Control deluz nocturnaControl deluz nocturna

TENIS TVCON AVRTENIS TVCON AVR

de vuelta a los setenta

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LA REVISTA INTERNACIONAL DE ELECTRONICA Y ORDENADORES Nº 279 3,60 €

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Agenda electrónica de bolsillo

Detector de intensidad de relámpagos

Agenda electrónica de bolsillo

Detector de intensidad de relámpagos

Refrigeraciónde componenteselectrónicos

Refrigeraciónde componenteselectrónicos

Tenis TV con AVR El circuito descrito en este artículo utiliza un único microcontrolador para ejecutar el clásico juego de vídeo MahPong (como un partido de tenis en TV) sobre la pantalla de televisión. ¡Garantizado para los nostálgicos de los años 70!

MONTAJE DE PROYECTOS

Controlador LCD de Bajo Coste (II)En la entrega de este mes, aplicaremos los conocimientos teóricos de la primera parte de este artículo para realizar uncontrolador, el cual recuperará la matriz de un visualizadorbasado en el microcontrolador 8051, a partir de un juego deordenador. Como el visualizador LCD requiere una velocidad de transferencia de datos relativamente elevada, hemos utilizadoun pequeño truco con un circuito para mantener el programadel controlador por encima de todo, dentro de un orden razonable.

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RedacciónVIDELEC, S.L.

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Depósito legal: GU.3-1980ISSN 0211-397X31/Agosto/2.003

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Proyectos de construcción

14 Control de Luz Nocturna

28 Tenis TV con AVR

40 Interfaz CompactFlash (CF)

44 Tarjeta de Desarrollo XA

Universal (II)

54 Controlador LCD de Bajo

Coste (II)

62 Agenda Electrónica

de Bolsillo

70 Detector de Intensidad

de relámpagos

Artículos informativos

6 Refrigeración de

Componentes Electrónicos

34 ¿Necesita una Fuente

de Alimentación DC?

Inténtelo con la Fuente

de Alimentación de un PC

Regulares

3 Sumario

18 Guía práctica de montaje

19 Noticias

27 Ojeada al próximo número

43 Libros

51 EPS

61 Nuevos Libros

CONTENIDONº 279 ELEKTOR AGOSTO 2003

Detector de Intensidad derelámpagosTodo el mundo sabe que las fuerzas de la Naturaleza pueden serbastante destructivas, tal y como podemos observar con las tormentas, los tsunamis, los tornados, los maremotos y losterremotos, por mencionar algunos fenómenos. Por fortuna, lasveces en que acaecen estas imponentes demostraciones de lafuerza de la Naturaleza son bastante raras. Por su parte, lastormentas, un fenómeno natural frecuente y menos impactanteque el resto de losmencionadosanteriormente (pero nomenos peligrosos), vienen provocadas por laelectricidad (a granescala), lo que las hacemuy adecuadas para ladetección por medios electrónicos.

Refrigeración deComponentes Electrónicos

Una de las características de la industria de la electrónica,desde el cambio de las válvulas por los componentes deestado sólido, es que ambos tipos de componentes y susproductos se han hecho cada vez más pequeños. Laconsecuencia inevitable de esto es que los componentestrabajan a temperaturas más elevadas y, sin embargo,disponen de mucho menos espacio para que se produzca elenfriamiento de los mismos. Este artículo echa una ojeada aalgunos de los desarrollos e innovaciones más recientes en loreferente a las técnicas de enfriamiento.

ARTÍCULOS INFORMATIVOS

70

6

INTERÉSGENERAL

6 Elektor

El disipador de calor no es la mejor solución nila más completa que ha existido, pero todavíase utiliza ampliamente. La eficiencia de cual-quier diseño depende del área superficial delas aletas y del coeficiente térmico (de cómode rápido se puede quitar el calor eficazmentede su superficie). El aire es un aislante bas-tante bueno y tiene ventajas obvias, particu-larmente para las aplicaciones del consumidor.

Convencionalmente, las aletas de un disi-pador son finas y planas; sin embargo, recien-temente se han introducido las aletas dobla-das hechas de hoja de metal acanalado y sol-dado a la base del disipador de calor. Estediseño fue introducido originalmente para eluso militar y de la industria aeroespacial, cam-pos en los que una gran superficie y un pesoligero son una importante ventaja, por lo quese extendió rápidamente. Para circulacionesde aire omnidireccionales, el corte en formade cruz de aletas planas, es la clave para con-seguir una mejora de la circulación del 20%,en comparación con los tipos bidireccionales.Las técnicas de aumento de las aletas agre-gando una curvatura en los bordes verticalesy dividiendo las aletas dobladas, o partiendo ydoblando las aletas para dar la forma de un

diapasón y crear turbulencias, mejo-ran la transferencia térmica median-te la ruptura lenta de la capa móvil deaire de la superficie de las aletas cau-sada por la fricción entre ellas y laspartículas de aire (esta región seconoce como la capa límite). Lospines de las aletas del disipador(redondos, elípticos o hexagonales)producen el mismo efecto y se pue-den utilizar con eficacia con la con-vección natural y el movimiento lentodel aire.

La mayoría de los disipadores de

calor se hacen de aluminio. El cobretambién se utiliza, cuando hay unamayor conducción, pero se incre-mentan los costes. Una alternativareciente es el carburo de silicio dealuminio (AlSiC), el cual es ligero,fuerte y conductor, aunque en la ac-tualidad también es muy costoso. Elgrafito natural es otro recién llegado:éste tiene la conductividad del cobre,y menos de un cuarto de su peso. Elgrafito pirolítico y los materiales defibra basados en grafito todavía tie-nen características más conductoras,

Refrigeración de componentes electrónicosAlgunos desarrollos reales de ventilación

Por Reg Miles regmiles@lycos.co.uk

Una característica de la industria de la electrónica desde el cambio de lasválvulas por los dispositivos de estado sólido, es que tanto loscomponentes como los productos son mucho más pequeños. Laconsecuencia inevitable de esto es que los componentes estánfuncionando a mucha más temperatura, pero tienen menos espacio pararefrigerarse. Este artículo reseña algunos de los progresos recientes y delas innovaciones en técnicas de refrigeración.

Figura 1. Almacenaje de la energía por cambio de la fase (cortesía del consorcio dela investigación de tecnologías de refrigeración).

INTERÉSGENERAL

8 Elektor

del aluminio debajo del teclado o un disipa-dor de calor como condensador. Las pipetasde calor múltiples también pueden utilizarsepara llevar el calor de varios componentes aun disipador de calor.

Una reciente variación en el termosifón y lapipeta de calor es hacerlas en un lazo. El vaporviaja del evaporador al condensador y ellíquido condensado viaja de nuevo de lapipeta al evaporador. Las ventajas de la solu-ción del lazo son que las líneas del vapor y dellíquido pueden ser flexibles, y mucho más lar-gas que una pipeta convencional (más de unmetro). Otra variación es la pipeta de calorpulsante, con un canal serpentino interno enel cual la dilatación y la contracción debido ala vaporización y a la condensación producenun movimiento pulsante que empuja el vaporal extremo frío y el líquido de nuevo al extremocaliente.

La temperatura y el tamaño

El problema de refrigerar componentes elec-trónicos con temperaturas de funcionamientocada vez más altas está siendo exacerbado enmuchos casos por su reducido tamaño. Estoes particularmente cierto en usos tales comolas telecomunicaciones, donde son más gran-des los disipadores de calor para refrigerar losdispositivos de los amplificadores de RF. Elresultado es un punto caliente directamentesobre el dispositivo, debido a la resistenciatérmica distribuida (solamente esa parte deldisipador está haciendo su trabajo). El tamañoy la velocidad del ventilador pueden aumen-tarse para ayudar o puede sustituirse el alu-minio por el cobre u otro material más exótico(en los disipadores de calor donde la tempera-tura es crítica está utilizándose vapor químicode diamante depositado (CVD). Pero estasalternativas tienen sus desventajas de ruido,peso y coste.

Una solución atractiva es encajar las pipe-tas de calor en la base de un disipador dealuminio. Esto aumenta mucho la resisten-cia térmica, y separa el calor de forma bas-tante uniforme. Una solución aún más eficazconsiste en usar un compartimiento devapor, que es un recipiente de vacío con unaserie de filtros que trabajan exactamente conel mismo principio que la pipeta de calor:dondequiera que se aplique el calor, ellíquido se vaporiza en ese punto en el filtroy en cualquier lugar donde el vapor tengacontacto con una parte más fresca, se lanzasu calor latente y se condensa nuevamentedentro del filtro. Un proyecto de DARPA(agencia de los proyectos de investigaciónavanzada de la defensa de los EE. UU.), con-

pero para desarrollarlos se requierentemperaturas de unos 3.000º C, lo quelo hace tan costoso que lo limita ac-tualmente para usos aeroespaciales.Los materiales derivados del grafito,por el momento, presentan carac-terísticas anisotrópicas fuertes, condiversa conductividad a lo largo delos ejes en las distintas direccionesque limita sus rangos de aplicación.

Componentes disipadores

Para maximizar la conducción decomponentes en la base del disipa-dor, generalmente se aplica un com-puesto térmico que conduce yrellena cualquier desigualdad en losmateriales, para que no haya aire(aislante térmico) atrapado entreellos. El más común es una grasatérmica con una base de silicona,pero hay una gran variedad de otroscompuestos disponibles en el mer-cado. Un material desarrollado re-cientemente es el conocido comode cambio de fase (PCM). Éste essólido hasta una temperatura pre-determinada y después, cuando latemperatura excede un valor deter-minado, se licua, rellenando la zonaintermedia. El PCM también se uti-liza para evitar que los componen-tes excedan una temperatura defuncionamiento particular, o pararefrescar los componentes que fun-cionan de forma transitoria. Al pro-ducirse un cambio de fase y licuar,absorbe el exceso de calor (véase laFigura 1), y cuando la temperaturacae, el PCM se solidifica otra vezpreparándose para la siguientesubida de temperatura. Los disipa-dores de calor combinados conPCM están ya disponibles y se pue-den colocar sobre las PCBs y loscomponentes individuales.

Los ventiladores y los jets

Cuando los componentes generanmucho calor, entonces un ventiladores probablemente la respuesta; o undesarrollo más reciente, el actuadorde chorro, un dispositivo que constade una cámara y un pequeño diafrag-ma electromagnético que conduce elaire que aspira hacia dentro y lo

sopla hacia fuera otra vez. Recien-temente se ha desarrollado una ver-sión pequeña de esto, conocida comoMicro-Jet Array, que puede colocarsedebajo del componente para conse-guir velocidades de aire de alrededorde 70 km/h.

Termosifón y aluminio

Un método aún más eficaz para evi-tar puntos calientes y conducir elcalor lejos del componente, dondepueda refrigerarse (o al exterior delrecinto, si es posible) es el termosi-fón o una pipeta de calor, sin ningúnconsumo de energía. Un termosifónes un tubo de evacuación sellado,hecho normalmente de cobre, quecontiene una pequeña cantidad delíquido, generalmente agua. Al estaren vacío el líquido se vaporiza fácil-mente cuando se aplica calor, lo quele permite absorber una gran canti-dad de calor; el vapor se eleva alotro extremo de la pipeta donde secondensa en la superficie internadel tubo y vuelve otra vez abajo paraque el ciclo se repita, con lo que de-saparece el calor. Solamente requie-re una temperatura levemente másbaja para que el vapor se condense,por lo que es muy eficiente. Una pi-peta de calor agrega un filtro poro-so en la superficie interna del tuboque recircula el líquido por la accióncapilar del extremo caliente. La es-tructura fina de los poros del filtromás la acción capilar hacen posiblesuperar la gravedad: los filtros esta-ban formados por finas pantallasacanaladas colocadas frente al eva-porador y sobre el condensador,mientras que los filtros sinterizadosde polvo de metal pueden hacerfrente a cualquier orientación.

Los termosifones y las pipetas decalor son cada vez más atractivosdebido a su eficacia y su com-portamiento pasivo. También sonpequeños, típicamente 3-4 mm dediámetro, más delgados para lasversiones micros y con longitudesque varían según la aplicación. Unteléfono móvil, por ejemplo, requeri-ría solamente una pipeta corta, yutilizaría, probablemente, la antenacomo condensador.

En un ordenador de bolsillo seríaalgo más larga y utilizaría una placa

ducido por la universidad internacional deFlorida, está desarrollando un disipador simi-lar del calor, pero éste contiene una micro-bomba piezo-conducida para transferir ellíquido a un intercambiador de calor, even-tualmente integrado en un solo módulo.Cuando no hay objeciones prácticas o esté-ticas, una placa fría (o agua helada) es unaalternativa muy eficaz para refrigeradorespor aire, pipetas de calor y cámaras devapor. En el mundo de las computadoras nosmovemos con altas velocidades de reloj,donde no se trata de prolongar la vida delcomponente, la CPU, sino de empujarla a suslímites. Aunque, por supuesto, son mediosperfectamente válidos para prolongar la vidade cualquier componente que se caliente. Laplaca fría puede ser justamente un envasepara el líquido (probablemente agua) o teneruna pipeta que lleva líquido dentro. Depen-diendo de su diseño, los componentes elec-trónicos se pueden unir a uno o amboslados. El sistema, en su forma más sencilla,consistiría en agua fría que entra en la placaa través de un tubo de entrada y otro tubo desalida. Un arreglo más probable es la recircu-lación, mediante una placa fría, un depósitoo un tanque de extensión, una bomba y unintercambiador de calor (probablemente unradiador en forma de tubo, una versiónpequeña del usado en los coches) con unventilador para proporcionar la refrigeraciónpor aire (sistema de refrigeración por airemediante líquido). El líquido caliente de laplaca fría va al depósito, después a labomba, luego pasa por el radiador donde serefresca y después vuelve otra vez a la placafría. Si la placa fría tiene pipetas encajadasen ella, éstas se pueden alimentar en serie oen paralelo: en el caso anterior, comienza enun extremo y serpentea a lo largo de la placade lado a lado; en el último caso, tiene unnúmero de pipetas y va a través de una pipaprincipal desde el depósito, en un lado,hasta una pipa de vuelta principal en el otrolado. Los kits ya están disponibles: Maplintiene uno (www.maplin.co.uk) y Koolancetiene una gama de kits, y refrigeradores deagua para PC’s (www.koolance.com). LaFigura 2 muestra su refrigerador Cpu-200instalado.

Refrigerante por líquido: ¿el futuro?

El refrigerante por líquido es muy conve-niente para combinar con un refrigerador ter-moeléctrico (TEC), también conocido comocélula Peltier. Ésta consta de dos elementossemiconductores, en principio telurio de bis-muto, dopado fuertemente para crear dos

INTERÉSGENERAL

10 Elektor

zonas, una de tipo n y otra de tipo p(véase la Figura 3). En la unión fría,el calor del componente es absorbidopor los electrones en forma decorriente eléctrica que pasa de unnivel de energía bajo, en el elementodel tipo p, a un nivel de energía másalto, en el elemento del tipo n; en launión caliente, los electrones semueven desde el tipo n de nuevo altipo p (bajo de energía) y se expele el

calor. El flujo de electrones se man-tiene por una corriente continua, lacual aumenta en un lado y dismi-nuye en el otro; solamente la co-rriente de portadores, y el calor, vandisminuyendo. Normalmente, lospares del tipo n y del tipo p se com-binan en varios números para pro-ducir un módulo, donde están conec-tados eléctricamente en serie y tér-micamente en paralelo. Un módulo

Figura 2. Refrigerador Koolance instalado en la CPU (cortesía de Koolance).

Figura 3. Estructura básica de un refrigerador termoeléctrico (TEC) (cortesía deMelcor).

INTERÉSGENERAL

11Elektor

cuadrados en el laboratorio, y luego pasarlo aproducción.

El refrigerador se aproxima

Volviendo al líquido refrigerante, que es elsistema de refrigeración más convencional.En este sistema de refrigeración líquida, elrefrigerador sustituirá al intercambiador decalor. Una vez más el agua es el líquido cir-culante. Si se va a usar para refrigerar entemperaturas bajo cero, puede mezclarsecon anticongelante, el cual reduce las exce-lentes características del traspaso térmicodel agua y aumenta la viscosidad, pero no deuna forma perceptible.

Como alternativa, el sistema puede ser unrefrigerador propiamente dicho, el cual sedenomina normalmente refrigeración porcompresión del vapor. VapoChill (www.vapo-chill.com) tiene una gama de estaciones detrabajo, PC’s y herramientas para los cons-tructores caseros (ver la Figura 4).

Para ahorrar espacio, se utiliza un tubocapilar que reduzca la presión antes del eva-porador que va montado en la CPU, si no esigual que un refrigerador normal. Estos siste-mas están pensados para emplearlos a bajastemperaturas, en el rango de 20º C a – 40º C.Debido a que es el refrigerante en sí mismo elque está circulando, el caudal puede ser me-nor que con el sistema de refrigeración porlíquido. Un proyecto, encabezado por la uni-versidad de Stanford para DARPA, está inves-tigando el uso de un micro refrigerador,usando una bomba electrocinética y un microevaporador que incorpora una sonda de tem-peratura; con la meta a largo plazo de des-arrollar dispositivos de refrigeración basadosen novedosos compresores de fase del vaporusando tecnología electrocinética.

Los dispositivos que funcionan con tec-nología CMOS a bajas temperaturas logranun aumento significativo del funciona-miento, porque se da una reducción expo-nencial de las corrientes de fuga y unaumento en la velocidad de conmutación deltransistor. Los últimos resultados arrojan unamejora en la movilidad, que aumenta mien-tras baja la temperatura, porque las vibra-ciones térmicas en el enrejado cristalino delsemiconductor se reducen y, con él, la dis-persión del electrón-fonón que retarda lavelocidad de los portadores (la velocidad deconmutación del transistor es proporcional ala velocidad de los portadores mayoritariosen el dispositivo).

Sin embargo, los dispositivos pueden fallardebido a la expansión térmica de sus mate-riales o a fallos electrónicos como el efecto de

puede ser pequeño, pero aún así pro-duce una diferencia típica de la tem-peratura de 70º C. Para conseguirmayor capacidad de refrigeración losmódulos pueden conectarse en cas-cada.

Bloque superlatticeUn nuevo desarrollo del ResearchTriangle Institute promete dar alTEC un alza considerable. Utilizafinas películas, apiladas una encimade la otra, de dos materiales semi-conductores que se alternan paracontrolar el transporte de fotones yde electrones en los superlattices:los superlattices del tipo pBi2Te3/Sb2Te3 bloquean la capaanterior (para prevenir que el calorsea conducido hacia atrás) y setransmite a la última capa. Estopuede ser 2,4 veces más eficienteque el TEC convencional y responde23.000 veces más rápido, debido aque es mucho más fino.

Al parecer, refrigerar los puntosdel material que tiene zonas calien-tes en un componente electrónicosería más eficaz que refrescar eldispositivo entero y ahorra energía.

Mientras tanto, DARPA está finan-ciando la investigación en las pla-cas termoeléctrico-hidráulicas inte-gradas de refrigeración, para susti-tuir el TEC y el líquido refrigerante,que son más costosos y menos efi-cientes; este proyecto es llevado acabo por CFD Research Corpora-tion.

Una variación del TEC es el dis-positivo refrigerante termoiónico,que emplea dos materiales separa-dos por una densa capa de alrededorde un micrómetro o una capa devacío (gap) de algunos nanómetros:los electrones absorben calor y lle-gan a ser más energéticos, esto pro-duce un túnel del lado frío (emisor)al lado caliente (colector), ayudadopor una tensión de polarización,mientras que la capa densa o, espe-cialmente, la capa de vacío (gap),evitan que los fotones vuelvan. Labaja tensión significa que la refrige-ración se puede alcanzar sin elcalentamiento deseado. El problemaprincipal con el desarrollo de estossistemas que usan una capa devacío (gap), consiste en obtener unacapa de tamaño constante a travésde un área, medida en centímetros

Figura 4. Sistema de refrigeración por compresión de vapor para constructorescaseros (cortesía Vapochill/Asetek).

INTERÉSGENERAL

12 Elektor

los portadores calientes (convenientes para eluso en esas bajas temperaturas).

Otra barrera para el sistema de refrige-ración es la condensación que se formarácuando el aire del ambiente caliente yhúmedo se junte con las partes frías delsistema. Todas las partes del sistema derefrigeración que estén en este caso debenaislarse para prevenir la formación de lacondensación.

Una tecnología de la refrigeración queparece particularmente prometedora para larefrigeración de la electrónica (y hay variasalternativas al sistema familiar de compresióndel vapor) es el dispositivo termo-acústico derefrigeración (TRD), o el refrigerador termo-acústico (TAC), que actúa como ondas acús-ticas en una cavidad acotada para generar lacompresión y la extensión mecánica de ungas presurizado (normalmente helio), juntocon un núcleo termo-acústico que consiste enplacas porosas apiladas en serie. Esto fun-ciona de la misma forma que una bomba: laexpansión del gas permite absorber calor,mientras que la compresión expele ese calor.Como las partículas de gas oscilan hacia ade-lante y hacia atrás, refrescan la pila absor-biendo calor, pasan a través de la pila en unadirección, lo calientan mientras viaja en ladirección opuesta, dando como resultado ungradiente de temperatura a través de la pila.De aquí se puede sacar provecho teniendo elintercambiador de calor frío y caliente en cual-quier extremo a través del cual el líquido cir-cule (agua, con o sin anticongelante).

Esta técnica tiene el potencial deoperar con gran eficacia sin lanecesidad de refrescar líquidos opiezas móviles mecánicas (a excep-ción del conductor acústico), porello es conveniente para la miniatu-rización. DARPA tiene un proyectoen curso, desarrollado por el centroRockwell Science, para conseguiruna versión micro-electro-mecánicadel sistema (MEMS), utilizando losmateriales y los transductores pie-zoeléctricos para la generaciónacústica de alta eficacia. Existe unproyecto relacionado, dirigido por launiversidad de Utah, para inte-grarla con los circuitos micro-elec-trónicos. Una ventaja adicional delTRD es que el grado de refrigera-ción puede controlarse ajustando laamplitud, más que cambiándola porintervalos como en un refrigeradornormal.

Vigile sus caloríasAdemás de los sistemas de refrigera-ción que usan el líquido o el gas paraconseguir refrigerar, la investigacióncontinúa en los sistemas queemplean el efecto magneto-calórico.Se trata de un campo magnéticocíclico aplicado a un sólido paramag-nético que hace que se expela elcalor absorbido cuando el campo está

encendido, porque se alinea elnúmero espín del electrón y sereduce la entropía (y su capacidad demantener el calor); y lo deja absorbercalor otra vez cuando está apagado,porque el espín del electrón se selec-ciona otra vez al azar (aumento de lacapacidad absorbente del calor).

Cuando el refrigerante (que puedeser agua con anticongelante, o cual-quier otro líquido conveniente) sebombea en contacto con el materialparamagnético, mientras que elcampo magnético está apagado, seabsorbe el calor, y el líquido fríorefresca los componentes electróni-cos; después, el líquido calentado vade nuevo al material (con el campomagnético encendido), portando elcalor previamente absorbido, y en-tonces, mediante un ventilador, se re-fresca en el intercambiador de calor,donde se repite el ciclo. Hasta hacepoco tiempo, se necesitaban los ima-nes superconductores para trabajar,entonces los investigadores en ellaboratorio de Ames, que colaborabaen sociedad con Astronautics Corpo-ration, desarrollaron un refrigeradorusando un imán permanente y undisco que rotaba, el cual conteníauna aleación de gadolinio de silicio ygermanio (GdSiGe) como el materialparamagnético. También se han pro-puesto nano-compuestos para au-mentar rápidamente el efecto mag-neto-calórico.

Una variación en la refrigeraciónmagneto-calórica es la refrigeraciónelectro-calórica, que utiliza camposeléctricos para alcanzar el mismoefecto. Ésta fue desarrollada original-mente por los investigadores enRusia. Tiene la ventaja de que loscampos eléctricos son más fáciles deconvertir en campos magnéticos ymás baratos. La investigación en losmateriales para-eléctricos continúa,buscando la combinación óptima conla cual alcanzar cambios de tempera-tura realistas.

Figura 5. Principio de ventiladores piezoeléctricos de ‘aleteo’ (cortesía del consorcio deinvestigación de tecnologías de refrigeración).

Apéndice:

Maplin, además de un kit de refri-geración por agua, tiene un TEC yuna gama de ventiladores, disipa-dores de calor y compuestos ter-males para el constructor casero.

INTERÉSGENERAL

El CTRC está investigando las característi-cas de transmisión térmica y mecánica dellíquido en los micro-canales, que se diferen-cian de los diseños convencionales debido ala pequeña escala.

Otro proyecto trata de los ventiladorespiezoeléctricos y es desarrollado por Gari-mella y Arvind Raman, un profesor auxiliarde ingeniería industrial en Purdue. Estos tie-nen añadidos piezo-cerámicos enlazadossobre las láminas flexibles la baja frecuenciade las aspas flexibles conduce al ventiladoren su frecuencia de resonancia, la corrientealterna causa que la cerámica se expanda yse contraiga, dando un movimiento de ale-teo (la Figura 5 demuestra el principio). Latecnología es atractiva porque los ventilado-res pueden ser pequeños, lo suficiente paracaber en un teléfono móvil o en un ordena-dor portátil; y un alambique más pequeñopuede caber en un chip y refrescarlo direc-tamente, con las láminas de solamente 100micrómetros de largo. También consumensólo 2 mW de electricidad, comparados conlos cerca de 300 mW para un ventilador con-vencional. Además, sin los imanes, no hayruido electromagnético que interfiera con lasseñales. El consorcio también investiga ymejora las pipetas de calor planas y losmateriales del cambio de la fase.

ConclusiónLa refrigeración casi era un cambio, y teníaalgo de arte cuando fue aplicada. Sinembargo, los últimos componentes con tem-peraturas de funcionamiento más altas ponenfin a ese acercamiento ocasional. Ahora esesencial considerar las necesidades en la pri-mera etapa, en el proceso del diseño, y lainvestigación está volviendo a su uso en unaciencia.

(020411-1)

Otros progresos

Hay un par de sistemas de refrige-ración por líquido que se utilizanpara propósitos especializados. Unoes la refrigeración por aerosol,donde, como su nombre indica, serocían los componentes y los table-ros de circuito. Los investigadoresen UCLA (Universidad de Californiade Los Ángeles) han anunciadorecientemente un avance impor-tante: han desarrollado micro-spraysque enfrían los componentes deforma individual, usando una matrizde boquillas de 35 micro-metros dediámetro. Estos sprays se hacen apartir de un grabado químico ión-reactivo; con este proceso se consi-gue una pared interna muy fina quereduce al máximo los atascos de lasboquillas producidos por contami-nantes. El agua proyectada enfría porconvección térmica y por evapora-ción. La matriz de boquillas se haadaptado a la forma en que está dis-tribuido el calor en el componente, elcual se cubre de Palinece-C, un polí-mero con excelentes característicasdieléctricas. DARPA está finan-ciando una investigación similar,llevada a cabo por la universidad deCarnegie Mellon. En este caso, lasgotitas atomizadas (de líquidos die-léctricos) serán creadas por arremo-linadores y por transductores piezo-eléctricos que vibran, así como pormicro-inyectores. Se está intentadoutilizar software integrado en unchip para controlar los tamaños dela gotita, las frecuencias y las loca-lizaciones del aerosol, basados en ladetección de la temperatura, los

gradientes termales y el espesor dela capa.

La NASA también ha estadoexperimentando con refrigeradorespor aerosol e inmersión, con los com-ponentes en un baño líquido. Estopermitirá a la NASA incrementar eluso comercial de los componentesdisponibles en el espacio, de maneraque sean desacoplados del chasis, yproporcionen un escudo contra laradiación, además de una buena ges-tión térmica.

El consorcio de investigación delas tecnologías de refrigeración en launiversidad de Purdue, en Indiana,fue fundado originalmente en 1999por Suresh Garimella, profesor deingeniería industrial en Purdue, yahora tiene diez miembros en el con-sorcio: Aavid Thermalloy, Apple, Del-phi-Delco-Delco Electronics, EatonCorporation, General Electric, Intel,fabricación de Modine, Nokia, auto-matización de Rockwell y laborato-rios nacionales de Sandia. Además,hay dos partidarios en el consorcio:Johnson Matthey e investigación dePhilips.

“La Industria viene a nosotros conun problema técnico y conducimosla investigación con el fin de ayudara solucionar esos problemas”, dijoGarimella.

De los proyectos que están encurso, uno de ellos está investigandolos disipadores de calor por micro-canal. Estos canales del tamaño demicrómetros llevan un líquido refri-gerante, y muchas veces tiene el coe-ficiente de trasmisión térmico de losdisipadores convencionales de calorpor refrigerante.

INTERÉSGENERAL

14 Elektor

Este controlador de luz nocturna puede acti-varse o desactivarse normalmente, pero tam-bién incluye un temporizador que puede apa-gar la luz automáticamente, después de uncierto tiempo seleccionado previamente. Laluz puede encenderse por medio de dos boto-nes (o más), uno de los cuales puede estarsituado “de forma local” al lado de la fuente deluz, mientras que el otro (o los otros) puedenestar más alejados. El mando local puede lle-var alojado un diodo LED que no solamentehace más fácil su localización en la oscuridad,sino que también indica el estado del contro-lador de luz nocturna.

El circuitoPuesto que el circuito utiliza un microcontro-lador, el número de componentes se ha redu-cido a un nivel razonable. En el circuito eléc-trico que se muestra en la Figura 1, el micro-controlador AVR, modelo AT 90S2313, controlaun relé de estado sólido del tipo S201S02 (IC5),a través de la línea PD0 y del transistor T2.Este relé actúa como un conmutador aisladoeléctricamente, conectado en serie con losconectores K1 (para la tensión de red) y K2(para la lámpara). El relé incluye un detectorde paso por 0, que permite encender la cargaconectada en el momento en que la tensiónde red pasa por 0 también. Tanto el micro-controlador como el resto de los componentesdel circuito están alimentados a través deunas tensiones de alimentación continuareguladas de + 5 V (IC4) y de + 12 V (IC3) que,a su vez, también están aisladas de la tensiónde red.

Los dos botones están conectados a travésde los conectores K3 y K4 y controlan la líneadel puerto PB0 a través de una configuraciónOR de diodos. En el estado de reposo, cuandoaún no se ha pulsado ningún botón, las resis-tencias R2 y R3 mantienen sus respectivasentradas de los correspondientes inversores

Trigger Schmitt a nivel bajo, por loque su salida estará a nivel alto. Deeste modo, los diodos D4 y D5 permi-ten que el nivel de salida pueda serdiferente del nivel de entrada, almismo tiempo que la resistencia R4asegura que el microcontrolador “ve”una tensión de entrada de nivel altode +5 V. Por otro lado, las puertastambién están funcionando comodesplazadores de nivel. Entonces,¿por qué utilizar dos tensiones de ali-mentación diferentes? La razón essencilla: con la posibilidad de usar uncable bastante más largo entre laplaca del circuito del controlador y losbotones, una tensión de alimentaciónmás elevada incrementaría la inmu-nidad al ruido del circuito, con tansólo el coste adicional de un regula-

dor de tensión y tres condensadores.Si se presiona uno de los botones,

el nivel correspondiente a la entradade la puerta asociada pasa a nivelalto y, por tanto, su salida lo hará anivel bajo. Teniendo en cuenta lacaída de tensión inversa del diodo, elnivel a la entrada del microcontrola-dor será de, aproximadamente, 0,9 V,valor que será interpretado de formasegura como nivel bajo. En este casola señal no tendrá ningún tipo derebote, ya que este trabajo se hará enel propio programa instalado sobre elmicrocontrolador AVR.

El transistor T1 se controla pormedio de las señales de salida PD1 yPD2, dependiendo de la selecciónque hayamos hecho sobre los puen-tes JP1 y JP2, y controlan el estado

Mediante el uso del microcontrolador AT 90S2313

Diseñado por V. Schmidt

La característica especial de esta luz noctura es que dispone de un ciertoretardo de desconexión. Esto se consigue utilizando un microcontroladorcon un contador de 16 bits integrado.

Control de luz nocturna

El programa

¡Ya está bien de hablar del circuito! Es horade analizar el programa. Este programa fuecreado y verificado utilizando el kit de trabajoSTK–500 de la casa Atmel. Se utilizó el len-guaje ensamblador WAVRASM junto con laaplicación AVR Studio 3.2 para comprobar y

de los diodos LED próximos al botónS1. Si se monta el puente JP1, los dio-dos LED estarán iluminados de formacontinua y comenzarán a parpadearcuando el tiempo de desconexiónautomático comience a ejecutarse. Sise monta el puente JP2 los diodosLED estarán normalmente desconec-

tados, pero comenzarán a parpadearcuando el temporizador esté funcio-nando. El microcontrolador está fun-cionando a través de una señal dereloj de 4,9152 MHz. Este valor tanpoco usual es necesario para permi-tir la generación de una señal internade 10 Hz.

INTERÉSGENERAL

15Elektor

Figura 1. Esquema eléctrico del circuito del Controlador de Luz Nocturno con botones remotos.

mal. Con el “preescaler” y con unafrecuencia de reloj de 4,9152 MHz, larutina de interrupción se llama cada10 ms. A continuación se configuranlos datos de los registros de direcciónpara los puertos Port B y Port D. Elpuerto Port B funciona como unaentrada, mientras que el puerto PortD lo hace como salida. Por último el

INTERÉSGENERAL

16 Elektor

(C) ELEKTOR

020115-1

B1

C1

C2

C3

C4

C5

C6

C7

C8

C9

C10

C11

D4D5

F2

H1

H2 H3

H4

IC1

IC2

IC3

IC4

IC5

JP1

JP2

K1

K2

K3 K4

R1

R2 R3

R4

R5

R6

R7

T1

T2

TR1X

1

LA1

02

01

15

-11A

T

(C) E

LEK

TOR

020

115

-1

Figura 2. El Controlador de Luz Nocturno se aloja en una caja conun conector para conexión a la tensión de red.

volcar el código generado en el microcontro-lador.

El programa para el controlador de luz noc-turno está disponible para descargarlo gratui-tamente en la página web de Elektor Electo-nics, tanto en formato ensamblador como ensu formato compilado. Dicho programa estádividido en seis secciones que trataremos acontinuación:

Inicialización (INI)Ésta es la parte del programa donde se selec-cionan los parámetros que configuran las fun-ciones de los componentes internos del micro-controlador. Lo primero que hay que configu-rar es el vector de interrupción para elTemporizador 1, que se ejecuta en modo com-paración y que selecciona la dirección delcódigo de interrupción (etiqueta “ini”). A par-tir de este momento está habilitada la compa-ración de la interrupción para el Temporizador1 al seleccionar el bit OCIE1A en el registroTIMSK. El “preescaler” para el Temporizador1 se configura para dividir entre 1.024 en elregistro TCCR1B, con la opción CTC habili-tada. Cuando se alcanza el valor seleccionadoen los registros OCR1AL y OCR1AH, el tem-porizador se borra y el proceso comienza denuevo. En este momento se selecciona elmáximo valor, 30H, en el registro OCR1AL, y

00H en el registro OCR1AH. Esto secorresponde con el valor 48 en deci-

LISTA DE COMPONENTES

Resistencias:R1 = 680 R2,R3,R5,R7 = 1k ΩR4 = 4k7 ΩR6 = 220

Condensadores:C1 = 1000 μF, condensador

electrolítico de 25 V radialC2, C4, C7, C9 = 100 nFC3, C5 = 22 μF, condensador

electrolítico de 16 V radialC6, C8 = 1 nFC10, C11 = 33 pF

Semiconductores:B1 = B80C1000 puente rectificador en

encapsulado redondo (80 V piv, 1 A)D1, D2, D3 = LEDD4, D5 = 1N4148T1, T2 = BC547IC1 = 4093

IC2 = AT 90S2313 - 10PC (código depedido 020115-41)

IC3 = 7812IC4 = 7805IC5 = S201S02 o S201SE2

Varios:F1 = fusible, 1 A (T) (tiempo lento)

con alojamiento para montaje enplaca de circuito impreso

JP1, JP2 = Puente de dos víasK1, K2 = Bloque terminal de 2 vías

para montaje en placa de circuitoimpreso y distancia entre terminales de 5 mm

K3 =Conector tipo pinheader de 3terminales o terminales de soldadura

K4 = Conector tipo pinheader de 2terminales o terminales de soldadura

S1, S2 = Pulsador, 2 contactos (vertexto)

TR1 = Transformador de tensión dered, 12 V, 1,5 VA (por ejemplo,Hahn BV EI 302 2022)

X1 = Cristal de cuarzo de 4,9152 MHzDisco con ficheros en formato hex y

con el código fuente, con código depedido 020115-11 o descargagratuita

banderas FKL15 o FGR15 está activada. Enel primer caso, la bandera OUT del registroSTEUER se activa (y la lámpara pasará aestar encendida o apagada). En el segundocaso se activan las banderas OUT y OTIML.La bandera OTIML es la encargada de iniciarla condición para el temporizador de retardo

bit I se activa en el registro SREGpara habilitar las interrupciones.

Programa principalEl programa principal está formadotan sólo por cuatro instrucciones quehacen llamada a las subrutinasINPUT, LOGICOUT y OUTPUT. Acontinuación, el lazo principal serepite de nuevo desde el principio.

Rutina de gestión de lainterrupción del TemporizadorLa rutina de interrupción genera unperíodo de reloj de base de 10 ms, quese utiliza como DELAY (retardo) paraevitar los rebotes de los botones eincrementar el registro PAKT10 (“reloj10”), desde la cual se generan todaslas cantidades dependientes deltiempo. La señal TAKT (“reloj”), que seemplea para medir el tiempo que seha presionado el botón, se incrementacada 100 ms, cuando el registroTAKT10 alcanza el valor decimal 10.En ese momento el registro TAKT10se vuelve a colocar a 0 y el proceso serepite desde el principio.

A continuación, se genera un se-gundo reloj para gestionar el estadodel visualizador en la subrutina OUT-PUT, además de un reloj de 10 segun-dos para el temporizador de salida(OUTC) en la subrutina LOGICOUT.Las banderas F1SEC y F10SEC enSTEUER (“control”) se configuran deacuerdo al estado de los registrosSEC1 y SEC10. La bandera F1SECtiene un valor de 1 lógico para 500 msy de 0 lógico para otros 500 ms adi-cionales. La bandera F10SEC se con-figura sencillamente cada 10 segun-dos y, en consecuencia, se borra enla subrutina LOGICOUT.

Sub input (rutina de entrada)La subrutina INPUT está activadacuando el terminal PB0 del puertoestá a nivel bajo. Cuando se pulsa unbotón, el flanco de bajada en laentrada lanza un retardo (DELAY)para evitar los rebotes. Al volver deeste retardo se verifica de nuevo elestado de este terminal para com-probar que aún está a 0 lógico. Siéste es el caso, el contenido de regis-tro TAKT se copia sobre el registroSTART y se activa la bandera FKENN(“detección de flanco”). En cualquierotro caso, se devuelve el control alprograma principal. Cuando se dejade pulsar el botón, el contenido del

registro TAKT se copia sobre el regis-tro STOP: esto permite que puedadeterminarse el período de tiempodurante el que ha sido presionado elcorrespondiente botón. Se ha pre-visto la situación de desbordamientoal comparar los registros START ySTOP. Si el período durante el que seha presionado el botón es menor de1,5 s (una cantidad de 0F en hexade-cimal), se activa la bandera FKL15(“menos de 15”); si el tiempo esmayor, se activa la bandera FGR15. Acontinuación, en ambos casos, seborra la bandera de detección deflanco FKENN.

Sub logicout (rutina de salidalógica)La subrutina LOGICOUT contiene lalógica para la generación de la saliday el control del tiempo de retardo enel registro OUTC. Primero se realizauna verificación para ver cuál de las

INTERÉSGENERAL

17Elektor

Descargas gratuitas– Programa del Controlador de Luz Noc-

turna en lenguaje ensamblador y en for-mato compilado (ficheros en código fuentey en formato .HEX). Nombre del fichero: 020115-11.zip.

– Diagrama de pistas y de implantación decomponentes de la placa de circuitoimpreso en formato PDF. Nombre del fichero: 020115-1.zip.

www.elektor-electronics.co.uk/dl/dl.htm(seleccionar el mes de publicación)

Registros de configuración delAT90S2313Configuración del Temporizador 1Interrupción Temporizador: TIMSKTOIE1 OCIE1A TICIE1 TOIE0 HEX0 1 0 0 0 0 0 0 40(Temporizador/Contador 1 compara y verifica si la interrupción está habilitada. Se generauna interrupción cuando el valor del contador es igual al contenido del registro con el quese compara).

CTC y preescaler: TCCR1BICNC1 ICES1 CTC1 CS12 CS11 CS10 HEX0 0 0 0 1 1 0 1 0D(Borra y coloca el Temporizador/Contador 1 a cero cuando el valor contado es igual al con-tenido del registro con el que se compara; configura el preescaler para dividir entre 1.024–CS12 a CS10–).

Registro de ComparaciónOCR1AH 00hOCR1AL 30h0030H = 48 decimal(El Temporizador 1 funciona como un generador de reloj, generando una interrupción cada10 ms. La frecuencia generada por el cristal de 4.915.200 Hz se divide hasta los 100 Hz porel preescaler y el Temporizador 1).

Configuración del puntero de la pilaSPL = DFh

Configuración del control de puertosRegistro DDRD FFh: puerto D configurado como salidaRegistro DDRB 00h: puerto B configurado como entrada

Configuración del registro SREGConfigurar el bit a 1 para habilitar las interrupciones.

en el registro OUTC. El registro se incre-menta cada 10 s hasta que alcanza el valorconstante OUTIM (180 decimal). En esemomento, tanto la bandera OUT como labandera OTIML se borran y el programavuelve a su estado inicial.

Sub output (rutina de salida)La subrutina OUTPUT controla las salidas enel puerto Port D. La acción de esta subrutinadepende del estado de la bandera OUT. Sidicha bandera está activada, el programasalta a la etiqueta OUTPUT1. En esemomento, el terminal PD0 pasa a nivel lógicoalto y se utiliza el estado de la banderaOUTIML para controlar ejecuciones posterio-res. Si se borra esta bandera, la subrutinaOUTPUT acaba con un retorno hacia el pro-grama principal. Sin embargo, si esta banderaestá activada, las instrucciones sucesivas delcódigo ensamblador aseguran que una señalde reloj de 1 Hz esté presente en los termina-les del puerto PD1 y PD2, con un desfaseentre ambas de 180°.

Si la bandera OUT no está activalos terminales del puerto PD0, PD1 yPD2 están configurados con sus nive-les por defecto (PD0 y PD1 a nivellógico bajo y PD2 a nivel lógico alto)y la subrutina acaba.

Sub delay (rutina de retardo)La subrutina DELAY evita los rebotesde los botones utilizando el contadorde 10 ms TAKT10. Cuando se llama ala rutina, el estado del contador secopia sobre el registro DELAY y elvalor se incrementa por 2, lo querepresenta 20 ms. Si este resultado esun valor mayor de 10, se resta 10 alvalor de DELAY. Esto es importante,ya que el contador TAKT10 se pone acero cuando alcanza el valor de 10. Acontinuación se ejecuta el siguientelazo hasta que el contenido deDELAY y TAKT10 se hacen iguales.En ese momento la subrutina vuelveal programa principal.

Montaje mecánico

El circuito se monta en el interior de unacaja con un conector preparado para tra-bajar con tensión de red. La pequeñaplaca de circuito impreso que se muestraen la Figura 2 puede alojarse suave-mente en el interior de una caja de nues-tra elección. Por ello, no debe ser difícilmontar todos los componentes y lograrque todo funcione en el primer intento,siempre y cuando respetemos las nor-mas básicas para soldar todos los com-ponentes, y no olvidemos los tres puen-tes con hilos que hay que realizar.

El botón (o botones) pueden insta-larse, si se desea, de forma separada ensus propios alojamientos. El cable quese utilice para llevar la conexión a di-chos botones se conectará a los termi-nales K3 y K4. Sin embargo, se aconsejamontar el pulsador S1, con su diodoLED, en la caja principal del proyecto.

(020115-1)

INTERÉSGENERAL

18 Elektor

Elektor Electronics (Publicaciones) no suministra elementos o com-ponentes distintos de las placas de circuito impreso, láminas de pane-les frontales y programas en disquetes o sobre circuitos integrados (nonecesariamente para todos los proyectos). Los componentes pueden obte-nerse normalmente a través de un cierto número de proveedores (ver losdiversos anunciantes en la publicidad de esta revista).

Los valores elevados y bajos de los componentes se indican pormedio de abreviaturas matemáticas, con uno de los siguientes prefijos:

E (exa) = 1018 a (atto) = 10–18

P (peta) = 1015 f (femto) = 10–15

T (tera) = 1012 p (pico) = 10–12

G (giga) = 109 n (nano) = 10–9

M (mega) = 106 μ (micro) = 10–6

k (kilo) = 103 m (milli) = 10–3

h (hecto) = 102 c (centi) = 10–2

da (deca) = 101 d (deci) = 10–1

En algunos esquemas eléctricos, para evitar confusión, pero contraria-mente a las recomendaciones IEC y BS, el valor de los componentes se pro-porciona sustituyendo el prefijo correspondiente por el punto decimal. Porejemplo:

3k9 = 3.9 kΩ 4μ7 = 4.7 μF

Si no se indica ninguna otra cosa, la tolerancia de las resistencias seráde ±5% y su rango de disipación de potencia será de 1⁄3–1⁄2 W. La tensiónde trabajo de un condensador será ≥ 50 V.

En el proceso de montaje de los componentes de una placa decircuito impreso, siempre se comenzará por los componentes de menortamaño, es decir, por los puentes con hilos, las resistencias y los compo-nentes de tamaño más pequeño. Se continuará con los zócalos de los cir-cuitos integrados, los relés, los condensadores electrolíticos de mayortamaño y el resto de condensadores, componentes y conectores de tamañomás grande. Los componentes semiconductores más sensibles y los cir-cuitos integrados deben ser los últimos.

Para la soldadura usaremos un soldador de 15–30 W de punta fina yestaño con interior de resina (en proporción 60/40). Insertaremos los ter-minales de los componentes en la placa, los doblaremos ligeramente, cor-tándolos con muy poca altura y después los soldaremos, esperando de 1 a2 segundos para que el estaño fluya suavemente antes de retirar el solda-dor. No se deben sobrecalentar la placa ni los componentes, especialmentecuando se sueldan circuitos integrados y semiconductores. Para quitar unasoldadura es mejor hacerlo con un desoldador con chupón o con una tren-cilla para desoldar.

El procedimiento para localizar las averías si, una vez montadostodos los componentes, el circuito no funciona adecuadamente, consisteen comparar cuidadosamente los componentes montados en la placa conlos valores publicados en la lista de componentes, y en repasar la distribu-ción de los mismos sobre la placa. ¿Están todos los componentes en suposición correcta? ¿Se ha mantenido la polaridad correcta en todos loscomponentes que la tienen? ¿Se han invertido los cables de la entrada detensión del circuito? ¿Se han soldado todos los terminales? ¿Hemos olvi-dado montar alguno de los puentes de la placa?

También debemos medir los niveles de tensión que se han proporcio-nado en el esquema del circuito eléctrico y verificar que concuerdan conlos valores medidos realmente sobre nuestra placa (se acepta una desvia-ción de la medida inferior al ±10% de los valores especificados).

Por último, tenga en cuenta que regularmente se publican correccionesde los proyectos que aparecen en esta revista y que las cartas de los lectores,que disponen de su columna correspondiente, a menudo contienen comen-tarios e información adicional muy útiles para los proyectos publicados.

El valor de una resistencia se indica mediante un código de colores,según la siguiente serie:

color 1er dígito 2º dígito factor de mult. tolerancia

negro – 0 – –marrón 1 1 �101 ±1%rojo 2 2 �102 ±2%naranja 3 3 �103 –amarillo 4 4 �104 –verde 5 5 �105 ±0,5%azul 6 6 �106 –violeta 7 7 – –gris 8 8 – –blanco 9 9 – –oro – – �10–1 ±5%plata – – �10–2 ±10%sin color – – – ±20%

Ejemplos:marrón-rojo-marrón-oro = 120 , 5%amarillo-violeta-naranja-oro = 47 k , 5%

G U Í A S Y C O N S E J O S D E M O N T A J E

NOTICIAS

19Elektor

Chauvin Arnoux, empresa represen-tada por Euro Instruments, S.L., anun-cia sus analizadores de redes eléctri-cas trifásicas Qualistar C.A 8332 y C.A8334 que, destinados a los servicios decontrol y mantenimiento de edificiosindustriales o administrativos, permi-ten obtener una imagen instantáneade las principales características deuna red con valores calculados yvarias funciones de procesamiento. Las principales magnitudes medidaspor los analizadores Qualistar son ten-siones TRMS AC+DC (tensiones sim-ples hasta 480 V y tensiones com-puestas hasta 600 V), corrientesTRMS AC+DC hasta 3000 A, tensio-nes y corrientes pico, frecuencias de10 a 70 Hz, potencias activas, reacti-vas, consumidas y generadas, y armó-nicos en tensiones, corrientes o poten-cia hasta el rango 50. Los analizadores Qualistar también secaracterizan por disponer de trata-

miento gráfico, alarmas, registro,datado y características de las pertur-baciones (sobretensiones, bajadas ycortes, etc.), registro de las medidas,

impresión inmediata de la pantallaen impresora, memorización de

pantalla y comunicación por hiloóptico.

Aparte de sus capacidades demedida, los analizadores Qualistar

C.A 8332 y C.A 8334 presentan unaergonomía y un funcionamiento real-mente intuitivo. Por ejemplo, destacaun teclado dividido en zonas in-mediatamente identificables, lograndoun dominio rápido del funcionamientodel aparato.

Para más información:Euro instruments, S.L.Avda. Manzanares, 6628019 MadridTel.: 914603813Fax: 914604325

Optral, S. A., anuncia su cable de dis-tribución armado dieléctrico para usointerior y exterior NEXO DP (28), uncable de construcción holgada quecontiene desde 4 hasta 12 fibras ópti-cas dentro de un mismo tubo y conelementos de tracción basados enfibras de vidrio bloqueantes al agua(WB), evitando la penetración y el des-lizamiento longitudinal del agua entrelos extremos del cable.El NEXO DP (28) Monotubo es uncable de distribución interior / exte-rior, dieléctrico, estanco, libre de ele-mentos rígidos, formado por 4, 6, 8 o12 fibras ópticas SM o MM 62,5 / 125o 50 / 125), con segunda protecciónholgada formada por un único tubo dematerial termoplástico.El cable se compone de fibra ópticacon recubrimiento primario (250 μm),tubo central holgado con relleno de gel

antihumedad (Ø 2,8 mm), refuerzo defibra de vidrio bloqueante al agua(WB) y cubierta exterior LSZH. El NEXO DP (28), diseñado especial-mente como cable de distribución

horizontal, también se caracteriza porsu construcción robusta y compacta,alta flexibilidad, resistencia a los roe-dores y rango de temperatura de –20a +70 °C.

CA B L E D E F I B R A Ó P T I C A D E E S T R U C T U R A H O L G A D A M O N O T U B O

Leasametric, empresa especializadaen la venta y alquiler de instrumenta-ción electrónica, y representada enEspaña por DENVER Metrología Elec-trónica, S.L., anuncia la presencia, en

su oferta de productos, del multímetrodigital Agilent 32401A, una herra-mienta muy útil para todo tipo de fun-ciones de testeo. El Agilent 32401A, que logra medicio-

nes con una precisión de 6,5 dígitos alprecio pagado por otros instrumentosde 5,5 dígitos, tiene una precisión del0,0015% para DC y del 0,06% para AC,logrando también un rendimiento más

MU LT Í M E T R O D I G I TA L D E 6,5 B I T S

Cable de fibra óptica de estructura holgada monotubo optral.

AN A L I Z A D O R E S D E R E D E S E L É C T R I C A S T R I F Á S I C A S

Analizador de redeseléctricas trifásicasChauvin Arnoux.

NOTICIAS

20 Elektor

rápido. Este multímetro también per-mite almacenar hasta 512 lecturas enuna memoria internaEl multímetro 32401A de Agilent enun claro ejemplo de la gama de pro-ductos del catálogo de DENVER, quesólo posee dispositivos y herramientasde primeras marcas, renovados y per-fectamente testeados y ajustados, congarantía de un año. También existe laposibilidad de alquilar los equipos.

Para más información:DENVER metrología electrónica, S.L. Tel: 915698006 Fax: 915690420 www.denvermetrologia.com

Lambda continúa mejorando la densi-dad de potencia de su familia PAH demódulos de potencia DC/DC “half-brick” con la introducción del nuevoPAH300S48 con voltajes de salida de28 o 12 VDC y 300 W de potenciadesde una salida. El nuevo convertidorDC/DC es ideal para un buen númerode aplicaciones de estación base ytelecomunicaciones, informática yarquitecturas de potencia distribuida. Con 12 V como un voltaje de bus inter-medio de la industria, el PAH300S48está especialmente indicado para suuso con convertidores no aislados depunto de carga. El ajuste de voltaje desalida es de entre –40 y +10% en elmodelo 12 V y de –40 a +18% en elmódulo de 28 V. El PAH300S48 tiene un voltaje deentrada nominal de 48 V y desarrollauna eficacia eléctrica del 90%. Taleficacia permite que Lambda pro-duzca un diseño half-brick con unasdimensiones muy reducidas, ya queeste convertidor DC/DC sólo pesa 90gramos y mide 58 X 61 X 13 mm,dotando de beneficios significativos a

los diseñadores que buscan maximi-zar la densidad de potencia en sutarjeta. La ventilación de conducción vía laplaca base dota de un rango de tem-peratura operativa de –40 a +100 °C.Esto significa que el PAH300S48 tam-bién es adecuado para su uso en apli-caciones que operan bajo condicionesadversas con bajo flujo de aire y ele-vada temperatura ambiente.Otras características incluyen controlremoto y protección ante sobrevoltaje,elevada corriente o sobretemperatura.El voltaje de resistencia de aislamientoes entrada a salida de 1,5 kVDCdurante un minuto, entrada a placabase de 1,5 kVDC, y salida a placabase de 500 VDC durante un minuto.Los convertidores PAH poseen lamarca CE de acuerdo con la directivade bajo voltaje y cumple con las apro-baciones internacionales UL1950,EN60950 y CSA950

Para más información:Invesys Power systems, S.A.S.E-mail: espana.lambda@psd.invesys.com

ZIPPY Technology, empresa represen-tada en España por Master Coelectró-nic, S.L., anuncia la serie SM demicroswitches subminiatura, que sepresentan en dos rangos: SM-05 5 A125 VAC (5 A 250 VAC) y SM-10 10.1 A125 VAC (10.1 A 250 VAC).

La serie SM, gracias a sus múltiplesventajas, está especialmente indi-cada para gran variedad de aplica-ciones: teléfonos, aires acondicio-nados, ordenadores, fax, joystick,detectores de gas, cuchillos eléctri-cos, juguetes, tostadoras y otros

muchos dispositivos y electrodo-mésticos.Las principales características de losmicroswitches “subminiatura” SM-05y SM-10 son: frecuencia mecánica yeléctrica de 120 y 10-30 operacionespor minuto, respectivamente, resis-

LA M B D A A U M E N TA L A P O T E N C I A D E S U C O N V E RT I D O R DC/DC H A L F-B R I C KH A S TA 300 W

Lambda aumenta la potencia de su convertidorDC/DC half-brick hasta 300 W.

Multímetro digital de 6,5 bits Leasametric.

MI C R O S W I T C H E S S U B M I N I AT U R A

NOTICIAS

tencia de contacto inicial de 30 Mcomo máximo, resistencia de aisla-miento (a 500 VDC) de 100 M comomínimo, y potencia dieléctrica inicialde AC1000 VRMS (50-60 Hz); todoello con unas diminutas dimensiones.La temperatura de almacenamientoes de –25 a +85 °C, pudiendo llegarcomo opción a los +120 °C, con unahumedad relativa del 85%, lograndouna vida de servicio de al menos10.000.000 operaciones mecánicas yentre 6.000 y 100.000 operacioneseléctricas, dependiendo del tipo demicroswitch.

Para más información:Master coelectrónic, S.L.info@mastercoelectronic.comwww.mastercoelectronic.com

“El hermano pequeño”Kontron anuncia la introducción deJREX-VE, la quinta tarjeta de la fami-lia JRex 3,5”, que se presenta con unprocesador VIA EDEN de 600 MHz. En comparación con su “hermanomayor”, el JREX-VE de 1 GHz, lanueva tarjeta JREX-VE desarrolla unbajo consumo de potencia extremada-mente, reducida generación de calorreducida y elevada compatibilidadelectromagnética (EMC).Al igual que el resto de tarjetas JRex,los interfaces para 2 X USB, LAN,Compact-Flash, keyboard / mouse,VGA, COM1, conectores de fuente dealimentación ATX y reseteo, seencuentran localizados en las mismasposiciones físicas.Kontron también ofrece módulos I/Ocompatibles para la expansión delsistema. Como resultado de esta

TA R J E TA JRE X 3,5” B A S A D A E N P R O C E S A D O R VIA EDEN 600 MHZ

Tarjeta JRex 3,5” basada en procesador VIA EDEN 600 MHZ.

Microswitches subminiaturaZippy technology.

NOTICIAS

22 Elektor

uniformidad, los integradores de sis-temas y OEM pueden desarrollarproductos escalables basados entarjetas 3,5”, sin la necesidad demodificar encapsulados o conecto-res para diferentes procesadores.El JRex-VE incluye el chipset VIATwister T con motor S3 Savage 4,bus front-side de 133 MHz y faseIDE vía UDMA-100. El socketSDRAM-DIMM puede acomodar

hasta 512 MB de memoria y permiteel uso de módulos estándares dememoria desktop.El controlador gráfico UMA (hasta 32MB) es un componente integral delchipset. Además, varios tipos de dis-play se pueden conectar fácilmentevía el interface JILI, el cual detectaautomáticamente qué display seencuentra conectado y establece losparámetros de vídeo correspondien-

tes. Todos los módulos JRex son“plug and work”, lo que reduce sig-nificativamente el tiempo de llegadaal mercado.

Para más información:KONTRON Embedded computers, AG.Gobelas, 21 28023 MadridTel: 917102020Fax: 917102152

Loctite Electronics, empresa repre-sentada en España por Lober, S. A.,ha introducido la pasta de soldaduralibre de carga Loctite MulticoreLF300, que es ideal para aplicacionesde ensamblaje de gran volumen y ele-vada velocidad. Ofreciendo mayor vida de impresióny mejor fijación, Multicore LF300tiene unas capacidades de impre-sión excepcionales. El producto des-taca por un pin probable para lograrun mejor rendimiento de test en cir-cuito (ICT).El LF300 ofrece excelente humedad enuna amplia gama de superficies y hasido formulado para dotar de elevadaresistencia en el proceso de soldadura. El Multicore LF300 ha sido optimizadopara tarjetas de pequeño y medianotamaño con flujos a temperaturas de240 a 245 °C. Los reflujos se puedenextender con nitrógeno. Las aplica-ciones típicas incluyen teléfonos mó-viles, ensamblajes PDA, dispositivosde control remoto, dispositivos deentrada sin clave y encapsuladospitch 0,4 mm.

Esta pasta se encuentra clasificadacomo ROL0 (J-STD 004) y cumple ysupera las especificaciones de testpara SIR, espejo de cobre, corrosión,bromuros, cloruros y Bellcore GR-78-CORE para electromigración.

Para más información:Departamento de Atención al Cliente de Lober, S.A.Tel: 913589875Fax: 913589710

PA S TA D E S O L D A D U R A PA R A P R O C E S O S D E I M P R E S I Ó N D E E L E VA D A V E L O C I D A D

Pasta de soldadura para procesos de impresión de elevada velocidad Loctite.

Nexcom, a través de su importadorMacroservice, S. A., presenta el nuevoMini PC EBS1363. Una de las principales característicasde este nuevo modelo es su tamañorealmente pequeño, sus dimensionesson de tan sólo 146 X 160 X 41 mm. El nuevo EBS1363 incluye la tarjetaembedded EBC 363 de formato 3,5”basada en el procesador VIA C3 a 800MHz. Esta tarjeta admite hasta 512Mb de memoria e incorpora 2 puertosserie, una salida LAN Ethernet, 2puertos USB, 8 puertos TTL I/O y con-trolador para paneles LCD. Tambiénincluye zócalo para tarjetas Compactflash y audio AC97.

Las aplicaciones de este nuevo Mini PC,dado su reducido tamaño, están princi-palmente enfocadas a incorporarlo enTPVs, vehículos, toma de datos y, engeneral, cualquier sistema que preciseun PC de unas dimensionesmuy reducidas.

Para más información:MacroserviceTel: 915715200Fax: 913515930web: www.macroservice.es

NU E V O MI N I PC D E NE X C O M

Nuevo Mini PC de Nexcom.

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23Elektor

Para la transferencia de paquetes isó-cronos IEC61883, este IC puede aña-dir y eliminar CIP y paquetes fuente

automáticamente. El controlador LINK/Transacción, por su parte, soportatransferencia de datos bidireccionalen modos asíncrono e isócrono. LaRAM integrada implementa unatransferencia estable con un MaxPay-load de hasta 100/200/400 Mbps.La interfaz de flujo (soportando inter-faces IDE) puede conectar o separarinterfaces DMA de 8 bits para entra-das y salidas. Alguna parte de latransacción se implementa en elhardware. Estableciendo los tamañosy las direcciones PageTable en el pro-tocolo SBP-2 se automatiza el conse-cuente PageTable y la transferenciade datos. La fuente de tensión es de 3,3 V ±0,15V y el IC interfaz IEEE1394 se pre-senta en un encapsulado QFP con 176pines (24 X 24 X 1,4 mm).

EPSON, empresa representada enEspaña por Anatronic, S.A., anunciael desarrollo del IC interface IEEE1394S1R72902 con controlador PHY inte-grado. El S1R72902 ofrece una interfazIEEE1394 óptimo para dispositivosaudio-vídeo, desde periféricos infor-máticos a componentes electrónicosdigitales domésticos. El S1R72902 contiene una interfazIEEE1394 y una interfaz de flujo con-forme a los estándares IEEE1394-1995y 1394a-2000. El IC monochip integra un cablePHY de dos puertos, un controladorLINK/Transacción ideal parapaquetes isócronos IEC61883, pro-cesador RISC de 32 bits EPSON yuna Flash ROM para el firmware,por lo que no existe necesidad deFlash ROM adicional.

Littelfuse, Inc., empresa representadaen España por Anatronic, S. A., haintroducido una familia de plasma degas de dispositivos GDT (Gas Dis-charge Tube) diseñados para uso enuna amplia gama de aplicaciones deprotección eléctrica y de datos. La nueva línea de GDT, que se pre-senta en encapsulados SFP cargadosy SMD, es ideal para uso en aplicacio-nes de banda ancha, MDF (Main Dis-tribution Frame), y Central Office yAccess, incluyendo protección defuentes eléctricas y datos, asociadasnormalmente a circuitos de elevadafrecuencia que operan por debajo de100 V). Los dispositivos GDT tienen untiempo de respuesta mucho másrápido ante sobrevoltajes transitoriosque las ofertas tradicionales. Esta rapi-dez se traduce en un voltaje break-down muy bajo y reduce el riesgo deposibles deterioros del equipo. Los nuevos dispositivos tienen lacapacidad de gestionar subidas bre-ves de tensión de hasta 10.000 A,suprimiendo eficazmente el sobrevol-taje transitorio. Su baja capacidad (1-2 pF), elevada resistencia de aisla-miento (superior a 1 GΩ) y bajoescape garantizan que el componenteno tendrá efectos en el sistema prote-gido durante condiciones operativasnormales. Los GDT tampoco presen-

tan pérdidas de señal (hasta 1.8 GHz),por lo que son muy apropiados paraaplicaciones de banda ancha. La línea GDT combina elevada capa-cidad de protección con el voltajecamping bajo de diodos avalancha desilicio en un encapsulado. Esta nueva

configuración ofrece una mejor res-puesta ante los sobrevoltajes y reducelos voltajes breakdown en compara-ción con diseños tradicionales. Por lotanto, los productos son ideales paraproteger los equipos electrónicos mássensibles.

NU E VA G E N E R A C I Ó N D E D I S P O S I T I V O S GDT D E E L E VA D A C A PA C I D A D

Nueva generación de dispositivos GDT de elevada capacidad Littlefuse.

IC interfaz IEEE1394 monochip con controladorPHY integrado EPSON.

IC I N T E R FA Z IEEE1394 M O N O C H I P C O N C O N T R O L A D O R PHY I N T E G R A D O

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24 Elektor

Estas funciones opcionales ayudan amejorar aún más la flexibilidad y laproductividad de los trabajadoresXerox ha anunciado que incorpora lacomodidad de las capacidades opcio-nales del escaneado y del fax a sunueva gama de dispositivos multifun-ción digitales WCP 423E y 428E. Alofrecer capacidades de escaneado y defax a sus funciones existentes de impre-sión y copia, los nuevos sistemas ofre-cen ahora a los usuarios una solucióntotal de gestión de documentos de ofi-cina, todo ello en un solo dispositivo.En momentos en que un número cre-ciente de organizaciones dependecada vez más de la gestión y distribu-ción de documentos digitales, laopción de escaneado de las WCP pro-porciona a los grupos de trabajo de ofi-cinas y departamentos una mayor fle-xibilidad y eficacia. Esta opción per-mite a los usuarios editar losdocumentos que han escaneado, yarrastrar y soltarlos en otras aplicacio-nes de red o de escritorio. Los usua-

rios pueden escanear documentos auna o dos caras, de tamaño hasta A3.Con la funcionalidad del fax, la serieWCP 423E y 428E permite a los usua-rios enviar y recibir por fax documen-tos a 2 caras, en tamaño A3, con unaresolución de hasta 600 ppp. La reso-lución asegura que todos los docu-mentos enviados y recibidos tienen unacabado profesional. Los usuariostambién pueden enviar y recibir faxesdirectamente desde sus PCs, aho-rrando tiempo y esfuerzo. La seguridad de los documentos se hagarantizado también gracias a unaserie de funciones adicionales como el“Buzón”, que almacena con total segu-ridad faxes confidenciales hasta queel destinatario al que van dirigidos lasrecoge.Las WCP 423E y 428E son productosmultifunción A3 de 23 y 28 ppm.Incorporan funciones avanzadas deimpresión tales como mayor capaci-dad de papel, una pantalla táctil fácilde usar e impresión protegida. A dife-rencia de los productos de la compe-tencia, la interfaz de pantalla táctil delas WorkCentre Pro 423E y 428E puedepersonalizarse para mostrar como pre-fijadas las funciones usadas con másfrecuencia, adaptándolas a las formasespecíficas en las que trabaja ungrupo de oficina. Nico Korlaar, Product Manager deMultifuncionales de ofician de XeroxOffice Europa, dijo: “Se están produ-

ciendo importantes cambios en laforma de crear, gestionar y distribuirlos documentos. Por consiguiente, losclientes piden una mayor flexibilidadde sus dispositivos multifunción. Dadoque la información de los clientes esuna parte esencial del programa dedesarrollo de productos de Xerox, lasopciones de fax y escaneado se hanincorporado ahora como respuesta asus demandas. Estas nuevas opcionesayudarán a nuestros clientes a adap-tar nuestro dispositivo a las necesida-des presentes y futuras de gestión dedocumentos de su negocio o grupo detrabajo”. Xerox Office ya es líder en innovaciónde tecnología de oficina, ofreciendo lagama más amplia de impresoras decolor y blanco y negro en A3 y A4 paragrupos de trabajo, así como dispositi-vos multifunción para mejora de laproductividad y soluciones de gestiónde documentos.

XEROX O F R E C E L A F U N C I O N A L I D A D O P C I O N A L D E L E S C Á N E RY D E L FA X A L A S E R I E WORKCENTRE PRO

Incorporará las soluciones de Activ-Card en su oferta orientada a empre-sas, instituciones financieras y orga-nismos gubernamentales ipsCA,compañía española especializada enservicios de certificación digital yfirma electrónica, ha suscrito unaalianza estratégica con ActivCard, elprincipal proveedor de software parala gestión de las identidades (IDM). Envirtud de este acuerdo, ipsCA inte-grará en su oferta las soluciones deActivCard, para brindar un accesoseguro y cómodo a sus aplicaciones yservicios. Por su parte, ActivCardreforzará con esta medida su presen-cia en el mercado nacional.El acuerdo abarca toda la gama de pro-ductos de ActivCard que aportan

capacidades de autenticación fuertecon lo que se garantiza la restricción deacceso, a un equipo o fichero determi-nado, exclusivamente a las personasautorizadas a ello. Actualmente, losmétodos más utilizados de Autentica-ción no incluyen mecanismos deAutenticación fuerte, y para acce-der al sistema el usuario debería utilizarmétodos más sofisticados sin tener quesacrificar la facilidad de uso. A travésde los mecanismos de AutenticaciónFuerte, el ordenador se asegura de lacorrecta identidad del usuario blin-dando el acceso. La gama de productosActivCard también incluye solucionesde protección para las organizacionescon procesos de negocio vía Internet,incluyendo soluciones PKI (infraestruc-

turas de clave pública), sign-on seguro,herramientas desktop de seguridad, sis-temas para gestión de identidades ytarjetas corporativas de acceso. La experiencia de ipsCA en el campode la seguridad informática, tanto enlabores de integración como en consul-toría y desarrollo de soluciones, servirácomo plataforma para impulsar la tecno-logía de ActivCard entre las empresasy organismos de la administración espa-ñola, dos de los mercados hacia los quese orienta específicamente su oferta. El proyecto que ipsCA ha desarrolladojunto con el Colegio de Ingenierosde Caminos, Canales y Puertos(CICCP) es el primer ejemplo de lacolaboración entre ambas compañías.Dicho proyecto, que implica el diseño e

CA B L E S M U LT I C O N D U C T O R E S F L U O R A D O S PA R A A LTA S T E M P E R AT U R A S

NOTICIAS

Grupo CDW, comercializa Rimax Kan-goo Kam, una cámara y monitor devídeo portátiles e inalámbricos porradiofrecuencia para una seguridadmóvil doméstica: en casa y oficina.Rimax Kangoo Kam es la solución per-fecta para aquellos que necesiten deun sistema de vigilancia móvil en sucasa u oficina.El nuevo sistema de vigilancia sincables Rimax se compone de unacámara y un monitor TFT de 1.5”,inalámbricos. La cámara transmiteaudio y vídeo en color -o en blanco ynegro en modo visión nocturna- almonitor. Gracias a su ligero peso,tanto la cámara como el monitor,pueden ser transportados de unlugar a otro de la casa u oficina, para

vigilar aquello que convenga alusuario. La señal de 2.4GHz atra-viesa paredes y techos con un radiode transmisión de unos 100 metros,aproximadamente.Rimax Kangoo Kam funciona con pilaso a través del adaptador de corrientealterna que incluye. Debido a su ligeropeso, puede instalarse donde sedesee, e incluso fijarse en la pared.Dispone de 3 canales seleccionables.Además, Rimax Kangoo Kam incor-pora una interesante función: la trans-misión de vídeo puede activarse por lavoz. El usuario puede configurar lasensibilidad del audio que desea, asíel monitor, al captar el sonido al nivelque el usuario haya predeterminado,se activa y muestra la imagen.

La cámara produce imágenes en colorbajo condiciones de iluminación norma-les y en blanco y negro bajo visión noc-turna. La iluminación, en este segundocaso, tiene lugar por infrarrojos. Lacámara, además, incluye micrófono parala monitorización de audio. El cuerpo delobjetivo está diseñado en dos piezas, porlo que permite el ajuste flexible delángulo de rotación, manteniendo almismo equilibrado. El monitor puede conectarse a unreproductor de vídeo para grabar, eincorpora un indicador del nivel decarga de las pilas.La caja de presentación contiene lacámara, el monitor, adaptadores decorriente, cable de audio / vídeo y kitde montaje para la pared.

RI M A X KA N G O O KA M: S I S T E M A D E V I G I L A N C I A M Ó V I L E N C A S A Y O F I C I N A.

implementación de un sistema electró-nico para automatizar todo el procesode visado de los proyectos de los cole-giados, contará con el software paragestión de las identidades digitalesbasado en las tarjetas inteligentesmulti-funcionales de ActivCard. Conesta tecnología, CICCP ha puesto enmarcha un carné digital para todos susmiembros colegiados. Bruno Barbagli, Director de ventaspara el Sur de Europa de ActivCardapunta, “en los últimos meses, el mer-cado español ha madurado en las áreasde PKI, control de acceso y Autentica-ción Fuerte. De la mano de ipsCA, noshemos posicionado en proyectosimportantes en los sectores de la Admi-nistración y las grandes empresas.ipsCA cuenta con una gran experien-cia en el entorno de PKI y de seguridad.y se ha convertido en un socio funda-mental en la estrategia de ActivCard

para España. El éxito del proyecto deCICCP demuestra la estrecha relaciónentre ambas compañías”.Para Juan Carlos Pascual, directortécnico de ipsCA, “Estamos real-mente muy satisfechos de emprenderuna estrecha colaboración con Activ-Card, el fabricante más destacadodel mundo en sistemas de identidadelectrónica, que ha desarrollado siste-mas de seguridad incluso para el ejér-cito americano. Sus soluciones paragestión de identidades aportan lascapacidades necesarias para brindarAutenticación Fuerte, asegurandoque sólo los usuarios autorizadosacceden a los recursos protegidos”.

La Compañía Ips Certification Authority (ipsCA) esuna empresa española que continúa lalabor iniciada por IPS en 1995, siendopionera en Europa en su actividad de

Autoridad Certificadora. Esta compa-ñía, especialista en materia de firmaelectrónica, se dedica a la comerciali-zación de Certificados Digitales, For-mación, Consultoría en todo lo relacio-nado con PKI y adaptación a los requi-sitos de la Ley de Protección de DipsCA es miembro de AECODI, Asocia-ción de Entidades de Confianza Digital, yextiende su área de actuación mediantealianzas estratégicas y acuerdos conotras firmas, como Microsoft, Netscape,Safelayer, Nokia, Lotus, Equifax, Rain-bow, Infotel, HP Galicia e Ideas, encon-trándose como Autoridad CertificadoraRaíz en todos los productos Microsoft.

Para más información:Juan Carlos PascualIPS Certification Authority (ipsCA)Tel: 91 640 2052Fax: 91 640 2041j.pascual@ipsca.comhttp://www.ipsca.com

La familia de periféricos para el Power-QUICC incorpora soluciones para ges-tión de alimentación, Clocks y un trans-ceptor Gigabit Ethernet.El desarrollo de sofisticadas aplicacio-nes de red y telecomunicaciones basa-das en la arquitectura líder Power-QUICC es a partir de ahora más fácil.Motorola ha anunciado el lanzamientode nueva gama de Circuitos Integrados(ICs) de alto rendimiento para la ges-tión de energía, control del reloj y untransceptor Gigabit Ethernet que estánoptimizados para los procesadores decomunicaciones PowerQUICC quecontienen el núcleo de proceso delPowerPC™. Los fabricantes de equiposy los diseñadores que están desarro-llando aplicaciones basados en el pro-cesador PowerQUICC pueden ahoraobtener soluciones de silicio comple-mentarias de Motorola, la misma com-pañía que fue pionera en los procesa-dores integrados de comunicaciones.La familia de procesadores Power-QUICC es la arquitectura de procesado-res de comunicaciones más amplia-mente utilizada en la industria, segúnun informe de Gartner Dataquest en2002. La arquitectura PowerQUICC estáen el “corazón” de los sistemas de red yde telecomunicaciones más sofisticadosdel mundo. Los procesadores Power-QUICC ofrecen de forma integrada con-trol comunicaciones para una ampliagama de equipos para cliente final(CPE- Customer Premises Equipment),

acceso y aplicaciones avanzadas, comopasarelas de acceso digital para xDSL,routers para uso corporativo y en Pymes,equipos para redes en el hogar, puntosde acceso a redes locales inalámbricas(WLAN), estaciones base inalámbricas,multiplexores de acceso DSL (DSLAM),matrices y transmisores de telecomuni-cación, y equipos de terminación T1/E1.“Motorola está permitiendo un completoecosistema para PowerQUICC queincluye gestión de tensión de alimenta-ción, control del reloj y transceptoresGigabit Ethernet optimizados para lamás avanzada arquitectura de procesa-dor de telecomunicaciones”, dice DavidPerkins, vicepresidente corporativo ydirector general de del grupo de Siste-mas de Redes y Ordenadores de Moto-rola. “El lanzamiento de estos CircuitosIntegrados de Motorola ayudarán ahacer más fáciles y más rentables a losfabricantes de equipos de red y teleco-municaciones el adquirir componentesesenciales de también de un proveedorafianzado para sus aplicaciones basadasen procesadores PowerQUICC”.

Productos de gestión de energíaQUICCsupplyMotorola ofrece tres Circuitos Integra-dos (IC) de gestión de energía altamenteflexible y ajustada a los requisitos de vol-taje de los procesadores PowerQUICC.Los productos QUICCsupply MC33701,MC33702, y MC33703 están optimiza-dos, respectivamente, para las familias

de procesadores PowerQUICC I, Power-QUICC II y PowerQUICC III. Están dise-ñados para proporcionar funciones desuministro de energía descentralizadaque encaje con las especificaciones decada procesador PowerQUICC para unbajo voltaje y una alta corriente de unafuente local.Los IC QUICCsupply proporcionanuna alternativa económica a la utiliza-ción de numerosos componentes parala gestión de energía o a caros “ladri-llos” (bricks) de suministro de energíapara soportar un nivel comparable defuncionalidad. Las características cla-ves del producto son:– Secuenciación de energía (Gestiónde apagado / encendido del procesa-dor de forma segura)– Salida programable (a través de unbus IIC, permitiendo el ajuste del vol-taje vía software).– Funciones reset y wachtdog.

Además, el alto nivel de integraciónofrecido por los productos QUICC-supply de Motorola permite a los fabri-cantes ahorrar espacio en las tarjetasy reducir el número de componentes.

Control de señal de reloj (QUICCclock)Motorola proporciona una completagama de soluciones de reloj diseñadaspara interactuar sin problemas con todoslos procesadores, incluyendo la familiaPowerQUICC. Ofreciendo un alto rendi-

Grupo CDW, líder en distribución deinformática y electrónica de consumo,comercializa Rimax Cool Charger, uncargador de pilas ultra rápido queevita al calentamiento de éstas.Rimax Cool Charger es un cargador depilas ultra rápido que evita el calenta-miento de las pilas recargables, gra-cias a que está fabricado con undiseño único y un sistema de circuitosinteligente. Debido a que las pilas y elcircuito no se calientan, Rimax CoolCharger permite hacer muchas máscargas consecutivas que el resto decargadores de pilas del mercado.Rimax Cool Charger es capaz de car-gar en sólo 1 hora, de 1 a 4 unidadesde pilas AA de 1600mAh y en 1 horay media, de 1 a 4 unidades de pilas

AA de 600mAh. Este cargador depilas ultra rápido aplica automática-mente diferentes cargas de corrientepara las pilas AA de alta capacidad ylas pilas AAA de baja capacidad. Asi-mismo, carga las pilas Ni-Cd de bajacapacidad con una carga de corrienteinferior.Este cargador siempre una cargarápida, segura y completa, indepen-dientemente de la marca, tipo y capa-cidad de las pilas recargables.Además, indica el estado de cargaindividual de hasta 4 pilas AA/AAA através de su correspondiente indica-dor LED y detecta e indica automáti-camente las pilas defectuosas.Rimax Cool Charger se presenta en unblister en el que se incluyen 4 unida-

des de pilas recargables Rimax AA Ni-MH de alta capacidad (2000mAh) consu correspondiente estuche, un cablepara el coche y un adaptador decorriente.

Capacidad pila Tiempo de carga1-4 AA 1600mAh 60 min.1-4 AA 1800mAh 67 min.1-4 AA 2000mAh 75 min.1-4 AAA 600mAh 75 min.1-4 AAA 650mAh 82 min.1-4 AAA 700mAh 88 min.

Para más información:Grupo CDWTel.: 902.33.22.66Fax: 902.11.36.14 www.grupocdw.com

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MO T O R O L A L A N Z A U N A N U E VA G A M A D E S O L U C I O N E S O P T I M I Z A D A SPA R A L A A R Q U I T E C T U R A PO W E RQUICC

RI M A X CO O L CH A R G E R: C A R G A D O R D E P I L A S E N 1 H O R A

miento y una amplia gama de funcionesjunto con una exitosa familia de solucio-nes de reloj redundantes, estos produc-tos están diseñados para mejorar la fia-bilidad de los sistemas, necesaria para lanueva generación de ordenadores inte-grados, equipos de almacenamiento,telecomunicaciones y redes. Además deofrecer productos de reloj para los proce-sadores ampliamente utilizados Power-QUICC I y PorwerQUICC II, Motorola haintroducido la familia QUICCclock, unaavanzada solución de timing optimizadapara la nueva generación de procesado-res PowerQUICC III con tecnología deinterconexión RapidIO.El Circuito integrado MPC9850 QUICC-clock para el procesador PowerQUICCIII es un único chip, con PLL integradoque genera un reloj de entrada al micro-procesador para una amplía gama defrecuencias y ofrece dos salidas diferen-ciales LVDS para el interfaz RapidIO. Elreloj MPC9850 de alto rendimiento estádiseñado para soportar velocidades dereloj de hasta 500 MHz para tecnologíaRapidIO, con frecuencias de salida pro-gramables que van desde los 16 MHZ alos 250 MHz. El MPC9850 puede serdirigido por un solo cristal de 25 MHZ ouna frecuencia de referencia de 25 MHz/ 33MHz para generar ocho relojes desalida CMOS de bajo voltaje. El disposi-tivo QUICCclock combina el esencialvector de reloj necesario para conducirel procesador PowerQUICC III en un soloencapsulado MAPBGA de 100 pines,ayudando a reducir el espacio necesa-rio de tarjeta y mejora el rendimiento del

sistema mediante la reducción de ruidoy desviación.

Productos SerDes de alta veloci-dad de datosMotorola ha mejorado su exitoso catá-logo de soluciones serializar/deserializar(SerDes) de alto rendimiento con la intro-ducción de los transceptores MC92603Gigabit Ethernet transceiver (GEt) yMC92604 Dual GEt. Estos dispositivosde 1,25 gigabaudios y full-duplex GEtpueden ser usados para trasmitir datosentre Circuitos Integrados en una tarjeta,a través de un backplane, o por cable, asícomo proporcionar un interfaz al GigabitInterface Converter (GBIC) y módulossmall form-factor (SFP). Las solucionesMC92603 y C92604 GEt pueden ser con-figuradas como dispositivos de 1,25gigabaudios backplane SerDes, o pue-den servir como un interfaz indepen-diente de Gigabit (GMII) GMII reducido(RGMII) o interfaz TBI (ten-bit interface)para aplicaciones Ethernet 1000base-X.Los dispositivos GEt están diseñadospara ser el perfecto compañero de losprocesadores PowerQUICC III de Moto-rola, que también soportan GigabitEthernet e interfaces GMII/RGMII/TBI.Los transceptores MC92603 y MC92604funcionan como dos dispositivos en uno:el MC92603 puede funcionar como unGEt cuádruple o como un GEt dual conredundancia, y el MC92604 puede fun-cionar como un GEt dual o como GEtcon un solo canal pero con redundancia.Para muchos diseñadores de sistemas,el soporte de redundancia en GEt es una

característica muy atractiva para aplica-ciones PowerQUICC de alto rendi-miento. Como sus SerDes precedentes,los dispositivos MC92603 y MC92604están implementados en CMOS y estándiseñados para un bajo consumo deenergía, un consumo nominal de menosde 1W con todos los enlaces operando amáxima velocidad, con el consiguienteahorro de energía en dichas aplicacionesbasadas en PowerQUICC.

Sobre Motorola SemiconductoresLíder mundial en la fabricación de procesadoresintegrados, Motorola Semiconductores ofrece, bajosu concepto de “Digital DNA” (ADN Digital), solu-ciones a medida que permiten a los clientes crearproductos inteligentes y abrirles nuevas oportuni-dades de negocio en la automoción, comunica-ciones inalámbricas, redes, ordenadores y en elhogar. Motorola Semiconductores facturó unos5.000 millones de dólares (unos 4.900 millones deeuros) en todo el mundo durante el año 2002.www.motorola.com/semiconductors/

Sobre MotorolaMotorola es un líder mundial en la provisión desoluciones de comunicación y electrónica inte-grada. Con una facturación global en 2002 de27.300 millones de dólares (unos 27.000 millo-nes de euros) es una compañía pionera enimportantes tecnologías que ha hecho la vidamás fácil a millones de personas, un objetivoque persigue desde que fue fundada haceexactamente 75 años. Para más información:www.motorola.es

Para más información:Alberto Egea / Raquel SánchezBassat Ogilvy Consejeros de ComunicaciónTel: 91 398 47 37 / 22Alberto.egea@ogilvy.comRaquel.sanchez@ogilvy.com

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PRÓXIMONÚMERO

¡Y MÁS PARA DISFRUTAR!El título de los artículos y sus contenidos están sujetos a cambios.

PEQUEÑOS CIRCUITOS, DISEÑOS, IDEAS Y TRUCOS.La pequeña colección de circuitos contiene circuitos inteligentes, pro-gramas de ordenador, descargas gratuitas, direcciones de Internet,mejoras de circuitos, trucos de laboratorio y notas de aplicación con-densadas. Como es normal, la colección cubre todo el campo de lamoderna electrónica: microcontroladores, audio, RF, tensiones de ali-mentación, Internet, test y medida, y otras disciplinas.

INTERÉSGENERAL

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En la época de los PC´s del giga-hertzio concantidades masivas de memoria de usuario,solamente los juegos extremadamente gran-des utilizan todos los últimos efectos de vídeo3-D y de sonido, para satisfacer a la genera-ción más joven. Si un juego funciona dema-siado lento, también eso significa, simplemen-te, que su PC es demasiado lento y necesitaser sustituido rápidamente. Ya han pasado losdías de los primeros ordenadores personalespara los cuales se optimizaba el softwareescrito para conseguir aumentar la potenciade los ordenadores a niveles nunca soñadoscuando se empezaron a vender estas máqui-nas por primera vez.

El desafío y el entusiasmo del actual pro-yecto están en su acercamiento minimalistapara obtener, en una palabra, nostalgia. Hoy,en vez de una caja de hardware complejo, seutiliza un microcontrolador para obtener lamáxima sencillez de desarrollo. La versión ori-ginal del juego de tenis en TV, publicada en larevista Elektor de Noviembre de 1976, tenía13 circuitos integrados TTL y 50 componen-tes discretos. Los siguientes artículos publi-cados en 1976 tenían docenas de circuitosintegrados, por lo que la fuente de alimenta-ción se calentaba demasiado, al menos en elprototipo usado en nuestro laboratorio.

Volviendo a 2003, la única memoria dispo-nible en el chip AVR es de 8 kbytes de lamemoria del programa y 512 bytes de RAM.Las señales de vídeo se mezclan con un parde pines de los puertos y resistencias, mien-tras que se utiliza un contador de tiempo paragenerar los sonidos primitivos usados en eljuego de MahPong. Durante los períodos oscu-ros en los bordes superior e inferior de la pan-talla, el microcontrolador permite conocer lasreglas del juego, interpreta la entrada del

usuario, así como varias tareas. ¡Na-da que se asemeje a un sistema ope-rativo o similar se impone entre el có-digo objeto colocado dentro del mi-croprocesador y el silicio desnudo delchip!

Las reglas del juego de MahPongrequieren solamente una clarificaciónpara los lectores más jóvenes de Elek-tor. Cada jugador emplea un batepara devolver una pelota de nuevo aloponente. Si la pelota consigue pasarmás allá de su bate y choca contra lapared detrás de ella, el contrario ganaun punto. La cuenta aparece en laesquina superior izquierda de la pan-talla. ¡El primer jugador en alcanzar21 puntos es el ganador y se beneficiade una pequeña ceremonia que con-siste en una melodía de victoria!

¿Hardware? ¿Qué hardware?

El esquema extremadamente sencilloque se muestra en la Figura 1 es eltípico que se usa en aplicaciones demicrocontroladores como el juego deMahPong. Como siempre en estos ca-sos, gracias al ingenio del software esposible disponer de funciones impor-tantes con bloques funcionales coloca-dos dentro del microcontrolador. Por lotanto, casi ninguna función aparece enforma de componentes externos.

Las resistencias R1, R2 y R3 entreel AVR micro y el conector K3, juntocon la resistencia terminal de 75 Ωdentro de la TV, forman un divisorresistivo. El micro 90S8515 es capaz

Tenis TV con AVR¡Juego MahPong, la edición single-Chip!

Diseñado por M. Hasenstab MAH@jkdesign.de

El circuito descrito aquí tan sólo utiliza un simple microcontrolador paraponer el juego clásico de vídeo MahPong (tenis de a.k.a. TV) en la pantallade TV. ¡La nostalgia de los años 70 está garantizada!

sonido levemente menos agresivo, el conden-sador C2 se puede conectar en paralelo con R5.

Las palancas de mando digital están co-nectadas a los conectores K1 y K2. Una palan-ca de mando digital tiene un interruptor paracada dirección. Cuando está activado, cadainterruptor conecta su propia línea de controla tierra. Junto con las resistencias integradasen el AVR micro, estas líneas permiten que losmovimientos de la palanca de mando se reco-nozcan de forma bastante fiable.

El conector de la interfaz K5 es de tipo caja,con 10 conexiones del mismo tipo que elusado en las placas de evaluación del AVR.Esto permite que el microcontrolador puedaprogramarse dentro del circuito con los pro-gramadores conocidos del AVR.

El amplio conocimiento de los microcontro-ladores de la serie de Atmel AVR está marca-do por el estilo de la serie Spartan. El regula-dor de tensión 78L05 del circuito reduce la ten-sión de entrada de la batería a +5 V. El circuitoconsume menos de 30 mA, así que puede ali-mentarse fácilmente con una pila de 9 voltios.Se emplea un resonador cerámico de 8 MHzpara ayudar a generar la señal de reloj delmicrocontrolador. Si usted dispone de unafuente estabilizada de 5 V y de baja potencia,entonces el 78L05 se puede omitir del circuito.

Software potenteEl software se desarrolló específicamente parael proyecto y se pensó que debía consistir enlos siguientes módulos:

-Reset y rutina de inicialización:Este módulo inicializa las direcciones y los ni-veles de los puertos de I/O, y organiza las se-cuencias internas del controlador.

-El programa principal:Esta pequeña parte del software no sólo aguar-da la acción del usuario para la selección deljuego, sino que también llama a las rutinas másimportantes del juego que se está desarrollando.

-La rutina PLAYPONG del juego: Este módulo está sincronizado con la imagende salida y cuando es llamado primero esperala señal de VSYNC, que marca el comienzo deuna nueva imagen. Una vez que VSYNC estápresente, se examina la entrada de los juga-dores para computar la posición de los palos.Después, la rutina busca obstáculos en la tra-yectoria de la pelota. Si no se encuentra nin-guno, la bola se mueve a lo largo de una línearecta. Si la bola encuentra un objeto, cambiade trayectoria dentro del campo en el que sejuega, según una simple regla por la cual elángulo de incidencia es igual al ángulo dereflexión, y se mueve en la nueva dirección. El

de suministrar casi 18 mA a través depines del puerto, aunque debe tenerseen cuenta que debido a sus resisten-cias internas, la tensión de salida esmás bien dependiente de la corriente.Si queremos calcularla con precisión,primero tenemos que establecer lascorrientes requeridas para un númerode niveles de señal discreta que apa-recen en la impedancia de entrada de75, representada por el CVBS (entradade vídeo compuesto) en el monitor oel aparato de TV. Con tales cálculos seobtienen los siguientes resultados:

R1: SyncNivel de negro: 0,3 VCorriente de Sync Pin 14:

0,3 V/75 W = 4 mATensión de salida del puerto:

4,5 V a 4 mAResistencia total requerida:

4,5 V/4 mA = 1.125 ΩResistencia Serie:

1.125 Ω – 75 Ω = 1.050 Ω (1 kΩ)

R2: PixelOut1Nivel de brillo de grises: 0,8 V

Corriente del Pin 28: (0,8 V – 0,3 V) / 75 W = 6,7 mA

Tensión de salida del puerto: 4,0 V a 6,7 mA

Resistencia total requerida: 4 V / 6,7 mA = 600 W

Resistencia Serie: 600 Ω – 75 Ω = 525 Ω (576 Ω, 1%)

R3: PixelOut0Nivel de oscuridad de gris: 0,5 VCorriente del Pin 24:

(0,5 V – 0,3 V) / 75 W = 2,7 mATensión de salida del puerto:

4,6 V a 2,7 mAResistencia total requerida:

4,6 V / 2,7 mA = 1.700 ΩResistencia Serie:

1.700 Ω – 75 Ω = 1.625 Ω (1,2 kΩ)Este valor hace que el gris oscuro apa-rezca un poco más brillante pero dife-rente del gris brillante.

El divisor resistivo R4/R5 en la sali-da de sonido del chip AVR, reduce elnivel de tensión “digital” (5 V) a apro-ximadamente un voltio. Esto permiteun volumen suficiente en el aparatode TV o el monitor. Si usted desea un

INTERÉSGENERAL

29Elektor

C1

100n

+5VK1

SUB D9

1

2

3

4

5

6

7

8

9

K2

SUB D9

1

2

3

4

5

6

7

8

9

X1

8MHz

R2

580Ω

R3

1k2

R1

1k

R4

820Ω

R5

15

0ΩC2

100n

12

34

56

78

910

K5

+5V

78L05

IC1

C4

100n

C3

100n

C5

10μ16V

D11N4148

RIGHT2

LEFT2

DOWN2

UP2

RIGHT1

LEFT1

UP1

DOWN1

S1

BT1

pla

yer

1p

laye

r 2

030026 - 11

AT90S8515RESET

AIN0

MOSI

MISO

INT0

INT1

IC2

AIN1

OC1A

OC1B

SCK

AD0

AD1

AD2

AD3

AD4

AD5

AD6

AD7

PC2

PC4

PC5

PC6

PC7

PC3

RXD

TXD

PC0

PC1

ALE

PD4

ICP

T0

T1

SS

RD

WR

39

38

37

36

35

34

33

32

21

22

23

25

26

27

28

19

X1

18

X2

20

40

17

16

30

11

10

12

13

14

15

24

29

31

9

1

2

3

4

5

6

7

8

K4

K3video

sound

Figura 1. Minimalismo en grado sumo: esquema del circuito del juego de tenis dela TV, versión 2003.

software también comprueba si la bola tocó lapared izquierda o derecha, en cuyo caso lacuenta se actualiza. Cada vez que la bola estáen contacto con un palo o con una pared, segenera un sonido de objeto específico. Cuan-do un jugador alcanza el número de puntosrequerido gana el juego, un “Ganador” apa-rece en la pantalla y se termina el juego.

-Rutina de la interrupción TMR0:Esta parte del software de la señal de vídeogenera rutinas que funcionan casi en paralelocon el programa principal. La sincronizacióndel sistema es crucial con la manera en la quese genera la señal de vídeo. Por ejemplo, larutina de vídeo no puede nunca interrumpirseo llamarse con retraso. Por lo tanto, se permitesolamente una rutina de interrupción (y ése esel generador de vídeo apropiado) y el resto delprograma de usuario tiene realmente sutiempo de cálculo disponible asignado por larutina de vídeo.

Además de estos módulos más grandestenemos:

- Utilidades de lectura/grabación para lasoperaciones en la memoria de vídeo.

- Utilidades de sonido para iniciar sonidos,reproducirlos y pararlos.

Vídeo compuestoLa señal de CVBS (vídeo compuesto, espacio enblanco de sincronismo) se emplea para generaruna imagen monocromática y forma la base delas extensiones y de los estándares que definenla TV en color, como PAL y NTSC. Una imagende CVBS puede tener 625 líneas con una dura-ción de 64 μs cada una. Una imagen completase construye en 40 ms, lo que implica una fre-cuencia de la imagen de 25 Hz. El entrelaza-miento se usa para reducir el parpadeo de laimagen; en este sistema las líneas de barridossucesivos no se sobreponen uno al otro, sinoque se entrelazan dos barridos que constituyenuna imagen o “trama” (Figura 2). La señal deCVBS apenas emplea una línea para llevar tantola sincronización como la información del brillo.El nivel instantáneo de una señal de CVBS estáentre 0 y 1 V. La resistencia necesaria de 75 Ωestá contenida en el monitor o en el aparato deTV. El pórtico posterior (nivel de referencianegro) se define como 0,3 V, así que todos losniveles del gris, hasta el blanco, abarcan entre0,3 y 1 V. El monitor interpreta un nivel instan-táneo de 0 V como el pulso de sync. El pulso desincronismo horizontal (HSYNC) dura 4,7 μs ymarca el comienzo de una línea de la imagen.Asimismo, una señal larga de 160 μs y 0 V setoma para identificar el pulso de sincronismo

vertical (VSYNC). Cada media imagencontiene 312,5 líneas. El diagrama quemide el tiempo, mostrado en la Figu-ra 3, demuestra que VSYNC y HSYNCcoinciden para la primera mitad de laimagen, pero es compensado por 32 μspara la segunda mitad. Esto permiteque el monitor discrimine entre la pri-mera y la segunda imagen de la mitady los exhiba correctamente. En la Fi-gura 4 podemos ver un ejemplo delcontenido de una línea de vídeo deCVBS. La línea comienza con el pórticoposterior (es decir, el área invisible a laderecha de la imagen). El aspecto delpulso de HSYNC indica al monitor queuna nueva línea de la imagen está apunto de comenzar, después viene elpórtico delantero (área invisible iz-quierda). Este nivel de la señal es la re-ferencia para el contenido (más negro)

más oscuro de la próxima señal devídeo. El registro activo contiene elcontenido visible de la línea (aquí, unaseñal en forma de escalera).

La generación de la señalde vídeo dentro del AVR

El sistema de gráficos, cuya mayorparte del trabajo pasa inadvertido parael programa de usuario, requiere unaporción significativa de la potenciacomputable disponible. Si, no obstante,la imagen “montada” se asigna a unarutina de interrupción, el programa deusuario “simplemente se aparta a unlado”, sin darse cuenta de lo que real-mente se está haciendo en el fondo.

Primero tendremos que ver la me-moria de vídeo. El AVR tiene apenas

INTERÉSGENERAL

30 Elektor

2nd raster1st raster 2

1

3

621

623

625

4

6

620

622

624

030026 - 13

Figura 2. La señal de vídeo de CVBS.

1st raster / 20ms

COMPOSITE

HSYNC

VSYNC

2nd raster / 20ms

030026 - 14.eps

4.7μs 64μs

160μs

Figura 3. Señal compuesta de sync.

visible range 52μs

line duration 64μs

black

grey

bright grey

030026 - 15

white

4.7μs

5.8μs

0.3V

0.7V

1V

0V

Figura 4. Líneas de señal de la imagen de CVBS.

Negro

gris

gris brillante

Blanco

rango visibleduración de línea

de no-operación), para retrasar la lógica dedesplazamiento 1 μs por píxel.

Por supuesto, la resolución vertical podríaser el número de líneas visibles que aparecenen la pantalla. Sin embargo, la memoria dis-ponible es limitada, necesitamos dejar esto en48 � 30 píxeles y quizás apuntar por una reso-lución más alta en un proyecto futuro. Aquí,los píxeles son cuadrados, con una extensiónde ocho ciclos (1 μs) y 16 líneas altas. La con-clusión es que la imagen visible tiene unaanchura de 48 μs (de los 52 μs) y una altura de480 líneas (de las 625). Las áreas en blancoque resultan alrededor de la imagen permitenque el juego se vea confiablemente en lamayoría, sino en todos, los monitores y laspantallas (TV). Solucionado el aspecto tiempocrítico de transferencia de la señal de vídeo,todavía necesitamos agregar las señales desincronización a los datos del píxel. Una ojea-da a la figura 6 demuestra que durante lalínea de vídeo el procesador está ocupadocompletamente con los datos del píxel y notiene tiempo para otras tareas. Por lo tanto,durante la generación de la imagen el controldel programa se detiene momentáneamente

con la rutina de serviciode la interrupción TMR0(T0-ISR). Sin embargo, algenerar las líneas delnegro en las zonas altas ybajas de la imagen, T0-ISR genera realmente lasseñales de HSYNC. Al

512 bytes disponibles de RAM, ypodemos estar contentos, ya que essuficiente para almacenar 48 � 30 pí-xeles con cuatro niveles de grises(codificación de 2 bits: 00 = negro; 01= gris oscuro; 10 = gris brillante; 11 =blanco). En efecto, la RAM tiene unacapacidad de almacenamiento de152 bytes para el uso como área deapilado y para el almacenaje de lasvariables. La memoria de la imagense organiza según lo ilustrado en laTabla 1.

La cuenta comienza en la esquinasuperior izquierda en la coordenada0/0. Un byte contiene siempre cuatropíxeles, con los valores alto/bajo re-presentando el brillo distribuido a tra-vés de los dos niveles. La memoria devídeo es cíclica (continuo).

La parte (visible) activa de unalínea de vídeo dura 52 μs. Por lotanto, en una resolución horizontal de48 píxeles, sólo está disponible 1 μspor píxel. Como el micro AVR tieneuna duración de ciclo de 125 ns, las

tareas siguientes se deben terminardentro de ocho ciclos: (1) establecerla dirección de memoria de vídeo; (2)cargar la información del brillo delpíxel de la memoria de vídeo; (3) ajus-tar apropiadamente los pines delpuerto.

La parte del código ensambladomostrado en la Figura 5 presenta lamanera más rápida y efectiva detransferir datos del píxel a un pin delpuerto. El código demuestra cómo secombinan diversos tiempos de eje-cución de instrucciones individualespara escribir exactamente un píxelen cada bloque (4 ciclos). Esta partedel código prueba que el AVR microes capaz de exhibir continuamenteun píxel por cada cuatro ciclos má-quina (500 ns). Este “rendimiento deprocesamiento” permitiría teórica-mente una resolución horizontal de104 píxeles. Para obtener la resolu-ción (más baja) deseada, se han agre-gado a cada bloque de lectura/gra-bación cuatro NOPs (instrucciones

INTERÉSGENERAL

31Elektor

mov HCOUNT, XL ; desplazamiento del byte bajo del puntero de la memoriasubi HCOUNT, -13 ; vídeo a HCOUNT y le sumamos el valor 13

; cycles; commentld REGA, X+ ; 2 ; Cargar los datos de vídeo desde la memoria SRAM al REGA

; ; El siguiente código cuesta 16*12 ciclos: 192 ciclos = 24 µsSTREAMLINE_SHIFTER: ;

out PIXELPORT, TMPL_I ; 1 ; Escribir el pixel 0 en PIXELPORT (PUERTO C); Tenga presente que sólo se usa PC7 (brillo) y; PC3 (nivel de oscuridad). Algunos valores pueden; estar presentes en otros pines

mov REGB, REGA ; 1 ; Copiar REGA al registro REGBlsl REGB ; 1 ; Desplazar REGB un bit a la izquierdanop ; 1 ; instrucción de no operación

out PIXELPORT, REGB ; 1 ; escribir el píxel en el Puertolsl REGB ; 1 ; Desplazar REGB un bit a la izquierdanop ; 1nop ; 1

out PIXELPORT, REGB ; 1 ; escribir el píxel en el Puertold REGA, X+ ; 2 ; Cargar un Nuevo dato (píxel) en REGAlsl REGB ; 1 ; Desplazar REGB un bit a la izquierda

out PIXELPORT, REGB ; 1 ; escribir el píxel en el Puertocp VRPOINTL, HCOUNT ; 1 ; Comparar el puntero de la memoria de vídeo con el

; contador (HCOUNT)brne STREAMLINE_SHIFTER ; 2 ; si no es igual saltar a STREAMLINE_SHIFTER

; end shifter;

Figura 5. Fragmento del código fuente.

Tabla 1. Contenido de la memoria de vídeoBYTE0: H00,00 H01,00 H02,00 H03,00 L00,00 L01,00 L02,00 L03,00

BYTE1: H04,00 H05,00 H06,00 H07,00 L04,00 L05,00 L06,00 L07,00

...

BYTE359: H44,29 H45,29 H46,29 H47,29 L44,29 L45,29 L46,29 L47,29

final se deja T0-ISR y el control del programase da al programa principal durante aproxi-madamente 59 μs. Como el contador detiempo se programa para 64 μs (es decir, unalínea completa), se llama a T0-ISR para el pró-ximo HSYNC.

Desgraciadamente, al llamar a T0-ISR tenemos que considerar el estadolatente de la interrupción. En la prác-tica, esto significa que una interrup-ción puede no hacer que la CPUdetenga la ejecución de un códigomáquina en cualquier instante. Dehecho, el código máquina en cursoserá acabado completamente, ladirección de la instrucción siguientese guardará en la pila (actúa comodirección de retorno) y sólo entoncesla CPU saltará al comienzo del ISR.Que el micro AVR tenga instruccio-nes con diversos tiempos de ejecu-ción es un factor de complicación. Alllamar al ISR se puede retrasar poruna cantidad de cuatro a siete ciclosde máquina. Como nuestros píxelestienen una anchura de ocho ciclos, lalínea superior de la imagen variará enlongitud hasta la mitad de la anchuradel píxel. Tal inquietud se previenepermaneciendo dentro de la rutina deinterrupción desde el comienzo delas últimas dos líneas negras antes deque la imagen visible alcance su fin.Siempre, dentro de esta gama, lasinstrucciones que se ejecutan sonmutuamente dependientes con dura-ciones extremadamente ajustadas.

Nuestra imagen de vídeo activaconsta de 480 líneas, de una imagencompleta de CVBS, de las 625. Seusan cuatro líneas para compensarlos estados latentes de la interrup-ción. La construcción de una imagenrequiere 40 ms, mientras que para elprograma de usuario principal estándisponibles alrededor de (625-480-4)� 59 μs = 8.319 μs. Para el acceso dememoria de vídeo hay tres funcionesprincipales en el programa de usua-

rio: usando PLOTSCREEN puedecopiarse una imagen contenida en lamemoria “flash” (la pantalla del títuloo un área vacía de juego), en lamemoria de los gráficos; la funciónSETPIXEL permite oscurecer unpíxel para dibujar la bola o los palosen la pantalla y, finalmente, GETPI-XEL permite muestrear el nivel grisde cualquier píxel, lo cual es útil, porejemplo, para reconocer la colisión dela bola con un obstáculo.

El generador de sonidosEl proyecto incluye un generadorsimple de sonidos que emplea comosalida de sonido la salida del compa-rador A (OC1A pin) del temporizador1 de 16 bits. Si el estado del contadores igual al del registro A, la salida desonido se invierte y el contador sepone a 0. El sistema de sonido con-tiene una lista extensible de notasmusicales (donde tenemos la infor-mación de la frecuencia/duración).

Durante el montaje de cada mediaimagen, es decir, en los intervalos de20 ms, el programa de usuario llamaexactamente a la función DOSOUND,que compara un VSYNC con la longi-tud de la nota actualmente ejecutaday, en caso de necesidad, se mueve ala nota siguiente. Las funcionesSTARTSOUND y STOPSOUND per-miten iniciar o detener nuevas “pie-zas” musicales en cualquier momento.

ConstrucciónEl circuito se construye en un PCB decara simple, cuyo diseño se muestraen el figura 6. Con tan pocas piezas

INTERÉSGENERAL

32 Elektor

(C) ELEKTOR030026-1

C1

C2

C3

C4

C5

D1

H1

H2 IC1

IC2

K1

K2

K5

OO

1

R1R2

R3R4

R5

X1

030026-1

sound

video

T

T

pla

ye

r 1

pla

ye

r 2

(C) ELEKTOR030026-1

Figura 6. Placa de circuito impreso a una carapara el juego.

LISTADO DE COMPONENTES

Resistencias:R1 = 1 kΩR2 = 576 Ω, 1%R3 = 1k2 ΩR4 = 820 ΩR5 = 150 Ω

Condensadores:C1-C4 = 100 nFC5 = 10 μF 16 V radial

Semiconductores:D1 = 1N4148IC1 = 78L05IC2 = AT90S8515, programado,

código de pedido 030026-41

Varios:X1 = resonador cerámico de 8 MHz Bt1 = pila de 9 V (6F22) con clip de

conexiónK1, K2 = conector sub-D9 macho,

montaje PCB, pines acodadosK3, K4 = conector de cable planoK5 = conector de caja de 10 pinesS1 = interruptor on/off, 1 contactoCaja, por ejemplo, Hammond 1591BTPCB, código de pedido 030026-1

(placa principal)PCB, código de pedido 030026-2

(placa de pulsador)Disco, código fuente AVR, código de

pedido 030026-11 o descargagratuita

Descargas gratuitasSoftware del microcontrolador AVR (códigofuente). Número del archivo: 030026-11.zipRutado de la PCB en formato PDF. Númerodel archivo: 030026-1.zipwww.elektor-electronics.co.uk/dl/dl.htm

implicadas, la construcción del pro-yecto de tenis del AVR TV es pocoprobable que presente problemas ydebería construirse en menos demedia hora. Los únicos dos puntosimportantes son que el microcontro-lador se coloque en un zócalo debuena calidad y la posibilidad deomitir el conector K5 si usted notiene el equipo necesario para pro-gramar el AVR “en el circuito”.

Después de una inspección cui-dadosa del trabajo de soldadura, seconectan las palancas de mando

digitales y el cable de vídeo/audio alaparato de TV (SCART o entrada devídeo compuesto). La pantalla de ini-cio (el cuadro 7) debe aparecer inme-diatamente cuando se aplica tensióna la fuente. La palanca de mando #1permite seleccionar las opciones deljuego: si usted presiona el botónderecho, el juego comienza; el botónizquierdo, sin embargo, permite quelos palos se muevan horizontalmente,mientras que la bola se desplazarámás lentamente.

Aunque el juego resultante ha sidollamado “Fútbol” por el autor, obvia-mente la semejanza con el juego ver-dadero está muy alejada de la realidad.

Cualquier juego comienza cuandoambos jugadores mueven sus palan-cas de mando hacia arriba. Si la bolachoca contra una de las paredes ver-ticales, el jugador contrario se anotaun punto. El primer jugador en obte-ner 21 puntos es el “ganador”, termi-nando el juego cuando ambos juga-dores mueven su palanca de mandohacia abajo. ¡A divertirse!

(030026-1

INTERÉSGENERAL

33Elektor

Figura 7. Pantalla de inicio del tenis enla TV.

Las palancas demando digitalesLas palancas de mando digitales, muy comunes enla era de Commodore C64, son actualmente difí-ciles de conseguir. Si usted no puede obtener unpar, a pesar de visitar los almacenes informáticosde segunda mano, los rastrillos y convenciones deradioaficionados, no debe desesperarse, siemprepodrá jugar al tenis en la TV. Además, una buenanoticia es que puede construirse fácilmente unapalanca de mando digital de forma casera: el cir-cuito consiste en no más de cuatro botones dedirección, dos botones del fuego (no usados por eltenis de TV) y un conector.Incluso hemos ideado unapequeña placa de circuitoimpreso para este mini pro-yecto, diseñada para quequepa perfectamente en lacaja delHammond1591BT.

K2 SUB D9

1 2 3 4 56 7 8 9

S4

RIGHT

S3

LEFT

S1

UP

S2

DOWN

S5

FB1

S6

FB2

030026 - 12

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10K1

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10K1'

(C) ELEKTOR030026-2

HO

LE

35

HO

LE

36 K1

OL

OL

1

OL2

OL

3

S1

S2

S3 S4 S5

S6

030026-2

(C) ELEKTOR030026-2

Ampliaciones de SoftwareSolamente el programa principal y las rutinasdel juego son específicos para el juego deMahPong. Los restantes módulos del soft-ware también pueden utilizarse para otrosjuegos y proyectos. Por ejemplo, los pinesde los puertos libres del micro puedenusarse para realizar comunicaciones vía seriesin problemas. Alternativamente, puedeconectarse una palanca de mando adicional oun termómetro digital. El controlador delAVR detecta que se aplica una entrada alADC, por ejemplo, el AT90S8535, e inclusoes posible conectar las palancas de mandoanalógicas (como la de PC). Los potenció-metros en estas palancas de mando se utili-zan como parte de una red de R-C, permi-tiendo determinar las posiciones del palopor medio de los tiempos de carga/descarga.Cuando se utiliza el ATmega32 (compatiblecon AT90S8515, pero va a 16 MHz y tiene 2kilobytes de SRAM interna), entonces está alalcance de la mano un aumento significativoen la resolución.

INTERÉSGENERAL

34 Elektor

Cuando necesitan una fuente de alimentaciónde baja tensión, la mayoría de los aficionadosa la electrónica utilizan una combinación “clá-sica” de transformador y puente rectificador.Esta solución tiene muchas ventajas, talescomo un diseño sencillo, un aislamiento de latensión de red destacable, una gran robustezy bajos niveles de interferencia. Sin embargo,también existen algunas desventajas serias aeste tipo de solución: la fuente de alimenta-ción suele ser grande y pesada, es difícil deconseguir, eficazmente, una tensión ajustabley altos niveles de potencia, y suele ser un pococara.

Por supuesto, la alternativa es emplear unconversor conmutado en el primario (conmu-tador de desconexión). Para un aficionado, eldiseño de una fuente de alimentación de estetipo, copiando un diseño existente, tambiénsuele ser cara, poco práctica y poco segura. Escara porque, en la mayor parte de los casos,cualquier error tiene como consecuencia que

el transistor de conmutación sequeme. Es poco práctica porque lamayoría de los componentes necesa-rios suelen ser difíciles de conseguiren las tiendas de componentes, y espoco segura porque el lado primarioestá conectado directamente a latensión de red. A esto se puede aña-dir un (injustificado) miedo a todoaquello que esté formado por unnúcleo y algunas vueltas de hilo decobre.

En este artículo vamos a describiruna solución económica al anteriorproblema, basada en el uso de unafuente de alimentación estándar deun PC/AT. Estos elementos se produ-cen en masa y se pueden obtener encualquier lugar y, si fuese necesario,podemos conseguir una de un orde-nador que ya hayamos descartado.Todo lo que necesitamos construir en

el primario de nuestra fuente de ali-mentación conmutada, ya estáhecho.

Fuentes de alimentaciónPC/AT

El diseño de una fuente de alimenta-ción PC/AT es bastante convencio-nal. Dicho diseño se basa en un con-versor de “medio puente rectifica-dor”. La tensión de red de entrada esrectificada directamente para gene-rar una tensión continua de 320 V(ver Figura 1). La mitad de esta ten-sión continua (DC) se aplica al bobi-nado primario del transformador T1por medio de un transistor de con-mutación. Realizando la conmutaciónde manera alternativa en los transis-tores Q1 y Q2, el transformador se

¿Necesita una fuente de alimentaciónDC? Inténtelo con la fuente de alimentación de un PCModificaciones para tensiones de salida no estándar

Por J. Waegebaert

Aunque la potencia consumida por un circuito electrónico decrece cadadía, existen aún muchos componentes y circuitos que necesitan una grancantidad de potencia a baja tensión. Algunos ejemplos son las pequeñasrejillas en miniatura (PCB), los raíles de modelismo, las radios clásicas, lasluces de seguridad de baja tensión y los sistemas de calentamiento,cargadores de baterías y muchos más. Con unas pequeñas modificaciones,una fuente de alimentación PC/AT estándar puede ser una excelenteopción para este trabajo.

está limitado a la circuitería existente alrede-dor de los transistores Q1 y Q2, es decir, loscondensadores C1 y C2, los transformadoresT1 y T2, y así sucesivamente. Debemostener especial cuidado con esta parte dela fuente de alimentación, ya que estáconectada a la tensión de red. Tambiéndebemos tener en mente que la Figura 1 esun esquema eléctrico básico, en el que se hanomitido un cierto número de redes para daruna mayor claridad al esquema.

Incluso hoy día, todas las señales de con-trol para los transistores de conmutación deuna fuente de alimentación de un ordenador,están proporcionadas por un circuito inte-grado que fue diseñado en los primeros díasde vida de las fuentes de alimentación con-mutadas, el TL 494 de la casa Texas Instru-ments. Debido a su edad de diseño, este cir-cuito no es exactamente la mejor opción paraconstruir una fuente de alimentación con lasprestaciones más altas posibles, pero su usose transforma en un diseño sencillo, que esideal para nuestros propósitos, ya que es muyfácil de modificar.

La frecuencia de conmutación presente esde, aproximadamente, 30 kHz, la cual vienedeterminada por los valores de la resistenciaR1 y del condensador C1. El tiempo de con-ducción de los transistores Q 1 y Q2 está ajus-tado de forma continua durante cada períodode 33 μs. Este tiempo determina, en últimainstancia, el valor de la tensión de salida, yaque el ciclo de trabajo de una onda cuadradaen los cátodos de los diodos (D1 y D2)depende del tiempo de conducción (ver latraza 2 en la Figura 2). La tensión continuaDC en la salida es (aproximadamente) igual alvalor medio de la onda cuadrada. A través deldivisor de tensión (formado por las resisten-cias R3–R5), el circuito integrado TL 494 com-para las tensiones en las salidas de +5 V y de+12 V con su tensión interna de referencia de+5 V. Si la tensión de salida es demasiadobaja, el tiempo de conducción de los transis-tores de conmutación se incrementa, con loque al mismo tiempo aumenta la tensión desalida.

ModificacionesUna fuente de alimentación AT típica de200 W tiene las siguientes especificacionesde salida:

+5 V 3–22 A+12 V 0,5–8 A–12 V 0,5 A–5 V 0,5 A

Esto nos da una idea de las cargas que loscomponentes de los distintos circuitos secun-

magnetiza en ambas direcciones.Esto significa que la transferencia deenergía es muy similar a la de undiseño de un transformador más unrectificador tradicional. En el lado delsecundario, los bobinados tienen unatoma central común y las tensionesestán rectificadas en onda completapor medio de dos diodos para cadauna de las salidas y, posteriormente,filtradas. Esto se realiza por medio delos diodos D1 y D2, para la tensión de12 V, y por los diodos D3 y D4 para latensión de +5 V. Los cuatro diodos

restantes se usan para generar lastensiones negativas. En la mayoríade las fuentes de alimentación ATestas tensiones negativas están total-mente sin regular y pueden ser toma-das literalmente como unas tensio-nes “adicionales”.

Las corrientes de base para lostransistores de conmutación fluyen através del transformador de controlT2, de manera que el lado secunda-rio está totalmente aislado eléctrica-mente del lado primario. El lado pri-mario de la fuente de alimentación

INTERÉSGENERAL

35Elektor

L1aC1

T1

D3

D1

C2

Filter

Q1

Q2

T2 L1b

+12V/8A

+5V/20A

+12V

-5V/0.5A

-12V/0.5A

-12V+5V -5V

L1d

D4

D2

R1

R2

C1

R3 R4

R9

R8

C9

R7D9

R5

4

6R

VCC

Osc

Ref

Vaux

PWM

C5

GndVr

1

2

16

151410

11

9

8

3

L1c

030006 - 11

Figura 1. Esquema eléctrico básico de una fuente de alimentación PC/AT.

Figura 2. Formas de onda del secundario típicas.

darios pueden manejar (transformadores, dio-dos y filtros de choque). Cuando se modificauna fuente de alimentación para conseguirnuestros propósitos, debemos mantenernosdentro de unos límites. Estos límites son lossiguientes:

– La potencia total del secundario nunca debeexceder de los 200 W. El transformador T1 ylos transistores Q1 y Q2 están especificadosexpresamente para estos valores.

– La corriente a través de cada bobinado de12 V nunca debe exceder el valor mayor de4 A. Este valor viene determinado por lasespecificaciones de la bobina L1a y de losdiodos D1 y D2.

– La corriente a través de cada bobinado de 5 Vnunca debe ser mayor de 10 A. Este límiteviene determinado por la bobina L1b y los dio-dos D3 y D4.

– El transformador debe estar cargado deforma simétrica para las dos polarizacionesmagnéticas. Esto quiere decir que siempretendremos que utilizar una rectificación deonda completa.

– La tensión de salida deseada debe estar en lasproximidades de las tensiones de ±5 V y de±12 V. Esto es debido a que el transformadorT1 tiene una cierta relación de vueltas quedebe ser respetada. Aunque es posible reali-zar desviaciones de estos valores alrededor de±30% (3,5-6,5 V y 9–15 V), sin embargo, la rela-ción de las tensiones de salida siempre per-manece igual. Si se genera una tensión de +6V sobre la salida de +5 V, la tensión en la salidade +12 V será de + 14,4V (6 � 12,5 � 5).

Ejemplo 1: 6 V / 16 AEl valor deseado de +6 V está lo suficiente-mente próximo a +5 V. Del mismo modo, lacorriente deseada requiere 8 A para cadarama del rectificador, la cual es menor que lacantidad de 10 A disponible, al mismo tiempoque la potencia total es de 96 W. Este objetivoes, por lo tanto, factible. Las salidas de +12 V,–12 V y –5 V no son necesarias y pueden eli-minarse. Esto nos lleva al circuito que semuestra en la Figura 3. Los diodos D1 y D2solamente son necesarios para producir la ten-sión Vaux, la cual alimenta al circuito inte-grado TL 494.

La tensión de salida viene determinada porlas resistencias R4 y R5. El circuito integradoTL 494 regula la tensión de salida de maneraque las tensiones en los terminales 1 y 2 sonlas mismas. La tensión en el terminal dos esigual a la tensión de referencia (+5 V), demanera que la tensión en la resistencia R5 estambién de +5 V. Esto significa que hay unacaída de tensión de 1 V en la resistencia R4.Por lo tanto, el valor de la resistencia R4 es de:

R4 = (6 V – 5 V) � (5 V) � R5

Así, si elegimos un valor de 4,7 KΩpara la resistencia R5 y de 1 KΩ paraR4, la tensión de salida tendrá unvalor de +6,06 V.

Ejemplo 2: 24 V / 4 AUna tensión de salida de +24 V noestá dentro del margen obligatoriodel ±30 %. Esto significa que tene-mos que tomar una aproximación

diferente para poder conseguir estatensión de salida “tan elevada”. Unaposible solución es la que se muestraen la Figura 4.

En este esquema se han añadidolos diodos D5 y D6 al rectificador.Estos diodos también deben ser dio-dos de potencia del mismo tipo quelos diodos D1 y D2 (lo que significaque no pueden ser los diodos utiliza-dos para producir la salida de –12 V /0,5 A de la fuente de alimentaciónoriginal). La carga de +24 V se conec-ta en este diseño entre las salidas de

INTERÉSGENERAL

36 Elektor

T1

D3

D1L1b +6V/16A

+6V+6V

D4

D2

R1

R2

C1

R4

R8

R7

R5

4

6R

VCC

Osc

Ref

Vaux

PWM

C5

GndVr

1

2

16

151410

11

9

8

3

030006 - 13

Figura 3. Una configuración para una fuente de 6 V / 16 A.

L1aT1

D5

D1 +24V/4A

(+12V)

+24V(+12V)

(-12V)

0V

0(-12V)

L1d (*)

D6

D2

R1

R2

C1

R3

R8

R7

R5

4

6R

VCC

Osc

Ref

Vaux

PWM

C5

GndVr

1

2

16

151410

11

9

8

3

030006 - 14

Figura 4. Esta configuración permite que la fuente de alimentación proporcione 24 V / 4 A.

volvamos a realizar la conexión de la bobinatendremos que asegurarnos que las polarida-des sean correctas.

Si tenemos que bobinar una nueva bobinade choque para una tensión de salida dife-rente, será una buena idea ajustar el númerode vueltas. Por ejemplo, para una tensión desalida de +15 V el número de vueltas se debeincrementar en un factor de 1,25 (15 � 12).Hay que señalar que esto no es estrictamentenecesario. Si el número de vueltas es dema-siado pequeño, la tensión de rizado en lasalida será algo mayor.

En el ejemplo 2, también es posible utilizarlas dos secciones de la bobina L1b (ya quecada bobinado puede trabajar con 10 A). Aun-que esto produce una tensión de rizado rela-tivamente alta (ver la curva RefA de la Figura2), es ideal para una prueba rápida.

Diodos

Para los rectificadores deben utilizarse diodosrápidos Schottky. Estos diodos están configu-rados normalmente por pares, en encapsula-dos del tipo TO 220, con ambos cátodosconectados en el terminal central. Estos dio-dos pueden manejar “enormes” corrientes (así,2 � 25 A no es nada excepcional), pero tienenalgo menos de tolerancia con respecto a la ten-sión inversa máxima (la cual está algo pordebajo de los 25 V). Las señales medidas en laFigura 2 muestran que la tensión de pico apico en el bobinado de +12 V es de 64 V. Estatensión tan elevada se aplica a las líneas inver-sas de los diodos. Para obtener un margenrazonable es necesario asegurar que estos dio-dos tienen una tensión inversa cuyo rango seaal menos de 90 V, incluso si la tensión de salidaes tan sólo de unos 10 V. Ésta es la razón por laque se controla la tensión ajustando el anchodel pulso en lugar de su amplitud. La reduc-ción de la tensión desde los +12 V hasta los+10 V no tiene prácticamente ningún efectoen la amplitud de una señal de onda cuadrada.Para el bobinado de +5 V se deben utilizar dio-

+12 V y de –12 V, que hemos renom-brado con las referencias +24 V y 0 V.La tensión de salida se regula utili-zando la salida de +12 V de acuerdoa la fórmula:

R3 = (12 V – 5 V) � (5 V) � R5

Por lo tanto, si damos un valor de3,3 KΩ para la resistencia R5, la resis-tencia R3 tomará un valor de 4,7 KΩy, por lo tanto, la tensión de salida esde +24,2 V (2 � 12,1 V).

Aunque el circuito de –12 V noestá incluido explícitamente en ellazo de control, en la práctica seguirácasi exactamente la salida positiva,debido al acoplamiento excelenteentre los bobinados del secundariodel transformador T1 y al acopla-miento con la bobina de choque L1.Las formas de onda que se muestranen la Figura 2 fueron medidas utili-zando esta configuración con unacarga de 3 A.

Otras configuracionesEn algunas fuentes de alimentaciónde ordenadores, ambos bobinadosdel secundario del transformador T1tienen el mismo diámetro de hilo. Es-to significa que la máxima corrientede carga en el bobinado de +12 Vpuede estar también muy próxima alos 10 A, siempre y cuando la poten-cia total suministrada por la fuenteno exceda de los 200 W. Con unafuente de alimentación de este tipola carga en la salida de +24 V delejemplo 2 anterior, podría ser comomucho de 8,3 A (200 W / 24 V), asu-miendo que se han modificado losdiodos y la bobina de choque de lamanera adecuada.

Si utilizamos también el bobinadode +5 V con la configuración del cir-cuito que se muestra en la Figura 4,también podríamos disponer de unasalida de 10 V y 10 A, y así sucesiva-mente. Naturalmente, la configura-

ción mostrada en la Figura 4 tam-bién puede ser utilizada, si se desea,para obtener una tensión de ±12 V /2 � 4 A o bien, ±5 V / 2 � 10 A. Exis-ten muchas posibilidades diferentes.

Modificaciones de componentesFiltro con bobina de choque L1

En una fuente de alimentación AT, labobina de choque L1 tiene normal-mente cinco bobinados bifilares.Debido a la gran corriente que pasa através de la bobina L1b, se han utili-zado dos bobinados para esta rama.

Las cinco secciones de la bobina L1forman un inductor acoplado. Esto sig-nifica que la relación de vueltas paralos bobinados de +5 V y de +12 V esigual que la relación de tensiones. Lasdirecciones opuestas del flujo de co-rriente para las tensiones positiva ynegativa deben producir también unapolarización balanceada en el campomagnético. Las secciones de choqueen el lado negativo de la fuente de ali-mentación están pues conectadas enla dirección opuesta.

En el ejemplo 1, la bobina L1 pue-de usarse sin ningún tipo de proble-mas, sin embargo, en el ejemplo 2esto no es posible, ya que el bobi-nado original de –12 V en la bobinade choque (L1d) ha sido realizado uti-lizando un hilo más fino que para labobina L1a. Si éste es el caso, proba-blemente la bobina L1d esté dise-ñada tan sólo para manejar la corrien-te especificada de 0,5 A, lo cual haceque no sea adecuada para trabajarcon la carga de 4 A del ejemplo 2.

La solución a este problema eshacer de nuevo el bobinado de la bo-bina de choque L1. Así, en primer lu-gar, quitaremos todos los bobinadosmientras anotamos cuidadosamenteel número exacto de vueltas para ca-da bobinado. Después de esto, po-dremos volver a bobinar la bobinacon tan sólo dos bobinados, cadauno de los cuales tendrá el mismonúmero de vueltas que L1a y un diá-metro de hilo que, al menos, serámayor que el de la bobina L1a, demanera que pueda emplearse conuna carga de 4 A. Estos dos bobina-dos deben hacerse utilizando hilobifilar en el núcleo. Debemos repar-tir de manera uniforme los bobinadossobre el núcleo completo. Cuando

INTERÉSGENERAL

37Elektor

L1aT1

VauxTL494

L1b

030006 - 16

L1aT1 D1

10Ω 10n100V

030006 - 15

Figura 5. Diodo de rechazo para la redde supresión de picos de tensión.

Figura 6. Dos salidas aisladas eléctricamente.

dos cuya tensión inversa esté en el rango delos 40 V.

Además, se aconseja conectar una red RCatenuadora en paralelo con cada diodo (verFigura 5). Esto reduce el valor de la tensiónde pico generada cuando el diodo comienza aconducir o detiene su conducción. Tambiéndeberemos asegurarnos de utilizar un con-densador con la tensión de trabajo adecuada.

Los diodos utilizados en el circuito de +5 Vpueden usarse de nuevo en casi la mayoría delas configuraciones factibles, ya que tienen unrango de 45 V / 2 � 10 A. La fuente de ali-mentación de +6 V / 16 A del ejemplo 1 quehemos presentado no tiene ningún problemaen este sentido.

Las cosas son diferentes con el circuito de+12 V. En algunas fuentes de alimentación,este circuito está montado con diodos PR3002, los cuales están especificados para unatensión de 100 V / 3 A. Evidentemente, los fa-bricantes de fuentes de alimentación (baratas)asumen que la máxima corriente continuanunca llegará a ser superior a los 6 A. Si nues-tra configuración demanda más corriente, unamejor opción para estos diodos sería el modeloPBYR 20100CP (100 V / 2 � 10 A), de la casaPhilips, por ejemplo, o posiblemente el PBYR10100 (100 V / 10 A). Por otra parte, este tipode diodos también se ventilan mejor, graciasa su encapsulado del tipo TO 220.

Condensadores

Los condensadores electrolíticos colocados enlas salidas de las fuentes tienen que manejarel rizado de las corrientes. Debido a la resis-tencia interna de los condensadores (ESR),estas corrientes producen una cierta cantidadde tensión de rizado en las salidas (traza RefAen la Figura 2). Cuanto más bajo sea el valorde la ESR, más baja será la tensión de rizado ymás baja será la temperatura del condensador.Esto significa que sólo se pueden utilizar eneste circuito los condensadores electrolíticoscon una baja ESR. Hay que hacer una segundaconsideración sobre la tensión de trabajo. Loscondensadores que se utilizan en la fuente dealimentación normalmente tienen valores de2.200 μF / 10 V para las salidas de +5 V y de1.000 μF / 16 V para la salida de +12 V. Si lastensiones de salida que deseamos son mayo-res de 8 ó 14 V, tendremos que sustituir loscondensadores por modelos que tengan unabaja ESR y con tensiones de trabajo compren-didas entre 16 y 25 V.

Transformador T1

Los terminales de masas de los bobinados deltransformador, los cuales forman una conexióncentral, emergen del transformador como unatrenza y no están conectados a un terminal.Los terminales de los bobinados están trenza-

dos juntos y pueden separarse fácil-mente para obtener dos bobinadosindependientes con unos puntos asi-métricos de 5 V. Esto hace posibleconstruir fuentes de alimentaciónque tengan dos salidas aisladas eléc-tricamente. Sin embargo, debemosseñalar que los secundarios del trans-formador T1 tienen un bobinado bifi-lar, de manera que la tensión de ais-lamiento está limitada y solamenteson adecuados para aislamiento decircuitos con niveles de tensiónbajos. Así, no son adecuados paraaislamiento de la tensión de red, porejemplo.

También nos debemos asegurarque el transformador está cargadosiempre de manera simétrica para lasdos mitades de la forma de onda demagnetización. Esto significa quesiempre se tiene que utilizar unpuente rectificador de onda com-pleta, ya que no existe un terminalcentral disponible (ver Figura 6).Sólo la tensión de la segunda salidaestá regulada.

En el bobinado entre los termina-les de +5 y +12 V está disponible unatensión nominal de +7 V (con los dosterminales de la trenza que no estánsiendo utilizados). Esta tensión pue-de emplearse para generar tensionesde salida de aproximadamente +7 V±30 % (de 5 a 9 V o de 10 a 18 V) .

Otros DetallesAlimentación TL 494 (Vaux)

Naturalmente, el circuito controladordel modo de conmutación también

necesita una tensión de alimentaciónpara sí mismo. Esta tensión vienegenerada de la tensión de picosecundaria, lo que quiere decir quees una tensión de, aproximadamente,20 V. Después de modificar la fuentede alimentación se han hecho medi-das sobre esta tensión. El rango detensiones permitidas para el circuitointegrado TL 494 es de, aproximada-mente, 7 V – 40 V.

Detección de una buena tensión

Una fuente de alimentación de un or-denador tiene una salida denomina-da “Power Good” (es decir, “BuenaTensión”). Esta salida está a nivelalto (+5 V) si todas las tensiones soncorrectas. Si la fuente de alimenta-ción se utiliza en una de las configu-raciones descritas anteriormente, lalínea de detección, naturalmente, in-dicará un fallo. En este caso, lamayoría de las fuentes de alimenta-ción desconectan el circuito inte-grado TL 494 a través de su terminal4. Esto significa que este circuitotambién tiene que modificarse.

El circuito de detección que tie-nen todas las fuentes de alimenta-ción PC/AT está basado en unapequeña red similar a la red formadapor las resistencias R7, R8 y R9, eldiodo D9 y el condensador C9 de laFigura 1. Si todo funciona correcta-mente, la tensión en el condensadorC9 estará alrededor de los 3 V. Siqueremos reproducir esta situaciónsin implementar una función verda-dera de”Power Good”, bastará conque retiremos la resistencia R8 y

INTERÉSGENERAL

38 Elektor

L1b

R1

R2

C1

R4

R5

4

6R

VCC

Osc

Ref

Vaux

Vout

VCPWM

C5

GndVr

1

2

16

151410

11

9

8

3

R10

R11

030006 - 17

Figura 7. El ajuste de la tensión de salida se puede conseguir añadiendo laresistencia R10 y un optoacoplador.

nes que pueden producir la muerte, porlo que tan sólo tocaremos levemente con losdedos para ver si la temperatura de dichostransistores es demasiado elevada.

Otros usosEste tipo de fuentes de alimentación no estáespecialmente pensado para usarse como unafuente de alimentación ajustable, pero aún así,es posible proporcionar una cierta cantidad derango de ajuste modificando el lazo de reali-mentación para el circuito integrado TL 494.De este modo, la tensión de alimentaciónpuede emplearse para controlar la velocidadde una rejilla o el brillo en un filamento de unabombilla. Como podemos ver en la Figura 7,la resistencia R10 puede conectarse paramodificar la resistencia de R4 y obtener así unmodo de ajuste. Esto afecta a la relación dedivisión de la tensión de salida. La resistenciaparalelo puede controlarse mediante un tran-sistor normal o un optoacoplador en serie conla resistencia R10. Si la corriente a través deldiodo LED del optoacoplador se incrementa,la tensión de salida se decrementará.

¡Ya lo tenemos!Como ya hemos mostrado a lo largo de esteartículo, una fuente de alimentación PC/ATpuede modificarse fácilmente para generar ocontrolar cantidades relativamente grandes depotencia en continua (DC).

Antes de realizar cualquier tipo de cambio,es una buena idea dibujar primero la circuite-ría que rodea al circuito integrado TL 494, demanera que localicemos la resistencia para larealimentación y la red “Power Good”.

Por último, nos gustaría aconsejar a todosaquellos que quieran realizar sus propiosexperimentos que pongan especial cuidadocuando habrán la caja de la fuente de alimen-tación de un ordenador. ¡Las tensiones dered están presentes en un gran númerode componentes y pueden tener conse-cuencias fatales si tocamos estos com-ponentes!

(030006-1)

ReferenciasTI TL494 datasheet:

www-s.ti.com/sc/ds/tl494.pdfHojas de características del PBYR 20100 de la casaPhilips:www.semiconductors.philips.com/pip/PBYR20100CT.htmlPhilips Thermal Management APN:

www.semiconductors.philips.com/acrobat/applicationnotes/APPCHP7.pdf

conectemos una resistencia adicio-nal entre los extremos del condensa-dor C9, con un valor que nos permitatener 3 V en dicha unión. El conden-sador C9 se debe dejar en el circuito,ya que proporciona una función dearranque suave para el total de lafuente de alimentación.

Esto significa que tendremos quebuscar esta red en la fuente de ali-mentación antes de eliminar cual-quier otro elemento. Esta red es fácilde encontrar, ya que forma la únicaconexión entre las salidas de –5 y de–12 V y el circuito de control. Una vezque ya hemos localizado esta red, uti-lizaremos un voltímetro para medir latensión de dicha unión. ¡Cuandohagamos esta medida evitare-mos tocar cualquier componenteque pueda tener en sus extre-mos tensiones de red!

Detección de sobrecargas

En las fuentes de alimentación ATsuelen utilizarse dos tipos diferentesde detección de sobrecarga. Los dise-ños más viejos utilizan un pequeñotransformador de corriente en seriecon el bobinado primario del trans-formador T1. Después de la fase derectificación y de filtrado, la señal queproporciona la información sobre lamagnitud de la corriente es monitori-zada por el segundo comparador delcircuito integrado TL 494 (terminales15 y 16). En el momento en que seproduce una sobrecarga, el ancho delpulso que controla los transistores deconmutación se reduce. Este sistemaes seguro y proporciona una seguraprotección contra sobrecargas.

Los diseños más nuevos vienencon un circuito que hace una medidaexacta y a partir de la cual deduce lacorriente y modifica el ciclo de tra-bajo. Si el ciclo de trabajo es dema-siado largo, el segundo comparadorreduce la corriente. Esto hace inne-cesario el uso de un transformador decorriente (lo que reduce el coste de lafuente de alimentación). En la mayo-ría de los casos, la protección es ade-cuada. Sin embargo, si el transfor-mador llega a saturarse (brevemente)por alguna razón, esto no puede de-tectarse mediante este método, aun-que sí podría hacerse utilizando untransformador de corriente.

Carga mínima

Si examinamos la Figura 2, está

claro que los condensadores de salidase cargarán al valor de pico de la ten-sión de la onda cuadrada en los cáto-dos de los diodos, siempre y cuandono haya ninguna carga conectada.En consecuencia, siempre será nece-sario que haya una mínima cargaconectada. Si lo deseamos, podemosutilizar una bombilla incandescentetradicional como indicador de encen-dido, en lugar de un diodo LED, otambién podemos conectar un venti-lador a la salida. Por supuesto, siem-pre podemos conectar tan sólo unaresistencia de carga entre los termi-nales de salida.

Temperatura

Los diodos rectificadores llegan ca-lentarse bastante con corrientes deestas magnitudes. Con 10 A, la ten-sión en los extremos de un diodoSchottky es de 0,4 – 0,6 V, lo queequivale a una disipación de poten-cia de unos 5 W (esto es una aproxi-mación, ya que el diodo no conducetodo el tiempo, pero siempre hay dosdiodos en un único encapsulado). Unencapsulado TO 220 dispone de unaresistencia térmica de 50° C/W(unión de temperatura ambiente). Sino se utiliza un radiador, estos 5 Wharán que la temperatura aumentehasta los 250° C. Por tanto, es obliga-torio usar un radiador.

Con el mismo encapsulado TO 220,la resistencia térmica de la unión conla caja es de 1° C/W, por ejemplo, conlo que la resistencia térmica total esde 11° C/W. Con una disipación de 5W, esto provoca que la temperaturaaumente tan sólo hasta los 55° C. Si latemperatura ambiente es de 30° C, latemperatura de la unión será de 85° C,la cual es aceptable.

De acuerdo con la regla “si secalienta tendremos que ventilar”, esposible que tengamos que utilizar unventilador. Con un flujo de aire razo-nable (> 0,5 m/s), la resistencia tér-mica original del radiador se reduceen un factor de, aproximadamente, 3.En nuestro ejemplo, esto da un totalde 4° C/W, lo que equivale a un au-mento de temperatura de 20° C enlugar de los 55° C, lo cual es natural-mente mucho mejor.

Los transistores de conmutacióntambién están montados sobre unradiador, el cual ya es bastante ade-cuado. Debemos tener en cuentaque en este radiador hay tensio-

INTERÉSGENERAL

39Elektor

CIRCUITOSDELECTORES

40 Elektor

Interfaz Compactflash (CF)Para el sistema MCS–BASIC52

Diseñado por G. Meers

Los precios de las tarjetas CompactFlash han caído considerablemente alo largo del año pasado y durante este año, por lo que el autor ha decididodiseñar una interfaz paralela para el ordenador que nos permita almacenardatos o programas en estas manejables memorias de estado sólido,utilizando el entorno MCS–BASIC52.

Figura 1. Los componentes necesarios se han reducido al mínimo.

DATA registro PC, dirección base + 2;Registro CONTROL, dirección base + 3.

Debemos añadir un detalle más acerca del cir-cuito: el diodo LED D1 se enciende para indi-car la actividad en la tarjeta CompactFlash,mientras que el diodo LED D2 indica la pre-sencia de la tensión de alimentación. Porúltimo, los condensadores C1 y C2 se hanincluido para desacoplar (filtrar) la tensión dealimentación.

El programaEl programa para la interfaz ha sido escritoen lenguaje ASM51 y el código fuentepodemos encontrarlo bajo dos nombresdiferentes:

– PARCFFU.ASM (para el comando PCFFdesde el MCS-BASIC52).

– PARCFF.ASM (para el comando CALL desdeel MCA-BASIC52).

El programa comprende un rudimentariocontrolador IDE que divide la tarjeta Com-pactFlash en dos bloques de 8.192 bytes.Una tarjeta CF barata de 64 MB tiene unacapacidad de almacenamiento de 7.828 blo-ques, o lo que es lo mismo, 64.086.016bytes, un valor ligeramente inferior a lacapacidad nominal de la tarjeta, ya que elprograma no usa completamente el últimocilindro virtual. En el código fuente del pro-grama, el circuito integrado 82C55 tieneasignadas sus direcciones de la siguientemanera:

P8255A EQU 0C008H: DIRECCIÓNDEL PUERTO A.

P8255B EQU 0C009H: DIRECCIÓNDEL PUERTO B.

P8255C EQU 0C00AH: DIRECCIÓNDEL PUERTO C.

P8255CO EQU 0C00BH: DIRECCIÓN DECONTROL.

Si la señal CS, presente en el conector K1,selecciona otra dirección, la dirección asig-nada anteriormente debe cambiarse deacuerdo a lo anterior.

Como el programa ha sido diseñado comouna extensión del entorno MCS-BASIC52, elsistema debe proporcionar la suficientememoria de programa adicional para quecomience en la dirección 2000H. El propioprograma tiene un tamaño de 1,6 Kbytes. Enel caso de que ya hayamos ampliado el sis-tema con comandos MCS-BASIC52 adiciona-les, está claro que tendremos que adaptar elcódigo fuente y volverlo a ensamblar. Cuando

Las tarjetas CompactFlash estánganando popularidad cada día, pro-bablemente porque la mayoría delas cámaras digitales utilizan estetipo de tarjetas para almacenar losdatos capturados y, desde un puntode vista más general, por el propiofenómeno de la “cámara digital” ensí mismo, que se está expandiendocomo una tormenta. Gracias a loscontinuos desarrollos de la tecnolo-gía CF (CompactFlash), la capaci-dad de estas memorias aumentamientras sus precios bajan. Estohace que las tarjetas CF tambiénresulten particularmente atractivaspara los usuarios de ordenadores,de manera que nuestros lectores nose sorprenderían con la publicacióndel interfaz CompactFlash a IDE,publicado en el mes de junio de2002.

Como consecuencia de la publica-ción mencionada anteriormente, elautor de este proyecto se decidió adiseñar una interfaz CF que permi-tiese conectarse al bus de direccio-nes, al de datos y al de control de unordenador. El circuito resultante, encombinación con algunos sencillosprogramas, permite almacenar pro-gramas como el BASIC52 en una tar-jeta CompactFlash.

El programa desarrollado paraeste proyecto puede descargarsegratuitamente de nuestra páginaweb www.elektor-electronics.co.ukcon nombre de fichero 020389-11.zip, que podemos encontrar bajola referencia del mes de la publica-ción. El programa informa de losintentos para introducir parámetrosincorrectos o acciones de escriturano deseada a los bloques de memo-ria. La interfaz consume una co-rriente de unos 42 mA y alcanza unavelocidad de transferencia de datosde unos 50 Kbytes por segundo. Elautor utiliza la interfaz en un sistemaque trabaja a 20 MHz, con unosresultados excelentes y una acepta-ble velocidad de transferencia dedatos.

El Esquema eléctrico del circuito

En la Figura 1 se muestra elesquema eléctrico del circuito dela Interfaz CompactFlash. Como

podemos ver, la circuitería necesa-ria queda limitada a un circuitointegrado 82C55, un 74LS00, dosindicadores LED y dos conectores.Con algo de suerte, la mayoría deestos componentes podemosencontrarlos en una tienda decomponentes.

El conector de 50 terminales, K2,permite que la tarjeta CF puedainsertarse en la interfaz. En esteconector, el terminal nueve estácableado a masa, lo que fuerza a quela tarjeta se comporte como un discoduro IDE. En este modo de funciona-miento, el puente JP1 (colocado entreel terminal 39 y masa) debe estarmontado.

El control completo de la interfazIDE se realiza por medio del cir-cuito integrado 82C55. Utilizandosu puerto bidireccional PB0–PB7, elcircuito integrado controla las lí-neas de datos D0–D7, mientras quelas líneas del puerto PA0–PA7 con-trolan las líneas de datos D8–D15.Las líneas del puerto PC0–PC7están programadas para vigilar laslíneas de control que forman partede la interfaz IDE. Utilizando unprograma, los puertos bidirecciona-les PA0–PA7 y PB0–PB7 se configu-ran como entradas o como salidasen el instante adecuado. Por elcontrario, las líneas del puertoPC0–PC7 siempre están configura-das como salidas.

Los inversores que contiene el cir-cuito integrado IC2 son necesariosporque el circuito 82C55 lleva lascorrespondientes líneas del puerto anivel bajo cuando la dirección deldato ha sido invertida. Cuandosucede esto, los inversores evitanque aparezcan niveles no definidosen las líneas de control.

Las siguientes señales han sidoconectadas al sistema por medio delconector K1: +5 V y masa; D0-D8, RD,WR; A0, A1 y RESET, CS.

Debemos señalar que el descodi-ficador de direcciones para la señalCS (Selección de Circuito) no estáincluido en el circuito. La señal CStiene que pasar a nivel bajo cuandose haya seleccionado la dirección0C000H por programa. El circuitointegrado 82C55 necesita cuatrodirecciones:

DATA registro PA, dirección base + 0;DATA registro PB, dirección base + 1;

CIRCUITOSDELECTORES

41Elektor

hagamos esto, deberemos tener en menteque el código fuente utiliza instruccionesACALL con un límite de direccionamiento de2 Kbytes.

Por último, el programa para la interfaz CFes compatible con las versiones MCS-BASIC52 V1.1 y V1.3.

El fichero PARCFFU.ASM

Éste es el código fuente del programa que ten-dremos que utilizar para ampliar el MCS-BASIC52 con una sentencia adicional. Elcódigo ensamblado (objeto), llamadoPARCFFU:HEX, tiene que copiarse en lamemoria del sistema, comenzando con laposición de memoria 2000h.

En ese momento tendremos disponibles lossiguientes comandos:

– PCFF V. Muestra la versión de la tarjetaCompactFlash conectada.

– PCFF R. Resetea la tarjeta CompactFlash.

– PCFF L. Número de bloque, direcciones.Carga datos desde una tarjeta Compact-Flash en el sistema. El “número de bloque”es la localización de la tarjeta (0-7823) ytiene un tamaño fijo de 8 Kbytes. El pará-metro “direcciones” contiene la dirección deinicio de la memoria de datos del sistema(desde 00000h a 0FFFFh). Después de cadasector procesado, se envía el comando “L”al terminal.

– PCFF S. Número de bloque, dirección.Salva los datos provenientes de la memo-ria de datos del sistema en la tarjeta Com-

pactFlash. Al igual que el anterior,sólo se envía un comando “S” des-pués de cada sector.

– PCFF F. Número de bloque. Estoprovoca que el contenido completode este número de bloque de la tar-jeta sea rellenado con el valor 0FFh.A continuación, se envía “F” paracompletar un sector.

– PCFF D. Número de bloque.Muestra el estado del número debloque: B = datos; V = vacío.

Si la tarjeta no está lista, el númerode bloques es demasiado elevado o elbloque corre el riesgo de ser sobres-crito se nos mostrará un informe deerror ambiguo.

El uso de las instrucciones PCFF

Los programas desarrollados bajo elentorno MCS–BASIC están almace-nados en la memoria RAM a partirde la dirección 0200h en adelante.La instrucción PCFF S, 10, 0200Hescribe el programa en el bloque 10de la tarjeta. Si, por el contrario, uti-lizamos la instrucción PCFF L, 10,0200H el programa podrá colocarsede nuevo en la memoria RAM.

Si el programa tiene una longitudmayor de 8 KB (podemos saberlo uti-lizando la instrucción P LEN), tieneque ser asignado en múltiples blo-ques. Si necesitamos hacer esto,deberemos tener en cuenta losiguiente: la instrucción PCFF S, 10,0200H escribe datos desde el rangode direcciones 0200H hasta la direc-ción 21FDH en el bloque 10. Estorepresenta un total de 8.190 bytes, no8.192 bytes como podríamos esperar,ya que estos dos bytes últimos seemplean como bandera para indicar-nos que el bloque ya contiene datos.Por ejemplo, para escribir (salvar) unprograma de 10 KB, deberemos utili-zar las siguientes instrucciones:

PCFF S, 10, 0200H : PCFF S,11, 21FEH

o

PCFF S, 10, 0200H : PCFF S, 11,0200H+8190

Por lo tanto, la recarga del pro-grama se realizará de la manerasiguiente:

PCFF L, 10, 0200H : PCFF L,11, 0200H+8190

Se pueden utilizar variables paratrabajar con el número de bloque ylas direcciones. Así, si queremosborrar los bloques del 100 al 120,podemos ejecutar el siguientepequeño programa:

100 FOR T=100 to 120101 PCFF F, T102 NEXT T103 END

El fichero PARCFF.ASM

En algunos casos, no es posibleampliar el sistema con sentenciasMCS–BASIC52 adicionales quecomiencen en la dirección dememoria de programa 2000H. Poreste motivo el código fuente quecontiene el fichero PARCFF.ASMestá pensado para permitir que elprograma pueda colocarse en cual-quier dirección de la memoria deprograma del sistema. En estecódigo fuente, la dirección decomienzo es 0B000h y puede modi-ficarse según nuestras necesidades.La dirección de comienzo se defineutilizando el siguiente fragmento decódigo de programa:

START EQU 0B000HORG START

Esta asignación de memoria puedealterarse y crear una nueva direcciónde programa. Está claro que el códigofuente resultante tendrá que ensam-blarse de nuevo.

El funcionamiento y el uso prác-tico de este programa es idéntico aldel fichero PARCFFU.ASM descritoanteriormente, sólo se tienen quecambiar las letras “PCFF” por “CALL0B000H” en las instrucciones. En elfichero con el código fuente encon-traremos información sobre el modoen que tienen que introducirse lasvariables necesarias en el códigoensamblador.

(020389-1)

CIRCUITOSDELECTORES

42 Elektor

Descargas gratuitas– ASM51 código fuente y ficheros

hexadecimales de PARCFFU y

PARCFF.

Nombre de fichero:

020389-11.zip.

www.elektor-electronics.co.uk/

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MICROCONTROLADOR

44 Elektor

Tarjeta de desarrolloXA universal (II)

Diseñado por B. Bouchez

El mes pasado examinamos los aspectos teóricos de la tarjeta dedesarrollo universal para la serie de microcontroladores XA de la casaPhilips. En esta segunda y definitiva entrega describiremos el montaje dela placa y las consideraciones sobre su programación.

Aunque el circuito es bastante másgrande y complejo, los laboratoriosde Elektor Electronics han conse-guido montar todo en una únicaplaca Eurocard (de 100 x 160 mm).La serigrafía del circuito de la placatambién tiene sus propias conside-raciones sobre la colocación delconector del bus PC/104 y de losorificios de montaje asociados.Debido a la alta densidad de com-ponentes no existe ninguna alter-nativa a la placa de doble cara contaladros pasantes metalizados a lolargo de la distribución de pistas dela placa.

MontajeEn la Figura 1 se muestra la serigra-fía de la cara de pistas y de compo-nentes de la placa de circuitoimpreso. En general, podemos decirque el montaje de los componentesno debe presentar ningún problema,aunque ciertos aspectos, y más par-ticularmente el montaje del conectorPC/104, requieren unos comentariosadicionales.

MICROCONTROLADOR

45Elektor

BA

T1

C1

C2

C3

C4

C5

C6

C7

C8

C9

C10

C11

C12

C13

C14

C15

C16

C17

C18

C19

C20

C21

C22 C23

C24

C25

C26

C27

D1

D2

HH1

H2 H3

IC1

IC2

IC3

IC4

IC5

IC6

IC7

IC8

IC9

IC10

IC11

IC12

IC13IC14

IC15

IC16

IC17

IC18

JP1

JP2JP3

K1

K6

R1

R2

R3R4

R5

R6

S1

010103-1

CANL

CANH

TP1TP2

TP3TP4

-5V

-12V

+12V

T

+0

Figura 1a. Serigrafía de la distribución de los componentes para la tarjeta de desarrollo XA.

LISTA DE COMPONENTES

Resistencias:R1, R2, R3, R6 = 4k7 ΩR4 = 1k5 ΩR5 = 1 kΩ

Condensadores:C1-C5, C10-C21, C24 = 47 nFC6...C9 =1 μF, condensador electrolítico

de 25 V radialC22, C27 = 100 nFC23 = 2 nF2C25 = 220 nFC26 = 10 μF, condensador electrolítico de

35 V radial

Semiconductores:D1 = 1N4001D2 = diodo LED, de baja corrienteIC1 = PXAC37KBA (Philips

Semiconductors, ver texto)IC2, IC3 = 74HCT573IC4, IC5 = 74HCT245IC6 = 74HCT244IC7 = MAX232 (Maxim)IC8, IC9 = 27C256-90, programada, IC8:

código de pedido 010103-21, IC9:código de pedido 010103-22)

IC10, IC11 = 62256–55 (memoria RAM)

IC12 = GAL16V8 (programada, código depedido 010103-31)

IC13 = 74HCT14IC14 = ADM691AIC15 = PCA82C250TIC16 = L7805CPIC17 = 16 MHz módulo osciladorIC18 = 1.8432 MHz módulo oscilador

Varios:BAT1 = Pila de litio de 3 VJP1, JP2, JP3 = PuentesK1 = Conector Sub-D de 9 terminales

hembra, para montaje en placa decircuito impreso y con los terminales enángulo

K6 = Conector PC/104, dos filas de 32contactos (ver texto)

S1 = Conmutador DIP de 8 víasRadiador para C16PCB, placa de circuito impreso con código

de pedido 010103-1Disquete que contiene los ficheros con el

código fuente, los ficheros hexadecimalesy los ficheros Jedec, XADEV; código de pedido010103-11 o descarga gratuita desdeInternet

MICROCONTROLADOR

46 Elektor

(C) ELEKTOR010103-1

Figura 1b. Serigrafía de las caras de pistas para la tarjeta de desarrollo XA (doble cara, taladros pasantes metalizados y disponible yafabricada).

ramente la referencia IC8 e IC9 para no mon-tarlas, de manera accidental, en los zócalosequivocados.

Las memorias EPROM deben ser del tipoCMOS, ya que si no es así el circuito no fun-cionará. ¡Esto significa que tendremos queutilizar los modelos 27C128 ó 27C256 y no lasreferencias 27128 ó 27256! Además, el restode los circuitos integrados lógicos deben serdel tipo 74HCT. No deberemos mezclar cir-cuitos integrados de diferentes familias den-tro de la placa.

La placa fue diseñada originalmente parautilizar memorias EPROM del tipo 27C128,pero a lo largo del tiempo estos componentesson más difíciles de encontrar y más carosque las memorias 27C256, que tienen unamayor capacidad. Afortunadamente, ambostipos de memorias pueden usarse sin nin-guna modificación sobre la placa. En la me-moria 27C256 la entrada PGM–––– (Program, esdecir, programación) de la memoria 27C128se sustituye por la línea de dirección A14, yen la placa de desarrollo este terminal se llevaa la línea de +5 V. De este modo, el contenidoinicial que estaba pensado para la memoriamás pequeña 27C128, también puede alo-jarse dentro de la memoria 27C256 con tansólo indicar que se empiece a programar a

Como ya es habitual, recomenda-mos el uso de zócalos para montarlos circuitos integrados, especial-mente los circuitos de las memoriaspara el encapsulado PLCC delmicrocontrolador XA. No existe nin-guna otra opción, ya que resulta difí-cil imaginar que alguien pueda sol-dar los 44 terminales de este circuitointegrado (distribuidos en dos cua-drados concéntricos muy poco espa-ciados) directamente sobre la placa.Sería preferible que se utilizasenzócalos de alta calidad con termina-les redondeados para evitar proble-mas con los terminales demasiadolargos.

El monitor de memoriasEPROM

Los circuitos integrados IC8 e IC9,que son memorias EPROM del tipo27C128, contienen el programa moni-tor que nos permite el desarrollo yverificación de nuestros propios pro-gramas. Estos componentes estándisponibles a través de nuestro Ser-

vicio de Lectores bajo los números depedido 010103-21 y 010103-22(estos códigos corresponden a unasmemorias del tipo 27C256, por razo-nes que se detallaran más adelante).Si deseamos programar las memoriasEPROM nosotros mismos, podemosutilizar los ficheros hexadecimales deIntel, que están disponibles en lapágina web de Elektor Electronics oen disquete, a través de nuestro Ser-vicio de Lectores (bajo el número depedido 010103-11). Existen dos ver-siones de estos ficheros. Los ficheros010103-21 y 010103-22 son para serutilizados con memorias EPROM deltipo 27C256, las cuales se puedenmontar directamente sobre la placaen lugar de las memorias recomen-dadas del tipo 27C128, sin ningúntipo de modificación. Los ficheros he-xadecimales para las memoriasEPROM 27C128 tienen las referen-cias 010103-23 y 010103-24. Debe-remos asegurarnos que estamos uti-lizando los ficheros correctos paracada tipo de memorias EPROM conlas que en cada momento estamostrabajando, además de etiquetar cla-

MICROCONTROLADOR

47Elektor

Figura 2. Fotografía de un prototipo de la placa. En la versión final, los encapsulados del oscilador están en un lugar aparte.

partir de la dirección $4000 en lugar de ladirección $0000. Éste es el motivo por el queexisten dos versiones de ficheros hexadeci-males.

Nota: la versión actual del programamonitor sólo es adecuada para ser utili-zada con microcontroladores del tipoXA-G3. Este programa no es compatible conla versión de microcontrolador XA-C3. En estemomento se está desarrollando una versiónespecial para este último tipo de microcon-trolador y avisaremos a nuestros lectorescuando esté disponible.

El circuito integrado GAL (IC12) tambiénestá disponible ya programado bajo el númerode pedido 030103-31. Si tenemos el equipa-miento necesario para realizar la programa-ción de componentes GAL, también podemosbajarnos el fichero fuente (GAL_IC12.SCR) yel ficheros Jedec (GAL_IC12.JED) de nuestrapágina web de Elektor Electronics. Si no tieneacceso a Internet, estos ficheros también seencuentran en el mismo disquete que losficheros para la memoria EPROM (código depedido 010103-11).

El programa monitor utiliza la velocidaddel bus más baja posible, lo que significa quepodemos usar memorias EPROM cuyotiempo de acceso sea de 250 ns. Sin embargo,no hay nada que nos impida modificar el con-tenido de los registros BTRH y BTRL demanera que podamos acelerar el circuito, conla única condición de que empleemos circui-tos integrados de memoria con una velocidadequivalente.

Si estamos utilizando un microcontroladorXA-C3 (con su correspondiente programamonitor) también tendremos que montar el

circuito integrado IC15 (PCA82C250T), ya que es necesario pararealizar el acceso al bus CAN. Laplaca del circuito esta diseñada parauna versión DIL de este circuito inte-grado. Si tan sólo podemos obteneruna versión de encapsulado SMD,tendremos que utilizar un zócaloadaptador.

Bus PC/104El conector del bus PC/104 requiereun poco de atención extra. Existen enel mercado dos tipos de conectoresdiferentes: apilables y no apilables.

El modelo de conector apilable esen la actualidad un conector herma-frodita, es decir, que en un lado es unconector macho y por el otro un co-nector hembra. Este conector semonta en la cara de componentes dela placa de circuito impreso, con lasconexiones pasando a través de laplaca hacia la cara de soldadura. Losterminales del conector puedeninsertarse en el zócalo de una tarjetaPC/104 por debajo de la tarjeta dedesarrollo.

También existe un conector mu-cho más sencillo, que no es apilabley que tan sólo consiste en un conec-tor tipo “header”. Este tipo de conec-tor es el que se encuentra más co-múnmente en las tarjetas de los con-troladores (maestros del bus). La

tarjeta de desarrollo puede usarsecon ambos tipos de conectores, comopuede verse en la fotografía de esteartículo.

La altura estándar de un conectorPC/104 es de 0,6 pulgadas (es decir,1,52 cm). Si los circuitos integradosse montan sobre zócalos, tendremosque su altura será superior a la de es-te conector, lo que hará prácticamen-te imposible montar tarjetas PC/104en la parte superior de la tarjeta dedesarrollo. En este caso, la tarjeta deexpansión puede conectarse por laparte inferior de la tarjeta de desarro-llo. El tipo de conector apilable sueleser difícil de conseguir. Sin embargo,también podemos utilizar dos filas determinales estándar tipo “header”con una separación entre terminalesde 2,54 mm y soldarlos a la cara infe-rior (cara de cobre) de la placa de cir-cuito impreso.

El montaje del resto de los compo-nentes no debe presentar mayoresdificultades, aunque es necesariorealizar una pequeña descripciónadicional. Todos los circuitos inte-grados tienen la misma orientación.El espacio entre los zócalos para loscircuitos integrados está limitado,por lo que deberemos utilizar con-densadores de desacoplo delgados,preferiblemente los modelos de lacasa Siemens Sibatit (cerámicos enminiatura). Los condensadores C1 y

MICROCONTROLADOR

48 Elektor

Figura 4. El mensaje de bienvenida del programa monitor es recibido por laaplicación HyperTerminal.

Figura 3. Detalles de la colocación de loscondensadores C1 y C2 en la cara desoldadura de la placa.

C2 están montados en la cara de sol-dadura de la placa, tal y como semuestra en la Figura 3.

Uso del sistema de desarrollo

Hasta ahora tan sólo hemos descritoel circuito del sistema de desarrollo.Sin embargo, una placa con unmicrocontrolador y sin un programaasociado es un instrumento sin nin-gún tipo de uso. Además de esto, lamayoría de nuestros lectores tendránque superar una etapa de aprendizajeantes de que sean capaces de escribirsus propios programas. Para facilitareste inevitable proceso, hemosescrito un sencillo, pero potente pro-grama monitor, que nuestros lectorespodrán utilizar para verificar sus pro-pios programas bajo condiciones rea-les de trabajo.

Un sencillo programa emulador determinal, configurado para 9.600 bau-dios, ocho bits de datos, sin paridad,un bit de parada y sin control de flujo,es todo lo que necesitaremos paraestablecer la comunicación condicho programa monitor. Programascomo el HyperTerminal de Windowso el Procomm son una excelente elec-ción para esta tarea. El enlace entreel ordenador y la tarjeta de desarrollose realiza por medio de un cable

estándar RS 232 con conexión 1:1 (esdecir, no se trata de un cable “null-modem”).

Después de realizar una inspec-ción final a la placa ensamblada,podemos conectarla a un puertoCOM libre de nuestro ordenador, eje-cutar el programa emulador de ter-minal y dar tensión a la placa de desa-rrollo. En la pantalla de nuestro orde-nador deberá aparecer el siguientemensaje de bienvenida:

*** XA – G3 Monitor V 1.03 ***

(seguido por algún texto adicional),después del cual se debe mostrar unsímbolo de indicación de cursor (>),tal y como se muestra en el volcadode la pantalla de la Figura 4. Estoindica que la placa del microcontro-

MICROCONTROLADOR

49Elektor

Figura 5. Volcado de la pantalla del entorno de desarrollo XADEV.

Tabla 1. Comandos del programa MonitorComando Función

? Muestra los comandos disponibles y una breve descripción de los mismos.

P Muestra el contenido de la memoria de programa.D Muestra el contenido de la memoria de datos.M Modifica uno o más bytes.G Ejecuta la aplicación (‘go’).H Descarga un fichero hexadecimal.

Tabla 2. Contenido del disquete 010103-11GAL_IC12.SRC Fichero fuente para la

GALGAL_IC12.JED Fichero Jedec para la

GALMon_g3.asm Fichero fuente para el

programa monitorMon_g3.hex Fichero Intel HEX para

el programa monitor010103-21.hex Contenido de la

memoria EPROM IC8(para 27C256)

010103-22.hex Contenido de la memoria EPROM IC9(para 27C256)

010103-23.hex Contenido de la memoria EPROM IC8(para 27C128)

010103-24.hex Contenido de la memoria EPROM IC9(para 27C128)

XADEV.zip Paquete del entorno de desarrollo XADEVcomprimido

Direcciones de InternetPágina web del autor:http://benoit.bouchez.free.fr

Página principal de Philips Semiconductors:www.philips-semiconductors.com

Programas en ensamblador XA de ejemplode la casa Philips:www.semiconductors.philips.com/markets/mms/products/microcontrollers/support/software_download/16bit_xa/index.html

Razonamiento (versión de demostración para la familiaXA):www.raisonance.com/download/index.php

lador está esperando la llegada de nuevoscomandos.

El programa monitor utiliza un conjuntode comandos relativamente pequeño, demanera que los usuarios experimentados ensistemas de desarrollo encontrarán este sis-tema bastante familiar. La Tabla 1 nosmuestra un resumen de los comandos dedicho programa monitor.

Programación en ensamblador XA

Es agradable disponer de una tarjeta dedesarrollo con altas prestaciones y muy fle-xible, pero ésta es la parte más fácil. Laparte más difícil es obtener el máximo ren-dimiento de la misma. Uno de los aspectosmás difíciles de trabajar con un nuevomicrocontrolador, tanto para los que seestán iniciando como para los profesionales,es conseguir los circuitos y los programasnecesarios.

En lo que concierne a la parte de circuitos,la tarjeta de desarrollo proporciona un grannúmero de prestaciones a un precio razona-ble. Para lograr una flexibilidad aún mayor,sería necesario emplear un emulador en elpropio circuito (ICE), lo que se traduciría enuna propuesta del proyecto bastante máscara.

Por su parte, los programas (ensamblador,compilador, editor de texto, gestor de libre-rías y simulador) también pueden llegar aalcanzar un precio considerable. Sin em-bargo, los programas para este sistema songratuitos, al menos en lo que se refiere alprograma ensamblador, ya que la casa Phi-lips Semiconductors ofrece un conjunto deherramientas de desarrollo semiprofesiona-les gratuitas. Por supuesto, si lo deseamos,podemos adquirir unas herramientas dedesarrollo bastante más caras, tales comoun ensamblador y un compilador en len-guaje C.

El paquete de desarrollo de la casa PhilipsSemiconductors, que ha sido denominadoXADEV, contiene un ensamblador completo,un simulador y un entorno de desarrollo,todos ellos de excelente calidad. Este pro-grama ya no está soportado por la casa Phi-lips Semiconductors y está escrito parausarlo con el entorno Windows 3.1, aunquetrabaja perfectamente con la mayor parte delas modernas versiones de 32 bits del sis-tema operativo Windows (al menos con Win-dows 95 y Windows 98, ya que no hemospodido realizar dicha verificación con Win-dows NT4, Windows 2000 o Windows XP).

Este paquete de desarrollo está disponibleen disquetes y, con permiso de la casa Phi-

lips Semiconductors, se puede des-cargar de nuestra página web. Elprograma está comprimido en unfichero zip (XADEV.zip), de modoque lo primero que tendremos quehacer será descomprimirlo en unsubdirectorio del disco duro, antesinstalarlo. El único punto negativoque se puede señalar sobre este pro-grama es que no dispone de unmanual de usuario. Aunque la fun-ción “Help” proporciona una ciertaasistencia, tenemos que reconocerque no es demasiado extensa. Porfortuna, hemos encontrado unmanual que fue escrito por un inge-niero de aplicación de la casa PhilipsSemiconductors. De acuerdo con elautor, existe una versión “escane-ada” de este manual que puede des-cargarse de la página web:

http://benoit.bouchez.free.fr/

El fichero que tendremos que buscarse denomina XADEV_manual.zip.

Como puede observarse en el vol-cado de la pantalla de la Figura 5,este entorno de desarrollo, a pesarde su antigüedad, puede codearsecon los modelos más recientes. Unavez que hemos escrito el códigofuente utilizando el programa editor,un simple “click” en un botón de labarra de menú es todo lo que nece-sitaremos para obtener el códigoensamblado. A partir de aquí, laaplicación puede ejecutarse en elsimulador, en modo de “ejecución”o en modo “paso a paso”. Además,las variables y los registros puedenmodificarse como se desee. Enresumen, ¡no tenemos razones paraquejarnos!

Debemos hacer un pequeño co-mentario, que hay que tener encuenta, sobre la memoria de datosde la familia de microcontroladoresXA. A diferencia de los procesado-res de ocho bits de la familia 8051,estos microcontroladores no hacendistinción entre memoria RAMinterna y externa. En la familia XAla memoria de datos es un único ylargo bloque que llega desde ladirección de memoria $0000 hastala dirección $FFFF. La memoria in-terna siempre se inicia en la direc-ción $0000 y, dependiendo del tipode procesador, tendrá un tamaño de512 ó 1.024 bytes. La memoria ex-terna se selecciona automática-

mente si la localización de la memo-ria comienza a direccionarse fueradel rango de la memoria RAM inter-na. También existe otra diferenciaimportante: los registros R0 a R15están localizados en una zona dememoria dedicada y separada, enlugar de en una zona tradicional dela memoria RAM.

Otra consideración es el acceso alos registros de funciones especia-les (SFRs). El contenido de estosregistros no puede ser leído oescrito utilizando el programa moni-tor, ya que dichos registros sondireccionados de un modo especialque no es compatible con el métodode direccionamiento indexado utili-zado por los comandos “D” y “M”del programa monitor. Si necesita-mos depurar un programa a nivel deregistros tendremos que insertar, demanera específica, las instruccionesMOV en nuestro programa para elregistro en cuestión (algo que no esdemasiado difícil).

Después de que hayamos verifi-cado nuestro programa utilizando elsimulador, el fichero hexadecimalgenerado por el módulo ensambladorpuede cargarse en la memoria deprograma de la tarjeta de desarrollo.Como ya hemos mencionado ante-riormente, esto se puede hacer utili-zando un programa emulador de ter-minal, como el HyperTerminal deWindows o el Procomm.

Antes de comenzar con nuestraprogramación, aconsejamos congran énfasis que nuestros lectores sebajen algunos programas ejemplo dela página web de la casa PhilipsSemiconductors (cuya direcciónaparece en el apartado “Direccionesde Internet”) y estudiar cuidadosa-mente su código fuente. Un buenpunto de inicio es el programaSKEL.ASM, el cual forma parte delpaquete XADEV. Este programacontiene el entorno mínimo de tra-bajo de un programa en lenguajeensamblador para microcontrolado-res XA.

Tenga presente que la familia demicrocontroladores XA es muy pe-queña, si nos fijamos en sus ochobits de trabajo, y demanda unamanera de programación totalmen-te diferente, lo que nos llevará a en-frentarnos con un gran número desorpresas.

(010103-2)

MICROCONTROLADOR

50 Elektor

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51Elektor

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CONSULTORIO TECNICO

Existe un Consultorio técnico telefónico gratuito a disposición de todos los lectores. Este sevicio se presta todos loslunes y martes laborables en horario de 17 a 19 h.El número de teléfono para consultas es el 91 375 02 70.

Código Precio(€)

E279 AGOSTO 2003Tenis TV con AVR:

- Main PCB 030026-1 15,40- Pushbutton PCB 030026-2 16,70- Desk, AVR source code 030026-11 9,46- AT908515, programmed 030026-41 29,43

Agenda electrónica de bolsillo:- Desk, PC and controller software 020308-11 9,46- AT90S2313-10PCprogrammed 020308-41 24,40

Controlador LCD de bajo coste (ii):- PCB 020114-1 16,79- Disk, project software 020114-11 9,46

Control de luz nocturna:- Disk, hex and source code 020115-11 9,46- AT90S2313-10PC, programmed 020115-41 24,89

Tarjeta de desarrollo XA Universal (II):- PCB 010103-1 25,55- Disk, GAL code, EPROM hex files, XADEV 010103-11 9,46- EPROM IC8, 27C256-90, programmed 010103-21 19,36- EPROM IC9, 27C256-90, programmed 010103-22 19,36- GAL 16V8, programmed 010103-31 9,30

E278 JULIO 2003Temporizador descendente:

- Disk, source and hex code 020296-11 9,40- AT90S1200, programmed 020296-41 26,00

Grabador de audio USB:- Disk, EPROM hex code 012013-11 9,40- EPROM 27C512, programmed 012013-21 28,00

Amplificador Final a Válvulas (2):- Amplifier board (one channel) 020071-1 28,40- Power supply board 020071-2 18,80

E277 JUNIO 2003Controlador de luces de discoteca de 8 canales:

- PCB 010131-1 25,34- 87C750 or 87C71, programmed 010131-4 44,70

Pico PLC:- PCB 010059-1 36,00- Disk, test program 010059-11 9,00

Simple chip para Control de Tono:- PCB 020054-4 21,00

E276 MAYO 2003Fuente de Alimentación Conmutada de 17 V/10 A:

- PCB 020054-3 19,40

Unidad de conmutación complementaria para modelismo R/C:- PCB 020126-1 19,00- Disk, hex and source files 020126-11 10,00- PIC16C712-041/SO, programmed 020126-41 32,00

Sistema de Desarrollo AVRee:- PCB 020351-1 27,36- Disk, example programs 020351-11 10,00

Caja de conmutación con efectos de guitarra:- PCB 020181-1 27,00

Temporizador Inteligente para Ventilador:- Disk, project software 020170-11 10,00- MSP430F1121, programmed 020170-41 23,50

Sustitución del SAA3049:- PCB 020085-1 27,00- Disk, source and hex code 020085-11 10,00- 87LPC764BN, programmed 020085-41 20,60

Desplazamiento de luces bicolor:- PCB, controller board 010134-1 17,00- PCB, LED board 010134-2 22,00- Disk, project software 010134-11 10,00- AT89C2051-12PC, programmed 010134-41 15,00

E275 ABRIL 2003Analizador Lógico 20/40 MHz:

- PCB 020032-1 32,00- Disk, demo program 020032-11 10,00- AT90S8515-8PC, programmed 020032-41 31,28

Sistema de Altavoces Activo (II):- PCB 020054-2 16,46

Medidor de Capacidad con Escala Automática:- PCB 020144-1 15,00- Disk, source and hex files 020144-11 10,00- PIC16F84A-20/P, programmed 020144-41 32,00

Reloj de arena electrónico:- PCB 020036-1 38,00- Disk, project software 020036-11 10,00- PIC16F84A-04/P, programmed 020036-41 32,00

E274 MARZO 2003Sistema de altavoces activo (I):

- PCB 020054-1 16,00

Lanzador de Dado RPG Electrónico:- PCB 020005-1 23,00- Disk, source code file 020005-11 11,14- AT90S4433-8PC, programmed 020005-41 70,24

AGOSTO 2003

SERVICIOS LECTORES

52 Elektor

Ahuyentador de roedores:- PCB 020110-1 27,00

Conectores de red controlados SMS:- PCB 020157-1 25,00

E273 FEBRERO 2003CompactFlash Interface para sistemas de microcontrolador:

- PCB 020133-1 12,00- Disk, source code of demo 020133-11 10,00

Bus DCI:- PCB, converter board 010113-1 17,00- PCB, terminal board 010113-2 25,00- Disk, project software and source code 010113-11 10,00- AT90S8515-8PC, programmed 010113-41 43,00

Ampliación de líneas y ADC:- Disk, BASCOM-51 programs 020307-11 10,00

Dispositivo de bloqueo programable para números de teléfono:- PCB 020106-1 25,00- Disk, project software 020106-11 10,00- AT89C2051-1, programmed 020106-41 13,00

Codec de audio USB con S/PDIF:- PCB 020178-1 22,00

E272 ENERO 2003Emulador de EPROM:

- PCB 024066-1 18,50- Disk, GAL JEDEC listing 024066-11 10,00- GAL 16V89, programmed 024066-31 10,00

Linterna a LED:- Disk, project software 012019-11 10,00- PIC12C672-04/SM, programmed 012019-41 40,00

Comprobador de Nivel de Audio:- PCB 020189-1 18,50

Monitorizador telefónico de bebé:- PCB 012016-1 20,00- Disk, source and hex files 012016-11 10,00- AT90S1313-10PC, programmed 012016-41 21,00

Adaptador para Diagnóstico de Vehículo:- PCB 020138-1 18,50

E271 DICIEMBRE 2002Programador AT90S8535:

- PCB 024051-1 16,24

Vatímetro Digital de RF:- PCB 020026-1 26,00- Disk, source code files 020026-11 10,00- PIC16F876-04/SP 020026-41 40,00

Medidor de Nivel de Presión Sonora:- PCB 020122-11 39,25

Alarma de Robo para Moto:- PCB 000191-1 20,00- Disk, source code files 000191-11 10,00- PIC16F84-04/P 000191-41 40,00- PIC16F84-04/P 000191-42 29,35

E270 NOVIEMBRE 2002Receptor de la banda de 20 m:

- PCB 010097-1 28,47

Comprobador de condensadores ESR:- PCB 012022-1 32,00

Microprogramación para emulador EPROM:- Disk, hex file 024107-11 9,78- AT89C2051-12P programmed 024107-41 16,00

Comprobador de continuidad:- PCB 020002-1 9,13

Placa controladora de alta velocidad (II):- PCB 020102-1 24,00

Interface paralela JTAG:- PCB 020008-1 18,00

E269 OCTUBRE 2002Medidas de Distancia mediante Rayos Infrarrojos:

- Disk, project software 020010-11 9,79- 87LPC762, programmed 020010-41 21,38

E268 SEPTIEMBRE 2002Limitador de Audio para DVD:

- PCB 024074-1 27,00

Nombre

Domicilio

C.P.

Tel. Fax Fecha

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❏ Fecha de caducidad:

Número de tarjeta:

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Por favor envíenme los siguientes materiales. Para circuitos impresos, carátulas, EPROMs, PALs, GALs,microcontroladores y disquetes indique el número de código y la descripción.

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3

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CUPON DE PEDIDO

SERVICIOS LECTORES

53Elektor

Cambio entre Teclado/Ratón por Pulsador:- PCB 024068-1 20,00

E267 AGOSTO 2002Procesador de Señal de Audio Digital DASP-2002:

- PCB 020091-1 38,59- 27C256, programmed 020091-21 18,94- Set: PCB + 020091-21 020091-C 55,00

Antorcha de diodos LED- PCB 010130-1 26,47

Verificador DMX Portátil - PCB 010203-1 26,47- Disk, source & hex code files 010203-11 11,00- AT90S8515, programmed 010203-41 87,15

Tube Box- PCB 010119-1 22,00

E266 JULIO 2002Regulador de luz DMX:

- PCB 010210-1 50,46- 68HC11F1FN, programmed 010210-41 78,72- Set: PCB + 010210-41 010210-C 124,21

E265 JUNIO 2002Controlador de CompactFlash para Bus IDE:

- PCB 024032-1 20,00Interface I2C para Bloque Lego RCX:

- Disk, project software 010089-11 11,00Interface LPT/DMX:

- PCB 010212-1 22,21- Disk, source code files & program 010212-11 11,00- AT90S8515-8PC, programmed 010212-41 89,00

Receptor de Infrarrojos Multi-estándar:- PCB 012018-1 18,00- Disk, project software 012018-11 11,00- P87LPC764BN, programmed 012018-41 25,00

Interfaz Serie para el Bus 1-Wire de Dallas:- PCB 020022-1 15,00

E264 MAYO 2002Sistema de Medida de Velocidad:

- PCB 010206-1 25,74- Disk, source and hex files 010206-11 11,38- 87LPC762, programmed 010206-41 24,34

Control Remoto de Procesos utilizando un Teléfono Móvil (2):- PCB 010087-1 30,81- Disk, project software 010087-11 11,38- GAL16V8, programmed 010087-31 11,33

Sencillo Programador para Micros AVR:- PCB 010055-1 30,14- Disk, project software 010055-11 11,13- Set: PCB + 010055-11 010055-C 30,08

Receptor de Banda VHF:- PCB 010064-1 30,54

CI multi-propósito para modelismo (II):- PCB, speed controller 010008-1 11,00- PCB, hot glow/go-slow 010008-3 11,00- Disk, source code files 010008-11 14,00- 87LPC762BN, programmed 010008-41 23,47

E263 ABRIL 2002Panel Mezclador de Luces:

- PCB 0000162-1 78,00Circuito integrado multipropósito para modelismo (I):

- PCB, servo reserve 010008-2 10,58- PCB, 2-channel switch 010008-4 10,58- Disk, source code files 010008-11 13,44- 87LPC762BN programmed 010008-41 23,00

Sistema de Desarrollo PICee:- PCB 010062-1 38,39- Disk, example programs 010062-11 11,00- Set: PCB + 010062-11 010062-C 44,00

Amplificador Final Versátil:- PCB, amplifier 010049-1 20,00- PCB, power supply 010049-2 33,00

E262 MARZO 2002Interfaz de disco duro para puerto de impresora:

- PCB 010047-1 25,59- Disk, project software 010047-11 10,84- 7064LC84-15, programmed 010047-31 73,21

Iluminación y caja de cambios:- Disk, project software 010204-11 10,86- PIC16C57, programmed 010204-41 25,40

Interrogador maestro:- PCB, transmitter and receiver 010030-1 39,00- Disk, project software 010030-11 11,00- PIC17C44-16/P, programmed 010030-41 59,30

E261 FEBRERO 2002Placa microcontroladora flash para 89S8252:

- PCB 010208-1 32,00

- Disk, project software 010208-11 11,00

Medidor de descarga/capacidad de batería:- PCB set 010201-1 34,03- Disk set, project sofware 010201-11 19,00- ST62T65B6, programmed 010201-41 40,00

Cerradura electrónica codificada:- PCB 004003-1 22,54- Disk, project softtware 006001-1 11,00- PIC16F84-04/P, programmed 006501-1 31,28

Fuente de alimentación digital para laboratorio:- PCB 000166-1 25,00- Disk set, project software 000166-11 13,44- PIC16F84A-04P, programmed 1A version 000166-41 43,00- PIC16F84A-04P, programmed 2.5 version 000166-42 43,00

Control remoto RC5:- Disk, project software 000189-11 11,00- Attiny22L-8PC, programmed 000189-41 20,00

UART USB:- PCB 010207-1 37,93- Disk, project software 010207-11 18,00- CY7C63001A, programmed 010207-41 63,02- Set: PCB + 010207-11 + 010207-41 010207-C 86,00

E260 ENERO 2002Control remoto PCM en miniatura (2):

- Transmitter PCB 010205-1 23,52- Receiver PCB 010205-2 19,84- 87LPC768FN, programmed 010205-41 37,36- 87LPC762BN, programmed 010205-42 23,20- Disk, project software 010205-11 11,01

Medidor de capacidad y descarga de batería:- PCB, includes discharger PCB 010201-1 34,53- ST62T65, programmed 010201-41 49,16- Disk, project software 010201-11 19,24Demultiplexor DMX de 8 canales:- PCB 010002-1 41,05- EPROM 27C256 (programmed) 010002-21 18,91- Disk, project software 010002-11 13,64

E259 DICIEMBRE 2001Analizador de códigos de IR:

- 87LPC764, programmed 010029-41 25,88- disk, source code 010029-11 11,02

Saltador:- PCB 010038-1 17,05- 89C2051, programmed 010038-41 21,33- disk, source code 010038-11 10,83

Espionaje de datos en la línea RS232:- PCB 010041-1 10,84

E258 NOVIEMBRE 2001Programador de Micro AVR Atmel:

- PCB 010005-1 28,12- Disk, project software 010005-11 13,35- AT89C2051-12PC, programmed 010005-41 21,22- Set: PCB + 010005-11 + 010005-41 010005-C 52,57

Módulo gráfico LCD para microprocesadores 8051:- PCB 000134-1 15,23- Disk, project software 000134-11 10,77- Set: PCB + 000134-11 000134-C 21,29

Interface I2C para Servo:- Disk, project software 010006-11 10,77

Miniservidor WEB personal:- PCB 010036-1 17,93- Disk, project software 010036-11 10,90- GAL 16V8, programmed 010036-31 20,90

E257 OCTUBRE 2001Conversor de 12 a 24V:

- PCB 014025-1 20,19Control remoto por infrarrojos para PCs:- AT90S2313, programmed 000170-41 29,02

E256 SEPTIEMBRE 2001Interface I2C para puerto RS232:

- Disk, project sofware 010045-11 10,90

Dispositivo para concurso:- Disk, project sofware 000190-11 10,96

E255 AGOSTO 2001PLC DCI:

- PCB 000163-1 47,15- Disk, project software 000163-11 11,62- Set: PCB + 000163-11 000163-C 54,66

SMPSU para automóvil:- PCB 000193-1 23,09

Metrónomo y diapasón:- PCB 000198-1 38,62- Disk, project software 000198-11 11,55- PIC 16F84, programmed 000198-41 31,77

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MICROCONTROLADOR

54 Elektor

Para evitar parpadeos, las matrices LCD sedeben refrescar a velocidades de trama mayo-res de 50 Hz. El concepto de controlador LCDde bajo coste se basa en un microcontrolador8051, que crea y mantiene una imagen en suRAM externa y después lee la imagen a lavelocidad de trama requerida. Los bytes dedatos de la imagen son leídos desde la RAMexterna y enviados a los drivers del display

LCD. La optimización deberá tenerseclaramente en consideración si novamos a alcanzar la velocidad derefresco requerida o queremos pre-servar el tiempo del controlador paraotras cuestiones. Así, en lugar deusar una operación de “escritura”separada para enviar los datos RAMdesde la CPU a los drivers LCD, en

este diseño se usa un truco que per-mite al LCD “olfatear” los datos de laimagen mientras se está leyendo laRAM externa (ver Figura 1). Laslíneas de datos son eficazmente com-partidas entre el procesador, RAM yLCD. El control XSCL para el móduloLCD se deriva del control del proce-sador RD y XSCL hará de reloj de laimagen de datos RAM en el instanteadecuado. Observe que los datos dela imagen real leídos por el procesa-dor durante los ciclos de refresco sonignorados, prescindiendo la CPU dela operación de lectura. La soluciónreduce el tiempo de refresco de ima-gen por parte de la CPU de un 50 aun 60 %. Todas las señales de controlrestantes para el módulo LCD (porejemplo, LP y FLM) se generan sim-plemente controlando algunos bits delos pines del puerto de la CPU. Esasseñales cambian a una frecuenciamucho menor que la de los datos yXSCL, por lo que no conviene colocarcargas pesadas a la CPU. La señal FRderiva de FLM.

Una eficaz ventaja es que variasfunciones del controlador LCD ya vie-nen incluidas en la CPU como centrode diseño:

Controlador LCD de bajo coste (II)Parte 2: el hardware

Por Wim Huiskamp huiskamp@fel.tno.nl

Este mes vamos a aplicar los conocimientos prácticos de la primera partede este artículo para hacer que un microcontrolador 8051 excite undisplay de matriz de los de un juego de ordenador. Debido a que el LCDrequiere datos a relativamente alta velocidad, se utiliza un truco hardwarepara mantener el controlador software a esta velocidad.

La Figura 2 muestra la importancia de latemporización en la operación de refresco dela CPU y el control LCD, y señales de datosgenerados por el controlador. El esquema delcircuito se da en la Figura 3. Seguidamenteharemos una breve descripción del diseño.

En la parte superior de la Figura 2 semuestra la CPU generando las líneas de direc-ción A0-A15 y activando el control RD—– durantelos ciclos de refresco del LCD. Esto da comoresultado que los datos de la RAM aparezcanen el bus de datos AD0-AD7. La CPU comparteel bus de datos con la RAM y el controladorLCD. Las líneas de datos se conectan a IC1 yal cuádruple multiplexor de dos entradas. Lascuatro salidas del multiplexor se conectan aD3-D0 del módulo y se controlan con el relojXSCL en el flanco de bajada del LCD. Este dis-positivo multiplexor nos permite usar los ochobits de datos de la RAM para el LCD, primernibble AD0-AD3, y después el otro nibble AD4-AD7. La selección del nibble SEL—— se conmutaautomáticamente en cada flanco de subida deXSCL por IC2A, un flip-flop 74HC74.

El mapa de los bits de datos en el LCD estáhecho de tal forma que el bit de datos 0 aparecea la izquierda y el bit de datos 7 aparece a laderecha. Este mapa puede modificarse medianteun simple recableado del multiplexor y D3-D0.IC2A se reinicializa para la selección correcta denibble en cada LP a través del inversor U3A.

XSCL se toma de RD—–. IC4c elimina XSCLdurante las operaciones normales de RD—– y asíinhabilita XSCL. Durante los ciclos derefresco, la señal LP se pone a nivel bajo ycualquier actividad RD—– durante el periodo derefresco dará lugar a un XSCL.

Si XSCL se hubiera sacado directamente deRD—–, requeriría dos operaciones de lectura de laCPU en la misma dirección para permitir el usode los 8 bits de datos. De nuevo, un poco dehardware adicional reduce significativamentela carga de la CPU. El generador de pulsosmonoestable IC5A (74HCL123) se dispara conla señal RD, el pulso resultante en la salida Q deIC5A dispara IC5B (74HCL123) y el pulso resul-tante en la salida Q de IC5B crea dos ciclosXSCL para cada operación simple de RD—–.Obviamente, la anchura del pulso generado porIC5a (100 ns) no debe violar el tiempo de accesoRAM y las anchuras de pulso combinado (IC5A,100ns + IC5B, 50 ns), que no debe ser menorque la duración del ciclo de lectura (unos 500 nspara un reloj de CPU de 11.0592 MHz). La doblefunción XSCL no será práctica cuando usemosuna función realmente rápida de la CPU 8051(por ejemplo Dallas ‘420). El jumper JP1 puedeusarse para habilitar/inhabilitar la función.

IC3A e IC3B son los buffer de la señal LP—–

generada por la CPU. Tal y como explicamosanteriormente, LC está conectada a IC45Cpara evitar los datos espurios que aparecen

– La CPU puede acceder y grabar laRAM del display como una RAMexterna sin hardware adicional. Nose necesita RAM imagen adicional.Se evita el acceso de memoria entrela CPU y el refresco de display.

– El bus de dirección normal de laCPU también se utiliza durante losciclos de refresco de la imagen. Eldesplazamiento de imagen en elLCD permite seleccionar qué áreade la imagen RAM se lee duranteel refresco de imagen.

– No se necesita temporización hard-ware adicional. El ciclo de refrescose excita por interrupciones delTimer interno de la CPU.

La CPU comparte sus líneas de datoscon la RAM externa y el display. Por lotanto, algunas líneas de control LCDsólo deberían habilitarse durante losciclos de refresco real, para evitar par-padeos de los datos de la imagen en elLCD durante las operaciones norma-les de lectura de la memoria por partede la CPU. También es necesario

tomar algunas precauciones parainhabilitar el LCD mientras que laCPU no esté aún inicializada (porejemplo, justo después del reset). Espreciso inhabilitar el display duranteesas fases con el fin de evitar posiblesdaños al LCD como resultado de seña-les DC en la matriz de electrodos.

En la siguiente sección se discuti-rán los detalles del diseño y la formaen la que se generan las señales dehabilitación.

Interfaz CPU y controlador LCD

El controlador LCD diseñado asumeel uso de una configuración estándar8051 con RAM externa (por ejemplo32K x 8) y la disponibilidad de lalínea RD—– y 3 bits de control en elPuerto 1.

El circuito se ha comprobadocon la Placa Flash Micro AT89S8252y la placa del Controlador de altavelocidad.

MICROCONTROLADOR

55Elektor

RAM

LCDmodule

PowerSupply

ADDRESS WR RD

DATA

XSCL

LP

Y0 (FLM)

DISP_OFF

020114 - 2 - 12

CPU

Figura 1. Diagrama de bloques del controlador LCD de bajo coste.

ADDRESS 0

BYTE 0 BYTE 1

A0...A15

RD

DB0...DB7

Q IC4.A

Q IC4.B

XSCL

SEL

D0.3

DB0...DB3 DB4...DB7 DB0...DB3 DB4...DB7020114 - 2 - 13

ADDRESS 1

Figura 2. Diagrama de tiempos para el controlador LCD de bajo coste.

durante la operación normal de la CPU y LP seusa para inicializar el selector de nibble IC2A.

IC3D e IC3E son los buffer de la señal FLMgenerada por la CPU. La señal de trama (FR)se genera automáticamente desde FLM: a tra-vés del primer flip-flop en IC2, cada nuevatrama cambia FR, lo cual coincide con elflanco de bajada de FLM.

IC3C está diseñado para hacer de bufferpara la línea de control DISP——-OFF——–. IC3C es uninversor (74HC04) que deshabilita automáti-camente el LCD tras el reset del procesador, altiempo que todos los puertos del 8051 pasanal nivel alto.

Todas las señales de datos y control, juntocon las de alimentación, están disponibles en elconector K1 del LCD. Los pines de K1 son váli-dos para el módulo LCD usado en el prototipo,y probablemente requiera alguna modificacióncuando escojamos otro modelo de LCD.

El circuito se alimenta a través de K2. El cir-cuito usado con los dos MAX1044 se usa para

obtener Vee (–10 V) a partir de Vcc(+5 V). El MA1044 actúa como unabomba de carga que generará –10 Va partir de Vcc. El circuito elevador decarga también ayudará a evitar queVee esté presente antes/después deVcc. Esto sería un problema con unatensión de alimentación negativaaplicada externamente que tuvieseun tiempo de descarga más largoque Vcc, cuando se desconecta laalimentación.

Implementación hardware

La PCB diseñada para el ControladorLCD de bajo coste se muestra en laFigura 4. El controlador LCD seconecta mediante un cable planocorto a la Placa Flash Micro de Elektor.

Las líneas de CPU necesarias (AD0-AD-7, RD y las señales del Puerto A)fueron cableadas mediante un zócalode grapinado para la CPU.

Módulos LCD adecuadosEl prototipo usado es un módulo LCDrescatado de una consola de juegosSupervisión. El módulo tiene 160x160píxeles. Los drivers de la placa no sepueden identificar porque están un po-co borrados, pero se pueden usar otrosmuchos módulos como por ejemplo:

– Optrex DMF660N-EW con 240 (w) �128 (h) píxeles. Los drivers de laplaca son de Hitachi, modelosHD61105 y HD61104. El LCD utiliza4 bits de datos en paralelo paratransferir datos y requiere una ten-sión de contraste negativa de unos–20 V. Hay cuatro señales de con-

MICROCONTROLADOR

56 Elektor

Figura 3. Esquema del circuito del controlador LCD.

Implementación software El software para el controlador LCD de bajocoste se desarrolló en ensamblador 8051. Laseñal XCSL se toma de la señal RD del proce-sador, tal y como se ha explicado, y las otrasseñales de control (FLM, LP y DISP_OFF) seimplementan a partir de señales de los puertos.

El código es de dominio público y ha sidodesarrollado por Metalink. Se puede descar-gar de forma gratuita de la página: www.metaice.com/ASM51/ASM51.htm

Debería ser relativamente fácil pasar el soft-ware a otros ensambladores (las diferenciasprincipales están en la definición de Macros yalgunas directivas específicas del compilador).La estructura del software es modular y soportarutinas para el puerto serie del 8051, rutinas deutilidades y software de control específico parael dispositivo LCD, todo ello en módulos sepa-rados. Esto permite un mantenimiento soft-ware más fácil. Todos los módulos tienen lamisma estructura general y constan de dos par-tes: “Mod_cnst.inc” (definición de constantesy declaración de variables) y “Mod_sub.asm”(contiene subrutinas y constantes en memoriade programa, incluyendo tablas).

El driver software fue comprobado y su usose ha demostrado a través de un buen númerode ejemplos (ver sección de demostraciónsoftware Controlador LCD Principal).

trol para el LCD (FLM, CP, LP, y FR,aquí llamada “M”).

–Densitron LM3024 con 240 (w) �128 (h) píxeles.

–Truly MG-160-160-3 con 240 (w) �128 (h) píxeles. Los drivers sonSamsung modelo KS086.

–Ampire AG240128, también tiene240 � 128 píxeles; los drivers de

segmento son Toshiba modeloT6A39, los drivers comunes son elmodelo T6A40.

Obviamente, el controlador soft-ware del prototipo puede necesitaralgunas modificaciones cuando seutiliza un display con diferenteresolución.

MICROCONTROLADOR

57Elektor

C1

C2

C3

C4

C5

C6

C7

C8

C9

C10

C11

C12

C13

D1

D2

HO

EK

1 HOEK2

HO

EK

3HOEK4

IC1

IC2 IC3

IC4IC5

IC6

IC7

JP1

K1

K2 K

3

P1

R1

R2

02

01

14

-1(c) E

LE

KT

OR

020114-1

Figura 4. PCB (placa disponible).

LISTADO DE COMPONENTES

Resistencias:R1, R2 = 10 kΩP1= 10 kΩ preset

Condensadores:C1, C2 = 10 pFC3, C4, C9-C13 = 100 nFC5-C8 = 10 μF 16 V radial

Semiconductores:D1 = BAT85D2 =12V 400 mW diodo zénerIC1 = 74HC157IC2 = 74HC74IC3 = 74HC04IC4 = 74HC27IC5 = 74HC123IC6, IC7 = MAX1044/CP

Varios:JP1 = tira de 3 pines con jumperK1 = tira de 12 pinesK2 = conector de caja de 34 pinesK3 = tira de 3 pinesPCB, código de pedido 020114-1, ver

página del Servicio de LectoresDisco con todos los proyectos de software;

código de pedido 020114-11 o DescargaGratuita

Los módulos software será descritos breve-mente más abajo. Se pueden encontrar detallesen el código fuente, que además se acompa-ñará de amplios comentarios y explicaciones.

Rutinas a bajo nivel para controladorLCD Las rutinas de bajo nivel están disponibles parainicializar los pines del puerto LCD (definido enLCD_cnst.inc), la rutina de interrupción pararefrescar y la memoria de display RAM a travésde la subrutina “LCD_Init”. Esta rutina primerofija los valores iniciales de forma correcta en lospines del puerto (por ejemplo DISP——-OFF——–) y des-pués inicializa la memoria y refresca los punte-ros de datos, comenzando la Temporización dela interrupción de refresco.

Soporta funciones que permiten al usuariodesplazamientos en la parte RAM del display(“LCD UP”, “LCD_Down”, “LCD_Left” y“LCD_Right”). La subrutina llamada“LCD_Home” restaurará la configuración pordefecto.

La principal cuestión del software del con-trolador LCD la realiza la subrutina“LCD_Hsync_Int”. Esta rutina llamada por lainterrupción del Timer 0 se activará cada 125 μs,dando como resultado una frecuencia de tramade 50 Hz (20 ms) para el display prototipo de 160filas. Durante el refresco se almacenará la ima-gen de una fila. El diagrama de tiempos de la

Figura 5 ilustra como se pone LP anivel bajo durante la interrupción deltimer, después se almacena la imagende línea cargada durante la interrup-ción anterior y se habilita el hardwaredel controlador para pasar a la imagende la siguiente línea de imagen.Cuando se ha desplazado una líneacompleta, LP se pone a nivel alto y sevuelve a la interrupción de refresco. Larutina de refresco rastrea la siguientefila que se va a visualizar (variables‘LCD_Ptr_L’, ‘LCD_Ptr_H’) y generaFLM tan pronto como se completa latrama que se ha visualizado (variable‘LCD_Row_Ct’). Se usa un punteroseparado (variables ‘LCD_Crs_L’,

‘LCD_Crs_H’) para mantener el rastrodel cursor en la RAM del display.

Observe que midiendo el ciclo detrabajo de LP es posible estimar cuántodura el ciclo de refresco (LP está a nivelbajo) y cuánto tiempo le queda dispo-nible a la CPU para otras tareas (LPestá a nivel alto). Para la configuracióndada, LP está a nivel alto durante unos25 μs y a nivel bajo durante unos 100μs. Esto significa que el refresco delLCD consume alrededor del 80 % deltiempo de la CPU. Una ventaja adicionaldel Dallas 89C420, además de su ele-vadísima alta velocidad, es que el dis-positivo tiene instrucciones DPTRmejoradas (por ejemplo, auto-incre-

MICROCONTROLADOR

58 Elektor

RESET AND HOLD

DISP_OFF

LP

XSCL

D0...D3 1 2 1 2n

020114 - 2 - 14

REFRESH

TIMER INTERRUPT TIMER INTERRUPT

NORMAL

Figura 5. Software del esquema del temporizador.

Ingeniería inversa del módulo LCDCuando en una tienda de segunda mano compramos una matriz LCD, se nos pueden plantear dos situaciones:

- El display adquirido puede ser nuevo o recuperado de algún equipo. Los nuevos provienen, casi con toda seguridad, de serviciostécnicos de reparación o son excedentes de algún fabricante. Si son partes usadas podrían estar OK y haberse recuperado de equiposrotos (máquinas Xerox o sistemas de control industriales). Desgraciadamente, corremos el riesgo de que el display esté defectuoso siprocede de un Servicio Técnico. En la mayoría de los casos, si están defectuosos, serán muy difíciles de reparar. Aparte de las pantallasrotas, la mayoría de los defectos se producen normalmente en los drivers de segmentos. El display tendrá un número de filas y columnasque están siempre en “on” o siempre en “off”. Esos defectos raramente se pueden detectar a menos que el display se encienda. Es horade tomar una decisión. Podemos confiar en el display si está en su caja original o embalado en material antiestático. Compruebe el nom-bre del fabricante y el modelo, y pregunte si tienen toda o alguna documentación del mismo.

- El display es parte de un sistema hardware (nuevo o usado). Los displays que forman parte de un equipo nuevo o usado tambiénpueden estar defectuosos. Intente encender el equipo y compruebe el display para cualquier problema (pérdida de filas y columnas). Si elequipo está aún en su caja original o material antiestático, podemos tener una relativa seguridad de que el display funciona correctamente.Compruebe el equipo y si es posible el display para los nombres de fabricantes y los tipos IDs. También solicitaremos algún tipo de docu-mentación en la tienda.

Si tenemos el display y no disponemos de documentación podemos encontrar los pines y otros detalles. Se presentan las mismas dossituaciones:

- Tenemos un display que puede ser nuevo o rescatado de algún equipo. Intentaremos identificar el modelo y fabricante. Despuéscomprobaremos en Internet el tipo. Algunos fabricantes conocidos son Seiko-Epson, Optrex, etc. Aquí podemos no tener éxito por variasrazones: el display es demasiado viejo y no está en stock o es un display hecho bajo pedido y no tiene documentación de dominio público.Seiko produce muchos displays bajo especificación de cliente y los datos no son de dominio público. Éstos normalmente son modelos queempiezan por las siglas “ECM” (Epson Custom Made). Aún así, podemos buscar información en un buscador (Google o Yahoo). Intentelocalizar las características del LCD con las siglas del modelo, o con parte de ellas.

- El display es parte de un sistema hardware (nuevo o usado). Abra el equipo e intente no dañarlo mucho, especialmente el LCD.Note que deberíamos ejecutarlo con el equipo que usa un display conectado directamente en la placa del sistema. En este caso no podría

MICROCONTROLADOR

59Elektor

extraer el LCD como un módulo para ser reutilizado.Mucha suerte. Por otro lado, tendríamos que tener lasuerte de encontrar el controlador LCD (por ejemplo,T6963) u otros que también podrían ser reutilizados.Una vez que consigamos acceder al display, intenteidentificarlo de la misma forma que se ha descrito ante-riormente.

Supongamos que no conseguimos identificar el módulodisplay o encontrar sus características. De nuevo tene-mos dos formas de actuar:

- El módulo display se suministra como es. Intenta-remos identificar los drivers y cualquier otro dispositivodel módulo display, tanto fabricante como tipo. Des-pués buscaremos en Internet todos esos tipos. Algunosfabricantes bien conocidos de driver son Seiko-Epson,OKI, Hitachi o JRC. Puede que no tengamos éxito porvarias razones: los dispositivos pueden ser demasiadoviejos o los drivers están en la propia placa. Aún asípuede que encontremos algo de información si nosadentramos en los foros o algún buscador específico deelectrónica. De nuevo intentaremos buscar por todo oparte del número.Cuando tengamos las características de los componen-tes disponibles, es hora de comenzar a realizar la placaal revés. Dado el diagrama de bloques general discu-tido anteriormente y los pines de los drivers, debería-mos poder identificar las señales de control externo(XSCL, LP, etc.) en el conector del módulo LCD. Elmismo procedimiento se utiliza para el circuito. Si des-conocemos los niveles de tensión Vee los deduciremosde las especificaciones técnicas de los drivers. Engeneral podremos comenzar por una tensión Vee bajae ir subiendo lentamente hasta obtener una imagenaceptable. Nos aseguraremos de no exceder los valo-res máximos dados para los drivers. El número de filasy segmentos se puede deducir de las especificacionesde los drivers (número de salidas). Sin embargo, fíjeseque no todas las salidas se pueden usar en el últimosegmento o driver común. Pueden necesitarse algunasconjeturas técnicas.

- El display es parte de algún sistema hardware(nuevo o usado). Cuando tenemos un sistema funcional, las cosas pueden ser un poco más fáciles. Comenzaremos por identificar GNDy Vcc comenzando desde el pinout de un dispositivo conocido (como SN7400, RAM o EPROM). Encienda el dispositivo y use un oscilos-copio (de doble canal) para comprobar las señales del conector del módulo LCD. Con las descripciones dadas anteriormente de las seña-les de control deberíamos poder deducir los pines y la relación de frecuencias y/o temporizaciones entre señales. Todas las señales digita-les, excepto D0-D3, son altamente repetitivas y deberían dar una imagen estable en el osciloscopio. Vee y Vadj también tendrían que iden-tificarse fácilmente dando los niveles de tensión y/o dependencia de la regulación de contraste (si hay).Cuando el sistema no es funcional, podemos separarlo e intentar completarlo. En primer lugar debemos identificar Vcc, Gnd, Vee y Vadj.Las cosas podrían ir incluso mejor si la placa tiene un controlador LCD conocido, lo que nos permitiría identificar fácilmente todas lasseñales de control. Recuerde que algunas señales de control puede que no vayan directamente desde el controlador al módulo, peropasan primero por un buffer.

La Figura 6 muestra el módulo LCD usado para el prototipo. El módulo era parte de un vídeo-juego de “Supervisión”. El juego todavíaestá operativo y se puede separar con mucha facilidad. El juego usa una CPU dedicada que también incluye el controlador LCD. Despuésde identificar GND y Vcc, encendimos el juego y usamos un osciloscopio para deducir los pines de las señales de control.Si los drivers no pudieran identificarse en el LCD porque estuvieran en los integrados y estos estuvieran, por ejemplo, tapados con resina,la Figura 7 muestra algunos detalles de conexiones del circuito, destacando las resistencias para el divisor de tensión, el amplificador ope-racional buffer LM324 y los condensadores buffer. Podemos deducir que el número de filas y columnas es 160 � 160 píxeles, contando lostrazos en el cristal LCD. Para no perder la cuenta tendríamos que ajustar la sombra del cristal al máximo para contar los puntos.El método descrito anteriormente a menudo puede resultar satisfactorio debido a que en realidad la mayoría de los módulos LCDs siguenel mismo diseño básico explicado anteriormente. Tenemos un pequeño margen de error en las conexiones de las señales de control ydatos, aunque el display no tolera Vee /Vadj en cualquiera de sus pines de control. Por ello, debemos poner mucha atención en identificarcorrectamente Vee/Vadj y comprobarlo antes de conectar el display.

6

7

Descargas gratuitasCódigo fuente 8051, ficheros Hexpara Placas de Controlador FlashMicro y Alta Velocidad de Elektor.Fichero número: 020114-11.zipPCB layout en formato PDF.Fichero número: 020114-1.zipwww.elektor-electronics.co.uk/dl/dl.htm

mento y DPTR secundario) que deberían redu-cir de nuevo el coste relativo de los ciclos derefresco del display. Fíjese que es necesariomodificar el software del prototipo para poderdisponer de esas ventajosas características.

Rutinas de alto nivel del controlador LCD Las rutinas de alto nivel están disponiblespara escribir un carácter en el display y parael posicionado del cursor (“LCD_PutChar”) yde rutinas que escriben una cadena de cons-tantes o variables terminadas en cero(“LCD_PutStrCnst” y “LCD_PutStrBuf”). Elcursor se incrementará automáticamente,pero no pasará a la siguiente línea. El posicio-nado del cursor se hace con la rutina“LCD_GoTo”. Los caracteres están definidosen formato mapa de bits de 8 � 8 píxeles enel fichero “Chr_sub.asm”.

La rutina “LCD_Load” tendrá un puntero auna dirección ROM y cargará una imagen pre-definida en la RAM del display. Podemos verun ejemplo de esto en “LCD_Girl.asm”.Durante la carga de una imagen, cuando losdatos se mueven desde el código ROM a laRAM del display, no se realiza el refresco deldisplay para que la operación se haga a todavelocidad. El refresco de display se puedeactivar o desactivar en cualquier momento lla-mando a “LCD_On” o “LCD_Off”.

Interfaz del puerto serieEl software del puerto serie (ficheros“ser_cnst.inc” y “ser_sub.asm”) proporcionatambién la inicialización del puerto serie del8051/80535. La velocidad de transmisión pordefecto es 9.600. Las directivas de ensambla-dor están disponibles para seleccionar 4.800 ó9.600 baudios y elegir la velocidad de reloj dela CPU (11.0592 MHz ó 12.000 MHz). Las ruti-nas básicas permiten la transmisión y recep-ción de un carácter y la transmisión de cade-nas a un programa terminal (como hyperlink)conectado al puerto serie.

Utilidad software (UTL)El módulo UTL (“utl_cnst.inc” y “utl_sub.asm”)proporciona funciones de soporte generalcomo conversión de ASCII a Hex, rutinas deretardo, etc.

Caracteres software Este módulo (“chr_cnst.inc” y “chr_sub.asm”)proporciona mapas de bits predefinidos paracaracteres/símbolos que se pueden cargar enla memoria LCD para visualizar caracteres ycadenas de texto. Los símbolos carácter sonalmacenados como mapas de bit de 8 � 8 y separecen a las viejas fuentes VGA. Observeque en el ejemplo software se usan rutinasadicionales para el intercambio de bits (porejemplo, n < = > ( bit de datos (8–n)) para per-

mitir adaptar los mapas de bits dis-ponibles en el hardware LCD.

Mapa de bits softwareEste módulo (“lcd_girl.asm”) propor-ciona un mapa de bits predefinidopara una imagen que se puede car-gar en la memoria LCD. La imagende 160 � 160 píxeles se almacenacomo bytes hex y se obtuvo desde unfichero bmp de Windows.

Es relativamente fácil añadir ruti-nas que soportan funciones gráficastípicas tales como dibujo de líneas.Las rutinas de dibujo para controla-dores LCD, como el SED1330, pue-den usarse después de mínimasadaptaciones. La mayor diferencia esque la imagen visualizada es unasección de memoria de microcontro-lador, en lugar de memoria de con-trolador LCD dedicada. Los ejemplosde código ensamblador 80C51 pararutinas gráficas (como el algoritmo dedibujo de líneas Bresenham) puedenencontrarse en Internet.

Rutinas demostrativas delcontrolador LCD principalEl módulo software principal se deno-mina “Tst51LCD.asm” y contiene laaplicación real usando la directiva deensamblador #include para incorpo-rar los módulos necesarios. Las con-figuraciones por defecto para el soft-ware “Tst51LCD” son adecuadaspara la Placa Compact-Flash. Si que-remos ensamblar para la Placa deControlador de Alta Velocidad, cam-biaremos la línea 43 a:

FLASH EQU UNDEFINED

y la línea 42 a:

DALLAS EQU DEFINED

Observe que el software fue compro-bado con la Placa de Controlador deAlta Velocidad que va a 27 MHz. Siqueremos usar el software para unavelocidad de reloj diferente, tendremosque cambiar el código de inicializacióndel puerto serie. También necesitare-mos insertar algunas operaciones NOPen la macro LCD_LOAD_X, para ase-gurar que la temporización LCD escorrecta.

La selección de un tipo de procesa-dor específico (como 8051 ó 80C535) yotros modos/opciones (como veloci-dad) es posible activando las directi-

vas de ensamblador “Tst51LCD” o unode sus módulos #included.

El software “Tst51LCD” primeroinicializa la CPU (puerto serie, pun-tero de pila, etc.) y después el LCD,comenzando las operaciones de re-fresco y permitiendo que el usuarioutilice comandos simples que de-mostrarán las principales caracterís-ticas de pantalla: desplazamientos,visualización de imágenes y texto…

El software para este proyecto sepuede descargar de la página web deElektor y contiene el código fuentenecesario, así como dos ficherosHEX. FLASH.HEX se emplea parauso directo con la Placa Flash Micro,mientras que DALLAS.HEX es parala placa de alta velocidad.

Conclusión y apuntes finales

El controlador LCD de bajo coste quehemos descrito en estos dos artículosabre nuevas posibilidades para losdisplays de juegos y además añadenuevas características a los estánda-res 8051. Esperamos que le haya re-sultado agradable y le abra las puer-tas a la experimentación con matricesLCD para aportar nuevas ideas.

(020114-2)

ReferenciasPlaca Micro Flash, AT89S8252 Diciembre de 2001.

Placa Controladora de Alta Velocidad, Mayo y Septiembre de 2002.

www.seiko-instruments.de/

www.optrex.co.jp/us/product/catalog/index.html

www.eio.com/public/lc

MICROCONTROLADOR

60 Elektor

Prevención y detección de delitosinformáticos Colección TecnologíaMultimediaPor Debra LittlejohnShinderISBN 84-415-1545-X832 páginasEditorial AnayaMultimedia

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LIBROS

61Elektor

INTERÉSGENERAL

62 Elektor

Esta agenda electrónica de bolsillo es capazde recordar hasta seis tipos de citas diferen-tes. Cuando se aproxima alguna cita recibi-mos un mensaje de aviso, de modo que unode los diodos LED (D1 a D4, D6 o D7) comien-za a parpadear. Cuando el momento de la citaestá muy próximo, otro diodo LED (D5) tam-bién comienza a parpadear. Si queremos teneruna capacidad de más de seis eventos signi-ficativos, podemos programar el comporta-miento de 63 diodos LED diferentes. Porsupuesto, en este caso tendremos que cono-cer e identificar qué comportamiento de

encendido de los diodos se corres-ponde con cada evento o, en casocontrario, sufriremos las consecuen-cias de nuestro olvido.

Si no se nos indica ningún eventoinminente, el diodo LED D8 se en-cenderá cada 4 segundos para mos-trarnos que el dispositivo está fun-cionando. Si la pila del circuito estápróxima a su descarga, el diodo LEDD8 se encenderá cada segundo.

La programación de este disposi-tivo se realizará mediante un pro-

grama que se ejecutará en un orde-nador y que grabará los datos de loseventos y sus tiempos correspon-dientes, volcándolos después sobre elmicrocontrolador. Después de la pro-gramación, la aplicación comienza aejecutarse y se establece la conexióncon el ordenador.

Una desventaja que no ha conse-guido eliminarse es que cuando secambia la pila el microcontroladorolvida todo lo almacenado, ya que elreloj con que trabaja dicho microcon-

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¿Cuántas veces hemos olvidado el cumpleaños de un tío o aquella cita conel dentista que conseguimos hace seis meses? ¿Cuántas veces hemosolvidado sacar la basura? La solución es bien sencilla: una pequeña agendaelectrónica de bolsillo.

Prestaciones clave– Espacio de almacenamiento: de 48 a 94

citas (dependiendo del número de eventosdistintos).

– Calendario de citas de hasta dos meses deantelación.

– Selecciona el tiempo en pasos de una hora.– Anotaciones avanzadas con periodo de

tiempo seleccionable de 0 a 255 horas enpasos de una hora.

– Las citas se muestran durante periodos de0 a 124 horas (sin anotaciones avanzadas),seleccionable en unidades de cuatro horas.

– Vida de la pila: uno o dos años si se utilizancuatro pilas alcalinas AA (dependiendo dela duración y de la frecuencia con que semuestren las citas).

la cual se conecta al terminal INT0 delmicrocontrolador para generar la señal deinterrupción.

La subrutina que trata la interrupción con-figura la línea PD1 a nivel alto para activar elbiestable IC3A. En el momento en que el pro-cesador entra en la rutina del servicio de inte-rrupción, el nivel bajo en la entrada de in-terrupción se ignora, ya que no puede haber“una interrupción dentro de una interrupción”.La resistencia R16 coloca la señal seleccio-nada a un nivel bajo definido cuando la salidadel puerto está configurada (por razones deconsumo de corriente) a su estado de altaimpedancia.

Los ánodos de los diodos LED D1 a D7están controlados a través del conmutador for-mado por el transistor T3, a partir de la salidaPWM, PB3/OCI, del microcontrolador.

La tensión de la pila se mide utilizando uncomparador interno a través de los terminalesPB0 y PB1. Esta verificación se realiza tan sólo

trolador está creado por medio de unprograma que utiliza una pequeñacantidad de memoria RAM. Por lotanto, el tiempo de los eventosdeberá programarse de nuevo desdeel ordenador.

El final de la amnesiaPara que el esquema eléctrico delcircuito de la Figura 1 sea lo mássencillo posible, no se incluye laposibilidad de programar en el pro-pio circuito. El código del pro-grama (no los datos de las citas)debe cargarse en el procesador uti-lizando un dispositivo externo deprogramación.

El reloj del procesador se generautilizando el oscilador/divisor del cir-cuito integrado IC2, junto con el cris-tal X1. En este caso, la selección delos componentes particulares es bas-tante importante, ya que las caracte-rísticas varían significativamente deun fabricante a otro. Si, a pesar delajuste del circuito integrado IC2, eloscilador no comienza a funcionar,tendrá que reducirse ligeramente elvalor del condensador C3.

Como la mayoría de los trabajos serealizan dentro del programa, el cir-cuito es relativamente fácil de mon-tar. El componente central es unmicrocontrolador AVR, más concre-tamente el modelo AT 90S2313P de lacasa Atmel, el cual tiene las siguien-tes prestaciones:

– Encapsulado DIL de 20 terminales.– Memoria de programa flash de 1K

X 16.– Memoria RAM de 128 bytes.– Memoria EEPROM de128 bytes.– 2 temporizadores, uno de ellos con-

figurable para la generación dePWM.

– Comparador integrado.– UART integrada con generador de

velocidad de datos dedicado.

El circuito integrado IC2 no estáconectado directamente a la fuentede alimentación, sino a través de laresistencia R23. Esto se debe a lasiguiente razón: a frecuencias dereloj muy bajas el consumo decorriente del circuito integrado esdemasiado elevado, probablementedebido a la duración del tiempo deconmutación de ambos transistoresen una etapa de salida que conduce

brevemente al mismo tiempo, cre-ando un pequeño cortocircuito tem-poral. Como consecuencia, el con-sumo de corriente global del circuitoserá muy importante, por lo que laresistencia R23 limita esta corrientea un valor que esté por debajo de los100 μA. Por desgracia, esto significaque las señales de salida tienen untiempo de subida y de bajadamucho más lento, por lo que debenadquirir una forma de onda cua-drada, lo cual es posible medianteun circuito “trigger Schmitt” (IC4).La frecuencia del cristal de 32,768kHz se divide entre 213 = 8,192 Hz,dentro del circuito integrado IC2 y, acontinuación, se divide dos vecesmás entre dos, por medio del cir-cuito integrado IC3. El resultado deesto es que, en el terminal 1 de IC3,tenemos una señal de reloj de 1 Hz,

INTERÉSGENERAL

63Elektor

Figura 1. El puerto serie y el detector de batería baja están desconectados cuando no estánen uso.

una vez al día e incluso sólo cuando no estáindicándose ningún evento (o la proximidadde dicho evento). Si la tensión de la pila caepor debajo de los 4 V, aparece una señal en lalínea del puerto PD7, la cual no sale del micro-controlador.

Por último, vamos a ver lo que sucede conla interfaz serie, que utiliza el ya conocidocircuito integrado cambiador de niveles,MAX 232 (IC5). La línea del puerto PD1 con-trola la señal TxD (y también inhabilita lasinterrupciones). Por otro lado, el ordenadorpuede resetear el microcontrolador utili-zando la señal RTS de la interfaz serie. Sinun ordenador conectado, el transistor T1está desconectado y, por lo tanto, tendremosun nivel lógico alto en la entrada de reset. Sila señal RTS está a nivel lógico 0 (+12 V), eltransistor T1 conduce y coloca la entrada dela señal reset a nivel bajo (activa). Si la señalRTS está a nivel lógico uno (-12 V), el diodoD9 no conduce y, por lo tanto, tampoco lohará el transistor. En este momento, el con-densador C1, que forma parte de la red dereset en el encendido, junto con la resisten-cia R1, comienza a cargarse y el programa seejecuta

Ahorro de energíaLas medidas utilizadas para conseguir unahorro de energía son esenciales en un cir-cuito que funciona con pilas y que tiene quefuncionar durante un año o más. Para poderconseguir este objetivo, los diodos LEDs secontrolan utilizando una señal PWM, quepuede configurarse por medio de un pro-grama en el ordenador. Esto puede reducirde manera significativa el consumo decorriente alrededor de unos 4 mA por LED,si el circuito no se está utilizando en unambiente muy iluminado. El diodo LED indi-cador de encendido se controla mediante unciclo de trabajo de menos del 1% (1/32 s,cada 4 s), lo que proporciona un destello visi-ble claramente.

Los modernos componentes FET se com-portan como condensadores, en lo que serefiere a su consumo de corriente. A medidaque la frecuencia de trabajo se incrementa,también lo hace el consumo de corriente. Elmicrocontrolador consume alrededor de 5mA en su modo de trabajo de reposo. Conuna frecuencia de reloj en el rango de losMHz, este consumo se incrementa por unfactor enorme. En nuestro caso, hemos uti-lizado un reloj de cristal de 32.768 Hz, quees bastante lento, se puede conseguir fácil-mente y es barato. Por otra parte, tambiénes fácil obtener de dicha frecuencia unaseñal de reloj de 1 Hz con tan sólo dividirlaentre 215.

Como los microcontroladoresAVR ejecutan prácticamente todassus instrucciones en un solo ciclode reloj (y aún así, son doce vecesmás rápidos que un 8052), el proce-sador podría realizar un total de30.000 instrucciones por segundo.Esto es más que suficiente paranuestra aplicación.

Como la velocidad de transferen-cia de datos de la UART integradaen el microcontrolador se genera apartir del reloj del procesador, tene-mos la desventaja de que sólo esposible establecer una comunica-ción con el ordenador a una veloci-dad de 110 baudios. Por otro lado,como la cantidad de datos que hayque transferir no es grande, esta

velocidad de transferencia de datostan baja no es un problema.

Incluso si el microcontroladorsolamente consumiera 5 mA, esteconsumo sería demasiado elevado.En estas condiciones, las pilas ten-drían que cambiarse al menos unavez al mes, y esto sólo para mantenerfuncionando el microcontrolador, yaque aún no hemos contado con lapotencia consumida por los diodosLED y los circuitos integrados de lainterfaz. Un importante paso en elahorro de energía se conseguiríadesconectando todos los componen-tes que consuman corriente y quesean innecesarios, entre ellos el cir-cuito medidor de la tensión de bate-ría (incluido el transistor T4) y el cir-

INTERÉSGENERAL

64 Elektor

Command ‘R’

Perform initializations

LED on Timer = 1/32 s

Search first appointmentand initialize Eventcounter

IncrementEventcounter by 1

Power Down

Overflow?

Increment clock by 1

Sleep

Timer Interrupt

Yes

Yes

Yes

Yes

Yes

No

No

No

No

No

Yes

Yes

No

No

020308 - 12

Perform voltagemeasurement Save results

LED off

Sleep

Timer Interrupt

1 s interrupt

Switch off LEDs

Switch on suitableLED pattern

Set PWM value Set Timer to 0.4 s

Use length ofearly warning phase

to compute Eventcounterup to start of appointment

Use length of appointmentto compute Eventcounter

for end of appointment

Search next appointment Calculate time to early warning phase

Enter time in Eventcounter Appointment not active

Earlywarning

or appointmentactive ?

Early warningactive

?

Appointmentactive

?

Voltagetoo low

?

Voltagecheck

necessary?

Life clock?

Figura 2. Diagrama de flujo del modo de funcionamiento.

todos los diodos LED se encienden una vezy el controlador cambia a su estado de fun-cionamiento.

El programa: parte 2El estado de funcionamiento está configu-rado para utilizar un mínimo consumo deenergía. La interfaz serie ya no vuelve a veri-ficarse. Una vez cada segundo, el microcon-trolador es “despertado” de su modo de des-conexión por medio de una interrupción, rea-liza las tareas que sean necesarias y vuelve asu estado de desconexión tan rápidamentecomo sea posible.

En esencia, los registros R0 a R3 se usanpara contar segundos desde un “tiempo 0”virtual. Todos los eventos de tiempo se calcu-lan con respecto a este punto cero de refe-rencia. Cuando el ordenador coloca la unidaden su modo de funcionamiento, almacena lasdiferencias de tiempo entre este punto dereferencia y el tiempo actual en los registrosR0 a R3.

Los registros R4 a R7 se usan para alma-cenar el número de segundos hasta que seha establecido la siguiente cita o hasta quealgún otro cambio de estado va a ocurrir, talcomo el inicio del período de un aviso de citapróxima para un evento determinado. Encada interrupción de un segundo que se pro-duce, el valor de los registros R4 a R7 sereduce en una unidad. Cuando el contenidoalcanza el valor cero, se tiene que pasar adeterminar la correspondiente acción quehay que realizar. Asociada a esta acción seestablece el estado correspondiente y se eje-cuta el segmento de código de programaasociado a esta tarea.

Inmediatamente después de pasar a suestado de funcionamiento, o cuando una citaha expirado, los datos de la cita son leídosdesde la memoria direccionable por bits y car-gados en los registros R4 a R10, R13 y R14.

Los registros R11 y R12 forman un conta-dor que se utiliza en el proceso de medida detensión. Este contador se inicializa con elvalor hexadecimal de FEAD y se incrementacada 256 segundos. Cuando el contador sedesborda (con cada 24 horas), se realiza unamedida de la tensión de la pila.

Una vez que ha finalizado la última cita quese había establecido, las interrupciones soninhabilitadas y la unidad pasa a funcionar ensu estado de desconexión de modo perma-nente. En este caso las pilas deben ser retira-das, ya que el oscilador continúa funcionandoy consumiendo energía.

En el diagrama de flujo de la Figura 2 semuestra la secuencia generada de las ope-raciones que se realizan en el estado defuncionamiento.

INTERÉSGENERAL

65Elektor

cuito de la interfaz serie (que utilizael transistor T2).

Por supuesto, no podemos desco-nectar el microcontrolador, pero lacasa Atmel ofrece la posibilidad detrabajar en distintos modos de ahorrode energía. En el modo de reposo, elnúcleo del microcontrolador está enun estado de vigilancia y el consumode corriente de este dispositivo caehasta 1 mA. Sin embargo, este con-sumo sigue siendo elevado.

Por otro lado, en el modo de tra-bajo de desconexión, los temporiza-dores y los osciladores están desco-nectados, además del núcleo del pro-cesador. Sin embargo, la memoriaRAM y los registros mantienen suscontenidos. El microcontrolador sólopuede ser “despertado” de estemodo por una interrupción externa opor una señal de reset. Con la llegadade una interrupción, el procesadorinicia el código de ejecución en ladirección en la que se había que-dado cuando entró en el modo deahorro de energía.

Además, los componentes inter-nos del microcontrolador (etapas con-troladoras para los puertos de salida,el comparador integrado, y los tem-porizadores, junto con la unidad decomparación utilizada para la gene-ración PWM), también pueden des-conectarse seleccionando o borrando

los bits de control dedicados en losregistros de E/S.

El programa: parte 1El programa del microcontrolador,que está escrito íntegramente encódigo ensamblador, funciona en dosestados diferentes: el estado de pro-gramación y configuración y el estadode funcionamiento. En el estado deprogramación el microcontrolador secomunica con el ordenador a travésde la interfaz serie.

Inmediatamente después de pro-ducirse un reset del circuito, elmicrocontrolador emite la secuenciade caracteres “HELLO” y espera aque llegue un comando. Como unaverificación adicional de que se haproducido un reset en el circuito y deque el microcontrolador está funcio-nando correctamente, todos los dio-dos LEDs parpadean.

En la Tabla 1 se muestran todoslos comandos disponibles que pue-den enviarse hacia el microcontro-lador. Algunos de estos comandossólo son para utilizarse en procesosde desarrollo y de depuración, mien-tras que la mayoría de los restantesse utilizan para programación deeventos o para verificación de loscircuitos.

Si se envía el comando “R”,

Tabla 1. Resumen de los Comandos/FuncionesComando Función

s Entra en modo reposop Entra en modo de desconexióne Selecciona el encendido del diodo LED a totala Apaga todos los diodos LEDsN Desconecta la interfaz serieR Inicia la ejecución de un programaB Muestra el comportamiento de encendido de los diodos.

Los valores almacenados son: patrón de LED; configura-ción PWM; en periodos cuyas unidades son de 128 s

C Activa la detección de tensión de batería bajac Desactiva la detección de tensión de batería bajam Ejecuta, de manera continua, el detector de batería baja y

saca los resultados continuamente sobre la interfaz seriev Introduce el siguiente valor en la pilad Vacía la memoria virtual (memoria EEPROM y memoria

RAM)w Escribe tramas de datos en la memoria virtual. Los

valores en la pila son: contador y dirección de comienzo

El programa: parte 3La agenda electrónica de bolsillo se programautilizando un ordenador. Por supuesto, estorequiere un programa adicional, que esta vezse ejecuta en el propio ordenador. Se graban eltipo de evento y el tiempo en que debe ocu-rrir, la información se vuelca sobre nuestroproyecto y el temporizador comienza a fun-cionar. También es posible obtener pruebasdel circuito y configurar varios aspectos delmismo.

El programa ha sido escrito en lenguajeJava, utilizando una versión personal gra-tuita del Jbuilder de Borland. Aunque el len-guaje Java puede que no parezca la opciónmás acertada para esta aplicación, se trata

en realidad de un lenguaje muyadecuado para dicho trabajo. Pordesgracia, el programa tarda unbuen tiempo en ejecutarse y elmódulo responsable de la clase“Swing” para la interfaz de usuariose ejecutará lentamente sobre losviejos ordenadores. La API decomunicaciones del lenguaje Java(CommAPI), que puede descargarsedesde la página web de la casaSun, es la que se utiliza para con-trolar el puerto serie.

No es posible ejecutar tan sólo unprograma Java directamente desdeun ordenador. Las primeras versiones1.3 ó 1.4.1 del Entorno de Ejecución

INTERÉSGENERAL

66 Elektor

(C) ELEKTOR

020308-1

C1

C2

C3

C4

C5

C6

C7

C8

C9

C10

D1

D2

D3

D4

D5

D6

D7

D8

D9D10

D11

H1

H2

H3

H4

IC1

IC2

IC3

IC4

IC5

K1

P1

R1

R2R3

R4

R5

R6 R7

R8

R9

R10

R11

R12

R13

R14

R15

R16 R

17

R18

R19

R20

R21

R22

R23

T1

T2

T3

T4

X1

T

A

-

+

020308-1

(C) ELEKTOR

020308-1

Figura 3. Todos los componentes se montarán sobre una placa de circuitoimpreso.

LISTA DE MATERIALES

Resistencias:R1 = 10 kΩR2, R4 = 22 kΩR3, R5, R14, R20 = 100 kΩR6-R13 = 1 kΩR15 = 3M3ΩR16 = 15 kΩR17, R18, R19 = 4k7ΩR21 = 56 kΩR22 = 180 kΩR23 = 47 kΩP1 = 100 kΩ preset

Condensadores:C1, C6 = 100 μF electrolítico de 10 V radialC2 = 80 pF trimmerC3 = 82 pFC4,C5 = 100 nFC7-C10 = 1 μF electrolítico de 10 V radial

Semiconductores:D1-D8, D11 = LED, rojo de baja corrienteD9, D10 = 1N4148IC1 = AT90S2313-10PC, ya programado,

con código de pedido 020308-41IC2 = 4060NIC3 = 4013IC4 = 40106IC5 = MAX232T1 = BC338T2, T4 = BC328T3 = BC327

Varios:BT1 = 4 pilas alcalinas AA o AAA, con

elemento para alojarlasK1 = conector Sub-D de 9 terminales

(hembra), en ángulo recto para montaje enplaca de circuito impreso

X1 = cristal de cuarzo de 32.768 kHzDisquete, con código de pedido 020308-11

o por descarga gratuita

Descargas gratuitas– Programa del ordenador y del

microcontrolador.

Nombre del fichero: 020308-

11.zip

– Serigrafía de la placa de circuito

impreso (PCB) en formato PDF.

Nombre del fichero: 020308-

1.zip

www.elektor-

electronics.co.uk/dl/dl.htm

Java (JRE) de la casa Sun, tenían que insta-larse para poder ejecutar un programa. Estemódulo se puede descargar, de forma gratuitaen la dirección:

http://java.sun.com/getjava/download.html

Las viejas versiones no funcionarán coneste programa y, por lo tanto, no deben usarse.El entorno VM Java de Microsoft, suminis-trado con las viejas versiones de Windows,tampoco funcionará.

El programa ejecutable ELTAKO.EXE y laDLL para el CommAPI, win32com.dll, pue-den copiarse en cualquier directorio que sedesee (aunque ambos ficheros deben ir enel mismo). Para instalar la clase CommAPIdebemos copiar el fichero “javax.comm.pro-eprties” en el directorio “JRE\lib”, o en cual-quier otro directorio donde haya sido insta-lado el módulo RDK. Cuando abrimos unaventana DOS e introducimos el comando:

Java – verbose | more

deberíamos ver el camino correcto delmódulo RDK. Si este comando no funciona,tendremos que buscar la localización deldirectorio JRE.

El programa se inicia “picando” sobre elfichero “ELTAKO.EXE”.

Cuando picamos sobre el botón “NEW”,se crea un nuevo evento en el área de laizquierda de la pantalla. Podemos utilizar lafunción “DEL” para borrar un evento ytodas las citas asociadas con el mismo.Cuando picamos sobre un evento, éste semuestra en el medio de la ventana. En estemomento podemos introducir el nombre delevento, el comportamiento del diodo LEDque se corresponde con dicho evento, lacantidad de tiempo de aviso previo y laduración del evento. La duración debe serun múltiplo de cuatro horas. En la zonaderecha de la pantalla se presentan lasveces que el evento ha sido mostrado. Estodebe tener un orden cronológico. Paraborrar una cita debe borrarse la fecha utili-zando la tecla de “barra espaciadora”. Estopuede crear huecos en la lista de citas: paraello, pulsaremos el botón “TIDY UP”, demanera que los tiempos serán ordenados ylas entradas borradas se suprimirán.

Una vez que se han introducido todas lascitas, se pueden salvar utilizando el elemento“SAVE” de la opción de menú. También pode-mos volver a cargarlas más tarde utilizando laopción “LOAD”. A continuación, selecciona-remos el elemento del menú “DOWNLOAD”,aparecerá una nueva ventana y el dato seráconvertido en un formato direccionable por

bits. En la parte superior de la panta-lla aparecerán mensajes de errorescon ciertos detalles acerca de suscausas. Los errores deben ser corre-gidos en la ventana principal antesde intentar volcar los datos de nuevo.

Si la línea de estado muestra“Data translation OK”, podemos pro-ceder a conectar el dispositivo anuestro ordenador y presionar elbotón “TRANSMIT”. Después de unreset inicial (los diodos LED parpa-dean), el dato se transfiere y el con-tador de tiempo se configura a suvalor correcto. Seguidamente, la uni-dad se conmuta a su estado de fun-cionamiento y, a partir de aquí,puede desconectarse del ordenador.Deberemos asegurarnos de que elreloj del ordenador ha sido configu-rado adecuadamente.

Montaje y verificación

La placa del circuito impreso que semuestra en la Figura 3 está bas-tante poblada, no obstante su mon-taje no debe presentar mayores difi-cultades. Los cuatro puentes conhilos (uno de ellos está bajo elmicrocontrolador), no deben olvi-darse bajo ningún concepto. Elmicrocontrolador tiene que mon-tarse sobre un zócalo, los otros cir-cuitos pueden instalarse sobre suzócalo correspondiente, aunqueesto no es obligatorio.

La fuente de alimentación toma laforma de cuatro pilas de 1,5 V, lascuales se montarán de forma conve-niente en el compartimiento parapilas de la correspondiente caja.Como alternativa, se puede colocarun elemento pegado sobre la cajaque aloje las pilas.

Lo primero que tendremos quehacer será (una vez que ya hemosmontado los demás componentes)montar los circuitos integrados IC2e IC4 sobre sus zócalos y encenderel circuito global. El condensadorC2 debe ajustarse hasta que eloscilador funcione adecuadamente.El consumo de corriente en el cir-cuito no debe ser mayor de 30 μAcon tan sólo estos componentesmontados.

Antes de montar el microcontro-lador sobre su zócalo, debe progra-marse con su fichero “MAIN.HEX”.

Podemos hacer esto nosotros mis-mos (el programa está disponible ennuestra página web de Elektor Elec-tronics o en el disquete con númerode pedido 020308-11) o instalar unmicrocontrolador ya programado(código del producto 020308-41).

Antes de montar la unidad en elinterior de su correspondiente cajadeberemos pasar por la parte deverificación del circuito y el proce-dimiento de configuración. Pararealizar estas tareas tenemos queconectar la agenda electrónica debolsillo al puerto serie de un orde-nador, utilizando un cable RS 232de conexión directa (conexión 1:1),con un conector macho en unextremo y un conector hembra en elotro. En este momento ejecutare-mos el programa “HW-TEST”, pul-saremos el botón “RESET” y esta-bleceremos conexión con el orde-nador. A partir de ahora, podemosrealizar una verificación del funcio-namiento del circuito encendiendoy apagando todos los diodos LEDde forma independiente. El botónde desplazamiento nos permiteconfigurar la intensidad de brillo delos diodos LED, y cuando todo seacorrecto, pulsaremos sobre el botón“OK” y los valores se almacenaránde forma permanente.

El paso final consiste en calibrarel detector de batería baja. Así que,en primer lugar, activaremos el cir-cuito utilizando el botón “POWERON” y, seguidamente, ajustaremosel potenciómetro P1 para obteneruna tensión de 0,9 V entre el puntode prueba “A” y masa. Una vez quese han completado todas las prue-bas, podemos desconectarnos delordenador utilizando el botón“UNPLUG”.

La precisión de tiempo de la uni-dad sale un poco de lo deseado. Estoes debido a que los cristales norma-les tienen unas tolerancias relativa-mente grandes con respecto a su fre-cuencia nominal, incluso si en lashojas de características del compo-nente se especifica un error máximoen la frecuencia del cristal de sólo 10ppm. En la práctica podemos encon-trar errores de más de 3 s para untiempo de un mes.

(020308-1)

INTERÉSGENERAL

68 Elektor

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70 Elektor

Detector de intensidadde relámpagosUn indicador para tensiones extremadamente altas

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Todo el mundo sabe que las fuerzas de la Naturaleza pueden serdestructivas, como en el caso de las tormentas, los huracanes, lostornados, los maremotos y los terremotos. Afortunadamente, estosfenómenos no ocurren todos los días. El fenómeno más frecuente ymenos impactante de los anteriormente citados (pero no por ello menospeligroso) es la tormenta, que se produce por la electricidad (a granescala), y la hace adecuada para su detección por medios electrónicos.

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COMPLETATU COLECCIÓN

pub

pre

ss

El autor tuvo la idea de diseñar este circuitodurante una celebración deportiva al aire libre.La mayoría de la audiencia abrió sus paraguasrápidamente cuando comenzó a llover. Estosucedía mientras a una cierta distanciapodían oírse truenos. De pronto, una gran can-tidad de personas pareció que tiraban susparaguas al suelo. Unos segundos más tarde,descargó un gran relámpago. Aparentementelos paraguas habían funcionado como unaespecie de antena, atrayendo al menos unaparte de la elevada tensión de campo asocia-da al relámpago. Afortunadamente no huboimpacto directo, así que la cantidad de energíadebió de ser bastante pequeña y no se produ-jeron heridas ni daños serios.

Una vez recuperado del ‘ataque’ uno de losdueños de un paraguas comenzó a explorar eldaño y tradujo su descubrimiento en un cir-cuito práctico que nos permitirá conocermejor cómo trabaja este fascinante eventonatural. En este punto diremos que el diseñoal que nos referiremos en este artículo sólosirve para la detección de relámpagos(luz). Desgraciadamente, este tipo de detec-

ción no nos dice la distancia entre elrelámpago y el detector, y tampoconos indica cuándo se produce un re-lámpago. Por otro lado, el circuito noproporciona una útil indicación delcampo eléctrico que se produce conla descarga de un rayo.

TormentasMientras los científicos mantienendiferentes teorías sobre los orígenesexactos y los efectos de las tormentas,generalmente coinciden en que existeuna gran diferencia de potencial entreuna nube de tormenta y la superficiede la tierra, lo que da lugar a unenorme campo eléctrico. Eventual-mente, el campo entre la nube y la tie-rra alcanza un nivel en el que, comoresultado de la ionización, una regiónde gas (aire) se convierte en plasma.El plasma proporciona un camino deconductividad para la descarga de unarco. Una vez el camino del plasma

alcanza la tierra, comienza un flujo decorriente de cancelación de cargaentre la nube y la tierra. Las corrientesque se producen en el camino delplasma son inmensas.

Debido a que el camino del plasmarepresenta una cierta resistencia (devalor muy pequeño), se produce calor.Medidas científicas han indicado quelas temperaturas alcanzadas dentro delrayo pueden exceder las de la superfi-cie del sol. La brusca subida de la tem-peratura hace que el aire circundantese expanda y produzca una onda dechoque que se oye como un estruendo.

La onda de choque puede ser muypeligrosa, y no sólo para nuestros oídos.La descarga más corta, producirá laonda de choque más intensa. Existencasos en los que se han derrumbadocasas debido a las ondas de choqueproducidas por descargas de rayos.

Medidas¿Cómo podemos medir si se ha pro-ducido la descarga de un rayo en elbosque de al lado? Mientras se estáformando el camino del plasma, elpotencial eléctrico del plasma seráigual al de la nube de tormenta. Uncampo eléctrico se puede describiren términos de diferencia de poten-cial por unidad de distancia (voltio Xmetro). Con el camino del plasmaaproximándose rápidamente a la tie-rra, la densidad de campo entre él yla tierra se incrementa.

Este incremento repentino de ladensidad del campo eléctrico sepuede detectar usando una antena.Debido a que las tensiones de las queestamos hablando son imponentes,se tienen que reducir a niveles en loscuales los semiconductores puedentrabajar (operar) sin problemas.

Descripción del circuitoEl circuito práctico del detector deintensidad de relámpagos se puede veren la Figura 1. El dispositivo escogidoes una antena común o telescópica de1 m de longitud, conectada al terminalde entrada marcado como “ANT”. Siuna tormenta está aún relativamentelejos, o si queremos detectar una “tor-menta de verano”, la sensibilidad deldetector se puede incrementar conec-tando el terminal identificado con elsímbolo de “tierra” a las tuberías o a lacalefacción central. La tensión captada

MINIPROYECTO

72 Elektor

5

64

IC1.B

&

8

910

IC1.C

&

1

23

IC1.A

&

R6

1k

D1

1.3 kV/m

+5V

5

64

IC2.B

&

8

910

IC2.C

&

1

23

IC2.A

&

R7

1k

D2

13 kV/m

+5V

R2

10M

R4

10M

R3

22k

R5

2k2

ANT

12

1311

IC1.D

&

12

1311

IC2.D

&

78L05

IC3

C4

100n

C3

100n

+5V

K1

R1

10k

+5V

S1

RESET

9V

IC1

14

7

C1

100nIC2

14

7

C2

100n

+5V

IC1 = 4093IC2 = 4093

030011 - 11

Figura 1. El núcleo del circuito tiene dos divisores de tensión y flip-flops asociados. Los LEDse utilizan para indicar y grabar que se han superado los dos niveles de campo eléctrico 1,3kV/m y 13 kV/m.

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MINIPROYECTO

74 Elektor

por la antena se baja mediante dos divisores detensión, R2-R3 y R4-R5.

La reducción de tensión es considerable. Eldivisor de tensión R2-R3 reduce la tensión porun factor de:

(R2+R3) / R3 = 214

mientras que R4-R5 está dimensionado paraun factor de:

(R4+R5) / R5 = 4.546.

Cada una de las tensiones, ya reducidas, seaplica a la entrada “set” de un flip-flopset/reset (S/R). Aquí, los flip-flop se constru-yen a partir de puertas NAND con unaentrada Trigger Schmitt. En este circuito usa-remos dos integrados tipo 4093 (IC1 e IC2). Seescogió este tipo de integrado porque laspuertas Trigger Schmitt no permiten que susalida cambie de estado (de alto a bajo o vice-versa) hasta que la tensión de entrada excedao caiga por debajo de unos niveles superior einferior respectivamente. La histéresis creadaen esto asegura la ausencia de un rango “nodefinido” entre los niveles lógicos bajo y alto.

En cuanto la tensión de la antena excedelos 1,3 KV (1.300 V), en R3 caerán unos 2,9 V.Ésta es la tensión típica de disparo de un 4093alimentado a 5 V. Consecuentemente, en lapuerta inversora IC1 aparecerá un nivel lógicobajo, lo que hará que el flip-flop construidoalrededor de IC2b e IC1c se ponga a “1”, y elLED D1 se ilumine. Debido al efecto memoriadel flip-flop, el LED permanecerá encendidoincluso si la tensión de la antena desaparece.El LED sólo se puede apagar reseteando elflip-flop accionando el pulsador S1.

El mismo principio de operación se puedeaplicar a IC2 y al LED D2, pero partiendo de quela tensión de antena tiene que exceder 13 KVantes de que la tensión de 2,9 V pueda alcan-zarse en la entrada de IC2a. En otras palabras,este segundo detector requiere un campo eléc-trico más fuerte para que el LED se ilumine, por

lo que es menos sensible que el otrodetector.

Los valores de R3 y R5 están, porsupuesto, sujetos a la experimenta-ción para ver qué campo eléctrico sepuede producir en nuestra casadurante una tormenta.

Después de la descarga de unrayo, el circuito puede estar prepa-rado para la siguiente medida pre-sionando el botón de reset S1.

Tensión de alimentaciónLa tensión de alimentación para el cir-cuito no podría ser más simple. Unabatería de 9 V (tipo PP3 ó 6F22) ali-menta un regulador 78L05 (IC3), el cualproporciona una tensión estabilizadade 5 V al resto del circuito. Si lo desea-mos, el circuito se puede hacer traba-jar también a partir de 6 V (4 pilas de1,5 V) usando un regulador de bajacaída en la posición IC3. Por ejemplo,el 2951 requiere 5,5 V en su entradapara proporcionar una tensión desalida estable de 5 V.

El consumo de corriente del cir-cuito es tan sólo de unos pocosmiliamperios. Debido a que el cir-cuito no tiene que estar funcionandotodo el tiempo, una pila tipo PP3puede durarnos varios años.

Construcción

Se ha diseñado una placa de circuitoimpreso para el detector (Figura 2).La podemos realizar nosotros mismos(disponible a través de la página weben Internet). La PCB tiene el tamañode una caja de cerillas y se tarda unamedia hora en ensamblar todos loscomponentes.

En el mercado existen un grannúmero de formas y tamaños decajas para contener la PCB y la bate-ría. La antena puede ser la típicatelescópica, pero si queremos aho-rrar, podemos usar un trozo de cablede alrededor de 1 m.

PrecauciónUn rayo directo y algunas des-cargas secundarias representanniveles de tensiones y corrien-tes letales. No use este instru-mento en una posición quesupere el punto más alto de unsistema de protección de rayos(pararrayos), en las proximida-des de una gran tormenta o encualquier sitio en el que poda-mos atraer los rayos.

(030011-1)

LISTA DE COMPONENTES

Resistencias:R1 = 10 kΩR2, R4 = 10 MΩR3 = 22 kΩR5 = 2 k2ΩR6, R 7= 1 kΩ

Condensadores:C1-C4 = 100 nF

Semiconductores:D1, D2 = LED, rojo, low-currentIC1, IC2 = 4093IC3 = 78L05 (ver texto)

Varios:ANT = antena, varilla telescópica o

cable de un metroK1 = clip para pila de 9 VS1 = pulsador de contacto simple

Figura 2. Cara de pistas y de componentes de la PCB diseñada para este montaje(la placa está disponible en la PCBShop).

020114-2 Controlador LCD de bajo coste (II)

020308-1Agenda electrónica de bolsillo

020115-1 Control de luz nocturna

(C) ELEKTOR030026-1

(C) E

LEK

TOR

02

01

15

-1

020114-1

(C) ELEKTOR

020308-1

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030011-1Detector de intensidad de relámpagos

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(C) ELEKTOR010103-1

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