sistema
operativo en A (condición indispensable para
una correcta detección y erradicación de virus
informáticos); pero una vez que haya realizado
el servicio, lo mejor es dejar esta opción como
C, A, para evitar que un disquete inadvertidamente dejado en A bloqueé el arranque. En los
Setup modernos, incluso podemos elegir para el
72
Boot Up System Speed
Fija la velocidad con la que arrancará el sistema. La opción predeterminada es High (Alta),
pero si por cualquier razón, alguna persona desea que su máquina arranque a velocidad lenta
(equivale a desactivar el Turbo), puede cambiar
esta línea.
Gate A20 Option
En esta opción se indica al sistema cómo funcionará el microprocesador en modo real y si el
ELECTRONICA y servicio
cambio entre modo real y protegido estará controlado por el mismo chipset (Fast) o por el teclado (Normal). Como opción predeterminada
esta línea debe estar en Fast.
Typematic Rate Setting
Esta línea y las que siguen servirán para programar cómo se comportará el teclado en aplicaciones DOS (Windows posee su propio manejador de teclado).
Si esta primera línea está desactivada, no importa lo que se ponga en las siguientes, pero si
está habilitada se puede fijar el número de caracteres por segundo que se escribirán si se
mantiene presionada una tecla (Typematic Rate
Chars/Sec) y el tiempo que esperará el sistema
operativo para comenzar a repetir un carácter
una vez que se ha mantenido presionada una
tecla (Typematic Delay Msec).
que se encienda la máquina o sólo cuando se
trate de entrar al Setup.
Video BIOS Shadow
Con esta opción se indica al Setup si el BIOS de
video se cargará residente en memoria RAM, lo
que acelerará el intercambio de información
entre el CPU y el monitor. Esta línea deberá estar activada a menos que su habilitación interfiera con algún otro elemento.
XXXXX-XXXXX Shadow
Estas líneas sirven para cargar en memoria RAM
el contenido de la memoria ROM de alguna tarjeta periférica adicional, como podría ser una
tarjeta de red, una controladora SCSI, etc.
Estas son las opciones del Setup avanzado.
Veamos qué podemos encontrar en las otras líneas del menú inicial del Setup.
Security Option
Con ella se le indica al Setup en qué momento
actuará la contraseña, si la solicitará cada vez
ELECTRONICA y servicio
Concluye en el próximo número
73
CONSTRUCCION DE
UN OSCILOSCOPIO
DIGITAL
Oscar Montoya Figueroa
Introducción
Este pequeño osciloscopio
experimental, está formado por una
matriz de diez por diez leds
(formando un total de 100), en la
que se despliegan formas de onda
sencillas. También tiene la capacidad
de crecer, ya sea para aumentar el
tamaño de la pantalla o para
aumentar la frecuencia máxima de
despliegue. En este proyecto
desarrollaremos la versión más
sencilla.
74
Como seguramente es de su conocimiento,
el osciloscopio es un instrumento que se utiliza
para graficar las variaciones de voltaje de una
señal electrónica en una pantalla, generalmente de tipo TRC (tubo de rayos catódicos).
En sus inicios, los osciloscopios eran puramente analógicos y con funciones básicas de trazo de señales. Las variables que se podían monitorear eran, por ejemplo, la frecuencia y la amplitud
y tal vez una entrada para señal de disparo externa, pero nada más. Esencialmente eran utilizados para mostrar la presencia de una señal y
su forma de onda sin cuantificar su valor.
Con el tiempo, y al apreciar el potencial de
estos instrumentos, se fueron incorporando nue-
ELECTRONICA y servicio
Como una respuesta a las necesidades modernas de procesar
información, el ociloscopio digital puede ser compatible con
computadoras personales.
Figura 1
vas características: se mejoró la precisión en las
lecturas; se aumentó el rango en escalas para
visualizar la señal, tanto en periodo (tiempo)
como en amplitud; se aumentó la velocidad de
despliegue, permitiendo mostrar dos señales distintas al mismo tiempo y compararlas (función
conocida como “de doble trazo”); se incrementó
el ancho de banda y se le dotaron de otras prestaciones, por ejemplo, la compatibilidad con las
computadoras personales (figura 1).
Conviene tener presente que en los osciloscopios de doble trazo, hay dos pares de conectores por medio de los cuales se acopla cada una
de las señales para el despliegue; a estas entradas de señal se les conoce como canal 1 y canal
2, respectivamente (figura 2). Igualmente, cabe
mencionar que el ancho de banda es la capacidad máxima en frecuencia del equipo para mos-
trar la señal; actualmente encontramos instrumentos con una capacidad superior a los 300
MHz, los cuales generalmente son utilizados en
circuitos de comunicaciones. Aunque para fines
de reparación de circuitos electrónicos comerciales, como electrodomésticos, es suficiente con
un osciloscopio desde 10 MHz.
Precisamente, con el aumento del ancho de
banda, los osciloscopios comenzaron a utilizar
elementos digitales, aumentando así su precisión. También empezaron a emplearse otras técnicas para el despliegue de señales en lugar del
convencional TRC; concretamente, surgieron los
osciloscopios con pantalla de cristal líquido o de
plasma (figura 3).
La ventaja de los osciloscopios digitales estriba en que se puede obtener una mayor cantidad de datos de una señal electrónica con un
mínimo esfuerzo por parte del usuario. Por ejemplo, en una misma pantalla se muestra la forma
de onda de la señal, el periodo en su valor numérico, la frecuencia, los valores de intensidad
(eficaz o RMS), etc.
Además puede generar una copia impresa de
lo que se muestra en pantalla a través de una
impresora térmica.
ADC (Convertidor analógico/digital)
La conversión de una señal analógica en una
numérica, es la parte inicial del proceso de despliegue de los osciloscopios digitales. Recordemos que, en una señal analógica se tiene una serie infinita de posibles valores intermedios entre
un rango definido de intensidad. Esta señal trans-
Señal extraída
de una
videograbadora.
Observe las
puntas del
osciloscopio
pertenecientes
a los canales
1y2
Figura 2
ELECTRONICA y servicio
75
Osciloscopio portátil digital
de Hitachi
Figura 4
Comparadores
Vcc
R
+
R
+
R
+
R
+
R
+
R
+
R
+
R
+
11
12
13
-
Codificador
A
B
Salida
codificada
en binaria
14
C
15
C bel
16
Saturación
Figura 3
-
formada en su equivalente digital corresponderá a una serie de valores perfectamente definidos y finitos que representan la señal original.
Para realizar la conversión de una señal analógica en una digital, se utilizan circuitos operacionales en su función de comparadores de voltaje; al respecto, cada uno de los comparadores
se dispara con un nivel de voltaje fijo diferente
(figura 4).
La salida de cada comparador, se activa cuando el voltaje de la señal de entrada alcanza el
valor de intensidad para el cual fue asignado
previamente. Con las salidas de los distintos
comparadores, se obtiene una serie de posibles
salidas que se resumen en la tabla 1. Cada valor
posible en la tabla puede codificarse en un valor
binario, de forma que a cada valor muestreado
por los circuitos comparadores corresponderá un
único valor binario.
La capacidad de despliegue de un osciloscopio
digital está determinada por la cantidad de muestreos (comparaciones) que el circuito de entrada puede realizar. Cuanto más grande sea el
número de muestras, más fiel será la representación digital.
Hay que recordar que las señales analógicas
son continuas en el tiempo, mientras que las
76
17
18
( )
Vcc
Voltaje de
entrada analógico
D
señales de tipo digital son discretas, es decir, tienen valores definidos; y entre más pequeños
sean los intervalos, mejor estará representada
la señal analógica.
Los osciloscopios modernos digitales son muy
prácticos, ya que presentan mediante una serie
de menús cada una de las funciones especiales,
facilitando el trabajo y guiando al usuario de
manera muy intuitiva hasta obtener los resultados deseados.
También despliegan valores en formato alfanumérico, con ayuda de un puntero en pantalla;
e igualmente, permiten conocer el valor exacto
de voltaje en algún punto específico de la señal
trazada en el osciloscopio.
Estos equipos ofrecen la capacidad de almacenar en memoria las formas de onda obtenidas
de circuitos electrónicos, para ser consultadas
ELECTRONICA y servicio
Tabla 1
DESCRIPCION
Codificador de prioridad
Entradas
Circuito integrado
LM3914 (convertidor
analó gico/digital)
Circuito integrado
CD4017 (contador de
decada tipo CMOS)
Potenciometro lineal
R1
Salidas
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1
0
0
1
0
0
0
0
0
0
0
1
1
0
1
0
0
0
0
0
0
0
1
1
1
0
1
1
0
0
0
0
0
1
1
1
1
1
0
0
0
0
0
0
1
1
1
1
1
1
0
1
0
0
0
1
1
1
1
1
1
1
1
0
0
0
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
0
1
1
1
1
1
1
1
1
0
0
0
1
Resistencia de 1 Kilohms a 1/2 watt R2
Preset de 1 Megohm
11
12
13
14
15
16
17
18
a
b
c
Cout
REFERENCIA
R3
Resistencia de 1 Kilohms a 1/2 watt R4
Capacitor electrolítico o ceramico
de 0.01microfaradios
C1
Circuito integrado
NE555 (temporizador)
Circuito integrado
CD4011 (compuerta
NAND dos entradas)
Interruptor un polo dos tiros
SW1
100 leds pequeños
Color a eleccion
Alambre telefonico
Tablilla perforada para circuito
impreso
Prototipo
Tabla 2
posteriormente, función que es inexistente en los
equipos analógicos.
El osciloscopio digital que proponemos para su
construcción requiere de pocos componentes. En
la tabla 2 se muestra la lista.
El circuito está formado por una matriz de diez
por diez leds (formando un total de 100), en la
que se despliegan formas de onda sencillas. También tiene la capacidad de crecer, ya sea para
aumentar el tamaño de la pantalla o para aumentar la frecuencia máxima de despliegue. En
este proyecto desarrollaremos la versión más
sencilla.
Por otra parte, el circuito horizontal es el encargado de generar el desplazamiento en el tiempo. Para ello, activa de manera secuencial una
línea en la matriz de leds y, mediante un circuito
contador de tipo CMOS, inicia su cuenta en el
extremo izquierdo y la termina en el extremo
derecho.
La intersección de las líneas verticales y horizontales en la matriz va formando una imagen
aproximada de la señal de entrada. Por su parte,
el reloj se encarga de generar un pulso constante
que sirva de tiempo base para el desplazamiento
de la cuenta del circuito horizontal. La frecuencia
de dicho reloj se controla manualmente para poder ampliar la imagen de la señal mostrada.
Funcionamiento del circuito
Diagrama esquemático
Para entender el funcionamiento básico del circuito, observemos el diagrama de la figura 5.
Al acoplar una señal de entrada al circuito
convertidor analógico/digital, se genera un valor alto en sólo una de sus líneas de salida; esta
señal se utiliza para activar al circuito vertical,
de modo que, según sea el valor de la señal de
entrada, dicho circuito activa la línea que le corresponda en la matriz de leds.
De la misma forma que un osciloscopio convencional, nuestro prototipo del circuito de
osciloscopio digital requiere de una pantalla (formada por la matriz de leds) para mostrar las formas de onda de las señales. Vea en la figura 6 el
diagrama esquemático.
En la matriz, los leds están interconectados
de tal manera que sus cátodos se unen en forma
de líneas horizontales y sus ánodos en forma de
Construcción de un osciloscopio
digital de bolsillo
ELECTRONICA y servicio
77
VIN
Figura 5
Diagrama a bloques del circuito osciloscopio
( )
Convertidor
A/D
Circuito
vertical
t
Matriz
de led´s
Base de
tiempos
(Reloj)
Señal de entrada
líneas verticales. De esta manera, si se alimenta
una línea horizontal cualquiera y una vertical,
sólo un led se encenderá a la vez; esto significa
que, mediante la activación de líneas horizonta-
+V
Circuito
horizontal
les y verticales, se puede hacer que cualquier led
específico encienda por coordenadas (figura 7).
Como ya mencionamos, nuestro osciloscopio
digital dispone de dos elementos de control: uno
Figura 6
Osciloscopio digital
3
9
10
Señal de entrada
5
11
12
6
13
R1
14
7
LM3914
R2
15
2
8
16
4
17
18
1
3
2
4
7
10
1
5
6
9
11
CD4011
1
3
5
6
CD4017
A
2
+V
14
15
13
8
16
14
4
9
B
SW1
7
R3
b
8
NE
555
6
R4
4
7
3
2
Diagrama esquemático
78
C1
+
1
ELECTRONICA y servicio
Figura 7
Matriz de
leds
VIN
Simulación de operación
Forma de onda
desplegada
t
Voltaje de entrada
horizontal y otro vertical. El horizontal se encarga de realizar el barrido en el eje (X, es decir,
en frecuencia) y el vertical dibuja la forma de
onda de la señal en amplitud en el eje Y.
La salida del circuito vertical LM3914, un circuito convertidor A/D, se activa en 1 (lógico binario positivo) y la salida del circuito horizontal
CD4017, contador de década, se activa en 0 (lógico negativo).
El efecto de esto es el mismo que se obtiene
al conectar en las líneas verticales la terminal
positiva de una batería y en las líneas horizontales la terminal negativa, ya que se provoca que
el led correspondiente se encienda.
El CD4017 es un circuito contador de década,
lo cual significa que cuando los pulsos de reloj
llegan a la terminal 15 del circuito, éste inicia su
cuenta progresiva haciendo que de manera
secuencial -de izquierda a derecha- se active en
bajo una línea del circuito.
Los pulsos de reloj son proporcionados por el
temporizador NE555, que se encuentra en configuración de astable, es decir, siempre está generando pulsos de reloj cuya frecuencia queda
determinada por el arreglo de resistencias R3,
R4 y capacitor C1.
La variación de la resistencia de R3, provoca
aumento o disminución de la frecuencia del circuito. El aumento de frecuencia de los pulsos de
ELECTRONICA y servicio
reloj provoca una mayor velocidad en el barrido
horizontal.
LM3914 actúa como convertidor analógico/
digital, para cada valor que toma la señal de
entrada. Este circuito activa una de sus diez salidas, siendo la elegida aquella que representa
el nivel más aproximado de la línea de entrada.
Con la variación de R1 se calibra la relación de
voltajes de entrada con líneas de salida.
Extensión del circuito
Este circuito se puede ampliar en cuanto a su
capacidad de pantalla y de barrido, conectando
circuitos similares en cascada. Esto es, para el
circuito de control vertical se deberá conectar
en cascada otro circuito LM3914, de tal forma
que ahora la capacidad de la pantalla sea de 20
líneas horizontales, con lo que podemos incrementar la amplitud visible.
Para el circuito de control horizontal, se deberá conectar otro contador de década en cascada, con lo que se completa la pantalla cuadrada de 20 x 20 leds.
La frecuencia determinada por R3, R4 y C1 se
puede variar mediante el potenciómetro R3. Aquí
debemos considerar que la frecuencia máxima
de operación de nuestro osciloscopio digital estará determinada no tanto por el reloj, ya que si
se requiere podemos implementar un oscilador
con cristal; en realidad, depende de la frecuencia máxima de operación de los chips de control
horizontal y vertical. Esta puede ser una práctica interesante para quien le guste experimentar
con los alcances máximos de operación de los
dispositivos y de la conexión en cascada de elementos para crear dispositivos con mayor capacidad.
Conclusión
Si bien el presente circuito puede servir como una
herramienta para observaciones sencillas (por
ejemplo, las señales de un control remoto), también nos ayuda a comprender conceptos como
la forma en que operan los teclados en matriz.
En este caso, tenemos un arreglo de 10 x 10 con
la posibilidad de controlar 100 interruptores.
79
PROXIMO NUMERO
Enero 1998
con
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hab
Ciencia y novedades tecnológicas
Perfil tecnológico
• Servicio a reproductores de audiocasete
modernos. Segunda parte
• Mecanismos modernos de audiocasete
• Los superconductores
Electrónica y computación
Leyes, dispositivos y circuitos
• El programa Electronics Workbench
• Dispositivos de montaje de superficie.
Segunda parte
Proyectos y laboratorio
• Circuito intercomunicador
Qué es y cómo funciona
• El control remoto
Diagrama de hornos de microondas
Panasonic
Servicio técnico
• Fallas resueltas y comentadas en hornos de
microondas
80
ELECTRONICA y servicio
4
ELECTRONICA y servicio
ELECTRONICA y servicio
9
ELECTRONICA y servicio
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