Electronica Y Servicio 02

Fundador Profr. Francisco Orozco González


CONTENIDO

Dirección editorial Lic. Felipe Orozco Cuautle ([email protected]) Dirección comercial Profr. J. Luis Orozco Cuautle ([email protected]) Gerente administrativo Lic. Javier Orozco Cuautle ([email protected]) Editor asociado Lic. Eduardo Mondragón Muñoz Revisión técnica Ing. Leopoldo Parra Reynada ([email protected]) Colaboradores en este número Ing. Leopoldo Parra Reynada Ing. Oscar Montoya Figueroa ([email protected]) Ing. Alberto Franco Sánchez Ing. Carlos García Quiroz Ing. Gerardo A. Laguna Profr. Francisco Javier Orozco Mancilla Profr. J. Luis Orozco Cuautle Diseño Gráfico y pre-prensa digital D.C.G. Norma C. Sandoval Rivero ([email protected]) Apoyo en gráficos Gabriel Rivero Montes de Oca Ilustración de portada en 3D Andrés Rodríguez Rosas Publicidad y ventas Carlos Hernández P. y Rosario Orozco M. Suscripciones Ma. de los Angeles Orozco Cuautle ([email protected]) Revista editada mensualmente por Comunicación Digital, S.C., mediante convenio de explotación del nombre “Radio-Gráfica” con Instituto IRMEXCO. Todos los contenidos, logotipo y características de diseño son propiedad de Comunicación Digital, S.C. Actualización de registros en trámite. Oficinas: Norte 2 No.4, Col. Hogares Mexicanos, Ecatepec de Morelos, Estado de México, C.P. 55040. México. Tels 787-1779 y 770-4884, fax 770-0214 Impresión: Taller Técnica y Cultura de Radio y Televisión, S.A. Abraham González 101, Col. Juárez, México, D.F. 06600. Tels. 535-0950 y 535-0998, fax 705-2798 Precio ejemplar: $30.00 ($35.00 ejemplares atrasados) Suscripción anual: $360.00 para toda la República Mexicana, por correo de segunda clase (60.00 Dlls. para el extranjero). Todas las marcas y nombres registrados que se citan en los artículos, son propiedad de sus respectivas compañías. Estrictamente prohibida la reproducción total o parcial por cualquier medio, sea mecánico o electrónico.

No.2, Nueva Epoca, Abril de 1998

Ciencia y novedades tecnológicas................. 5 Alberto Franco Sánchez

Venta de todo tipo de diagramas y recopiado ORIGINALES HOWARD W. SAMS & CIA. MENSUAL

Perfil tecnológico La revolución de los medios ópticos......... 7 Felipe Orozco y Leopoldo Parra

Leyes, dispositivos y circuitos Principios de la generación de la electricidad...............................................16 Oscar Montoya Figueroa

Qué es y cómo funciona Cámaras de video digital para consumidor..........................................27

ad en caps i cialid Espe gos y var yu r o , t s i k n c o f ly-ba e TV y m d

Aldaco 11, local 7, Centro C.P. 06080 México, D.F. Tel. 521-69-80. Fax. (015) 510-09-82 C.O.D.

Leopoldo Parra Reynada

Servicio técnico Mecanismo de tres discos tipo carrusel en reproductores de CD’s........................... 36 Leopoldo Parra Reynada

Ajustes electrónicos en televisores RCA y General Electric................................43 Francisco Javier Orozco Mancilla

SINTONIZADORES DEL CENTRO Venta de información técnica de todas las marcas

Análisis de la señal de video compuesta.. 54

Reparación y venta de varicaps, módulos RF. yugos y fly-back

Carlos García Quiroz

Electrónica y computación Programas de diagnóstico para el servicio a PC’s......................................... 64 Gerardo A. Laguna

Proyectos y laboratorio

Construcción de un frecuencímetro....... 73 Oscar Montoya Figueroa ELECTRONICA radio-gráfica

Howard W. Sams & Cía. Mensual Aldaco 11, local 2-8, Centro. C.P. 06080 México, D.F. Tel. 521-83-92 Fax (015) 510-09-82 C.O.D.

ELECTRONICA radio-gráfica

chip de memoria donde se almacena información de control que será usada en las

CIENCIA Y NOVEDADES TECNOLOGICAS

etapas posteriores de la producción de video. Por ejemplo, en ese dispositivo quedan registrados los parámetros de ajuste de la cámara original para cuando se requiera colocar el cassette en otra cámara; en tal caso, el cassette proporciona la información a la nueva cámara y esta se ajusta a los parámetros anteriores. Además ofrece ventajas para la edición, ya que registra la información básica (tiempos, por ejemplo) sobre todas las tomas

El nuevo DiscMan de SONY

Esto concepto proporciona una solución

que se van haciendo durante la grabación;

ligera para usuarios de computadoras Note-

de esta manera, podríamos decir que la edi-

tosos y poco prácticos, como las unidades

Aunque el concepto de los CD-ROM portáti-

book, y que desean a la vez obtener la pres-

ción comienza desde la toma de imágenes.

de cinta, los CD’s grabables o las unidades

les no es reciente, queremos comentar

tación del CD musical, de manera portátil y

Para ser más específicos, la cámara DRS-130

de disco removibles del tipo ZIP o JAZ.

acerca del lanzamiento de una nueva uni-

autónoma de otros equipos.

de Sony registra en esta memoria adicional

Hace poco más de un año, la compañía

dad de Sony, el CD-ROM DiscMan, que tiene

La interface con la computadora en estas

el código de tiempo del punto de entrada

mundial 3M, a través de su filial Imation,

características muy interesantes, como la

unidades se lleva a cabo por medio de un

(C : T : in) y el punto de salida (C : T : out) de

presentó el SUPER DISK®, un disquete mag-

flexibilidad de sus prestaciones en un chasis

adaptador PCMCIA, por lo que prácticamen-

cada una de las tomas, así como un índice

nético similar en tamaño y forma al tradi-

muy reducido.

te es compatible con cualquier computado-

de imágenes con un cuadro de cada toma.

cional de 3.5, pero con la capacidad de

ra que incluya una bahía de expansión de

Por último quien hace las tomas puede

almacenar 120 MB, es decir, 83 veces más

determinar, desde ese momento, la califi-

información que aquél y 20% más que las

y pesa ¡291 gramos! incluyendo las cuatro

cación de las mismas (si éstas son correctas

unidades ZIP. Pero tal vez la ventaja prin-

pilas doble A. La energía de las baterías

[OK] o no [NG]).

cipal no sea la capacidad en un dispositivo

Este pequeño equipo mide 13.2 cm. de base, 2.6 cm. de altura y 16.8 cm. de fondo,

puede durar hasta dos horas usando el aparato exclusivamente como CD ROM y hasta

dicho estándar.

Un cassette inteligente: la cinta DV CAM

de reducidas dimensiones, sino el hecho de la unidad de disquetes LS-120 es compatible

3M presenta el LS-120: SUPER DISK

doce horas como CD de audio musical.

con los disquetes de 3.5 pulgadas, además de que funciona hasta cinco veces más rápi-

Con el propósito de apoyar la transición entre el video analógico y el video digital,

Conforme al desarrollo de la industria de

do que las unidades de floppy conven-

Sony lanzó recientemente al mercado un

cómputo, los tradicionales disquetes de 3.5

cionales.

sistema de producción digital que es com-

pulgadas están llegando a su obsolescencia

Este formato es muy prometedor, y qui-

patible con el equipo analógico existente.

como medios de transporte y respaldo de

zás se constituya en el estándar entre los

Este nuevo sistema consta de cámaras para

archivos, pues brindan una capacidad insu-

medios de transporte y respaldo de archi-

la grabación y estaciones de edición, siendo

ficiente para las nuevas necesidades infor-

vos, pues el concepto de “compatibilidad”

estas últimas sistemas de cómputo que pro-

máticas. La solución que hasta hace poco

ha sido determinante en la expansión de la

cesan las señales digitales.

tenían los usuarios que requerían respaldar

industria de las computadoras personales.

Como parte de este nuevo sistema, Sony

y transportar volúmenes masivos de infor-

creó la cinta DV CAM, la cual contiene un

mación, era recurrir a otros métodos cos-

ELECTRONICA radio-gráfica

5

6

ELECTRONICA radio-gráfica

Alberto Franco Sánchez

Figura 1

PERFIL Tecnológico

La escritura en bloques de piedra y en tabletas de arcilla fue una de las primeras formas de registro de información, al igual que el uso del papiro. La historia de los antiguos pueblos egipcios y babilonios ha podido ser reconstruida gracias a estos registros. Cuiriosamente, en el CD la grabación de información también se realiza en forma física, mediante una serie de microscópicas protuberancias llamadas pits.

LA REVOLUCION DE LOS MEDIOS OPTICOS Felipe Orozco y Leopoldo Parra

Medios de soporte de información

El surgimiento del disco compacto de audio digital, desencadenó una revolución en los medios de almacenamiento de información, considerada ésta en sentido amplio (datos, texto, audio, imágenes, video), pues permitió grabar enormes cantidades de datos en un disco de apenas doce centímetros de diámetro. El CD musical y todos los formatos que se derivaron de dicha tecnología, tienen una base física común: el registro y lectura de información por medios ópticos. En este artículo, revisaremos los principios en que se apoya esa tecnología y haremos un recuento de los principales formatos que se han derivado del CD musical.

Los medios de registro de información, constituyeron una base fundamental en el desarrollo de las civilizaciones, pues permitieron aumentar la memoria colectiva, remontar las barreras del tiempo y, por consecuencia, incrementar el bagaje intelectual de los pueblos. La primera forma material que se supone se empleó en la antigüedad, fue la tableta de arcilla, en la cual se grababan incisiones que representaban letras o números (la escritura cuneiforme de los antiguos babilonios); luego vino el rollo o tira continua de papiro (el antecesor del papel) usado por los antiguos egipcios; más tarde el códice o cuaderno de pergamino, que con los siglos evolucionó

para el estampado en papel; los campos magnéticos para la grabación en cinta y discos; surcos grabados en la superficie de discos de acetato y protuberancias microscópicas sobre la superficie de un disco de policarbonato, para ser leídos mediante un rayo láser (figura 1). El surgimiento de los medios ópticos, constituyó una transformación rotunda de los métodos de almacenamiento de información, pues permitió grabar enormes cantidades de datos en un disco de apenas doce centímetros de diámetro. El primer dispositivo óptico fue el videodisco láser, aunque el medio que desencadenó la revolución de los sistemas ópticos fue el disco com-

clase llamada “multimedia interactiva”, en la cual se combinan texto, imágenes, sonido, animaciones y video, brindando además al usuario la posibilidad de interactuar de forma dinámica con esa información heterogénea. Y es que el CDROM ofreció por primera vez un soporte ligero y barato para la grabación digital de enormes cantidades de datos, justamente como las que requiere la multimedia interactiva. Todos los formatos ópticos que se derivaron del CD musical, así como los desarrollos conceptuales y tecnológicos que propició el CD-ROM, mantienen una base física común: el almacenamiento y lectura de información por medios

hasta el concepto de hojas de papel agrupadas para formar un volumen (libro); y, finalmente, en nuestro siglo, el disco de acetato, la cinta magnética, el disco magnético y los discos ópticos.

pacto de audio digital, capaz de almacenar hasta 74 minutos de audio; de ahí se derivaron múltiples formatos y variantes, siendo el más importante el disco compacto para computadora o CDROM (Compact Disc-Read Only Memory), el cual

ópticos. En este artículo, revisaremos los principios de grabación y lectura de datos por procedimientos ópticos y haremos un recuento de los principales formatos que se han derivado del CD musical.

Esta amplia variedad de medios de almacenamiento, ha implicado una diversidad de recursos y dispositivos para conservar la infor-

permitió almacenar hasta 640 megabytes de información, el equivalente a dos ediciones completas de la Encyplopaedia Brittanica.

El surgimiento de la tecnología óptica

mación: incisiones (bajorrelieve) en las tablillas babilónicas; tintas y plumas de ave para la escri-

La ventaja principal del CD-ROM, fue que permitió a las compañías fabricantes de software,

tura sobre papiros y pergaminos; la imprenta

desarrollar programas de computadora de una

ELECTRONICA radio-gráfica

7

8

ELECTRONICA radio-gráfica

A finales de la década de los 70’s, la compañía Philips había desarrollado un método para grabar información en surcos microscópicos y recupe-

rarla mediante un rayo láser. La aplicación que los ingenieros de esta compañía le dieron a tan

sión análoga. Por entonces ya existían desarrollos comerciales de circuitos convertidores de

novedoso sistema fue en el “disco láser de video”, cuyo lanzamiento al mercado se dio en 1980, con

análogo a digital (A/D) y de digital a análogo (D/A), pero como Philips había dedicado mucho

la intención de ofrecer una alternativa viable a los formatos de videocinta Beta y VHS, que por

tiempo a la investigación y desarrollo de la tecnología para el almacenamiento y recupe-

entonces inauguraban una era en el terreno del

ración de datos en formato óptico, no disponía

video doméstico (figura 2). Sin embargo, tal vez por tratarse en ese tiempo de una tecnología muy avanzada para las condiciones de la industria en el mundo, o por resultar muy costosa con relación a las videocintas, Philips no obtuvo el éxito esperado con el videodisco en esos años. Mas este gran avance

de un desarrollo propio para la conversión A/ D/A de señales de audio. Conscientes de que desarrollar un método propio para resolver está cuestión técnica podría tomarles varios años, los directivos de Philips decidieron establecer alianzas estratégicas con otras compañías que ya disponían de esa tecno-

sentó las bases del disco compacto digital. Al respecto, conviene precisar que en el videodisco láser la información no se graba digitalmente, sino de manera analógica. Por otra parte, hacia fines de los 70’s, las técni-

logía. Concretamente, llegaron a un acuerdo con la firma japonesa Sony, para el lanzamiento común del nuevo disco compacto de audio digital. Los ingenieros de Sony habían desarrollado a fines de los 70’s un procedimiento para la gra-

cas digitales habían alcanzado un grado de maduración que los hacía susceptibles de aplicarse en electrónica de consumo, en buena medida estimuladas por los avances en la producción de circuitos de gran escala de integración. Este panorama, aunado a las ventajas de las técnicas digitales sobre las analógicas, llevó a Philips a considerar el desarrollo de un disco láser para grabación de audio basado en procedimientos numéricos. El inconveniente fundamental que enfrentaba Philips para desarrollar un medio de almacenamiento con estas características, era el proceso de conversión de la señal analógica en un formato digital y su posterior reconversión a la expre-

bación de audio análogo en forma digital a través de una codificación PCM (Pulse Code Modulation). Inclusive, algunos de sus modelos de videograbadoras Beta, llegaron a incluir circuitos que permitían la adición de un módulo especial para el manejo del audio estéreo Hi-Fi digital. Finalmente, de la unión de tecnologías de estas dos grandes empresas mundiales, surgió en 1982 el disco compacto de audio digital. Rápidamente, este novedoso sistema atrajo la atención de otros fabricantes de equipos, pues el CD ofreció indudables ventajas sobre los tradicionales medios de almacenamiento de audio: el disco negro de acetato y la cinta en cassette.

Luz y protuberancias En un disco de acetato la información se graba mediante pequeños surcos en forma de espiral; es en las paredes de dicho surco donde se graba el audio analógico que posteriormente es recuperado por una aguja de zafiro o de diamante (figura 3). La aguja, al recorrer el surco, vibra según las ondulaciones grabadas en las paredes del mismo y transmite la información de audio analógico hacia una pastilla magnética, donde

Figura 2

se obtiene la señal eléctrica respectiva, misma que es filtrada y amplificada para su posterior salida por los altavoces.

ELECTRONICA radio-gráfica

9

Microfotografía de la superficie de datos de un CD.

En un disco convencional el propio surco sirve de guía a la aguja, como se muestra en esta ampliación.

Figura 3 En una cinta magnética, existen guías mecánicas para la correcta trayectoria de la cinta.

¿Cuál es el principio de almacenamiento y lectura de información en los sistemas ópticos? En este caso, no existe aguja ni contacto físico entre el medio recuperador y el medio de almacenamiento, como tampoco existe un surco con paredes grabadas.

blemente no tengan para usted un significado en primera instancia; sin embargo, para brindarle una perspectiva más apropiada, en la figura 5 se muestra una comparación de los tracks de un CD musical con un surco de un disco de acetato y con el grueso de un cabello humano.

En los discos ópticos, para almacenar los datos, se utiliza un track o pista de información constituida por minúsculas elevaciones de longitud variable, a las cuales se les llama pits (en inglés pit significa hueco, pero se emplea este término

¿Cómo puede operar un sistema de lectura con dimensiones tan reducidas de los datos? En principio, la lectura de los datos sólo puede ser realizada con un elemento tan fino como lo es el rayo láser, es decir, se requiere de principios

porque en el disco matriz, que es como el negativo del CD, la información va codificada en microscópicos huecos o depresiones). De hecho, podemos decir que el pit es la célula o unidad básica de información en los discos ópticos digitales. Las dimensiones de estos pits son sorprendentes: tienen un ancho de sólo 0.5 micras (una micra = una milésima de milímetro); su altura es de tan sólo 0.11 micras, y su longitud puede variar desde 0.83 hasta 3.5 micras (figura 4). A su vez, la separación entre tracks adyacentes es de tan sólo 1.6 micras. Estas dimensiones proba-

ópticos; sin embargo, este procedimiento se apoya a su vez en otros conceptos de ingeniería: 1) La digitalización de los datos. 2) La autocorrección de la orientación del rayo láser cuando se defasa de la pista de datos.

Cabello

64 micras

40 tracks

En un disco compacto, la información se graba mediante diminutos "pits" o elevaciones. Al área respectiva se le llama "superficie de datos". Espacio libre entre pits 0.833 a 3.54 µm

Largo del pit 0.833 a 3.54 µm

CD Ancho de track de un disco compacto

Separación entre tracks 1.6 µm

Disco de acetato

Ancho del track 0.5 µm 00000001001000001001000..

Haz láser 1.7 µm (spot)

Figura 4

10

60 tracks

ELECTRONICA radio-gráfica

Surco de información

Figura 5

3) La autocorrección de los datos para eliminar los errores normales en un sistema de esas dimensiones. 4) La traducción de los datos de digital a análogo, de modo que en la salida se obtenga la misma señal analógica que se captó en el estudio de grabación. En los siguientes apartados comentaremos algunas generalidades de estos procesos involucrados en los sistemas de almacenamiento óptico de datos.

Tecnología digital La tecnología digital tiene notables ventajas en comparación con los medios de almacenamiento de audio y video analógicos, como el disco de acetato y la cinta de video magnética. Con las técnicas analógicas, cualquier imperfección durante las etapas de registro, almacenamiento o reproducción de la grabación afecta la calidad de la señal de audio y/o video. Por ejemplo, un disco sucio provoca ruido; una velocidad de giro irregular acarrea problemas de ululación y vibración; una cabeza sucia o una aguja desgastada, origina distorsión. Estas imperfecciones no ocurren en el almacenamiento digital, donde gracias a la naturaleza binaria de los datos almacenados, cualquier fuente de ruido externo se elimina rápida y eficientemente, permitiendo la recuperación de una señal que es virtualmente idéntica a la original.

De analógico a digital En la tecnología del disco óptico, exceptuando la información de video de los discos láser, las señales analógicas son convertidas en señales digitales. Durante este proceso, la señal analógica de audio y/o video es dividida en varias partes y convertida en una serie de valores llamada “muestreo”. En cada muestreo se explora una forma de onda que representa una señal de audio o de video, y esta exploración se lleva a cabo en intervalos iguales. La fuerza y la polaridad de la señal analógica original en estos intervalos, pueden expresarse con números decimales (1, 2, 3, etc.); así, tanto la magnitud como la polaridad

de dicha señal ( + ó - ) quedan indicadas de punto a punto. Vea la figura 6. La frecuencia y el número de bits con que se

ra, se obtiene un total de más de 1 millón de bits por segundo. Un número de 16 bits de 1’s y 0’s puede expresar un máximo de 65,536 diferentes

interrumpir o difractar la luz, teniendo como consecuencia que series completas de pulsos sean “brincadas” o distorsionadas).

mide la magnitud de la señal en una forma de onda, determinan la exactitud del registro de la

valores; o sea, que dos posibles valores para cada bit = 216 = 65,536 posibilidades.

Las pérdidas de información que llegan a producirse por las ralladuras mínimas, pueden

forma de onda original; por consiguiente, el número de bits debe ser tal que estos pasos deben ser muy pequeños (la variación mínima regis-

Exploración del disco

corregirse gracias a que durante la grabación se incluye un sistema de protección de datos; en el

trable es del orden de unos cuantos microvoltios); y por lo que se refiere a la frecuencia, ésta debe ser lo suficientemente elevada para garantizar la correcta captura de todo el ancho de banda de la señal original. Un convertidor A/D transforma los valores decimales en una notación binaria: bits. Los bits sólo consisten en 1’s y 0’s, y mediante la combinación de éstos se pueden expresar los números decimales en forma de notación binaria. Estos son ejemplos de notación binaria en tres bits: Decimal 1 2 3 4 5 6 7

Binaria 001 010 011 100 101 110 111

Al igual que en los discos de acetato, en los discos ópticos la información se graba en forma de una pista en espiral; sin embargo, en este medio la lectura va de la parte más interna del disco hacia la periferia. Durante la reproducción, el láser proyecta su luz sobre los pits y la superficie de espejo que separa a dichos pits. Cada vez que el láser cae sobre esta superficie de espejo, el rayo es reflejado en una celda fotoeléctrica; cada vez que encuentra un pit, la fotocelda recibe únicamente un reflejo muy débil (figura 7). Es decir, la celda fotoeléctrica recibe una serie de pulsos de luz que corresponde a los pits y a las superficies entre pits del disco. En esta señal resultante van implícitos los 1’s y 0’s recuperados desde la superficie el disco. Por su parte, un convertidor D/A reconvierte la serie de pulsos en un código binario de 16 bits; ahora la señal analógica original puede ser reconstruida

La señal analógica se convierte entonces en una señal digital que ahora consiste en una serie de pulsos: pulsos para los 1’s y ausencia de pulsos para los 0’s. Estos pulsos en serie se graban en la superficie del disco maestro en forma de pits de tamaño microscópico; y esto se hace con un rayo láser muy fino. En la mayoría de las grabaciones, cada valor analógico muestreado (44,100 por segundo) es convertido en una línea de 16 bits en vez de los tres que se acaban de ejemplificar; de esta mane-

Sistema CIRC Gracias al sistema de lectura óptica, no se produce fricción entre el láser y el disco. De esta manera, los discos no se desgastan, aunque se reproduzcan en incontables ocasiones (sin embargo, se deben tratar con cuidado, ya que las ralladuras, residuos de grasa y polvo pueden

La función del CIRC es de primordial importancia en la correcta recuperación de datos de un disco compacto, ya que los errores de lectura son un fenómeno relativamente frecuente (sin la acción de este sistema de protección, hasta la más leve vibración del piso podría provocar que el sonido se distorsione).

Otros sistemas ópticos Como ya mencionamos principio, esta tecnología tan poderosa no sólo se aprovecha en los discos digitales de audio, sino que también se aplica en otros formatos. A continuación se describen algunos de los formatos derivados del disco compacto de audio digital.

El disco láser de video Si bien el disco láser de video es anterior al disco compacto de audio, ya que fue presentado por Philips en 1980, dos años antes que el primer

Porción del pit

Resultado eléctrico del proceso anterior 0.11 micra

Huella del rayo láser Track

En un proceso de conversión A/D, los niveles de voltaje en la entrada son convertidos en combinaciones de 1's y 0's que representan fielmente a la señal original.

Haz incidente Haz reflejado Haz reflejado

Figura 6

11

Haz reflejado

Haz incidente Lente objetivo

10100....1011010001..

ELECTRONICA radio-gráfica

Cruzado). Se trata de un sistema corrector de errores, que de forma automática inserta o intercala cualquier información perdida o dañada; para esto, realiza diversos cálculos matemáticos que no describiremos.

Incidencia del haz láser sobre el CD Parte plana

Conversión A/D

caso del disco compacto, este método recibe el nombre de CIRC (Cross Interleaved Reed-Solomon Code o Código Reed-Solomon Entrelazado y

Lente objetivo

Salida de fotodetector

Figura 7

12

ELECTRONICA radio-gráfica

CD de audio llegara al mercado, como tuvo una acogida muy pobre por parte de la industria, prácticamente fue archivado entre los múltiples formatos que compitieron por la supremacía en

textos, imágenes, animaciones, sonidos, etc. Su ventaja inicial era que para aprovechar un CD-

el mundo del video casero. Sólo el apoyo de un grupo de compañías (en-

ROM se necesitaba una computadora personal poderosa, mientras que para utilizar los CD-I tan sólo se requería un aparato lector que se conec-

tre las que destaca Pioneer), logró rescatar esta

taba al televisor. Sin embargo, como las compu-

tecnología y colocarla como un estándar en el mundo del video casero, superior a la de los formatos de cinta Beta o VHS.

tadoras personales se abarataron a la par que se incrementó su poder, el CD-ROM tomó el liderazgo en el campo de los medios interactivos de almacenamiento.

El CD-ROM Ya mencionamos que los CD-ROM son físicamente idénticos y de la misma tecnología que un disco compacto de audio digital. Justamente por esas propiedades, es un medio que puede almacenar hasta 640 megabytes de información, una cantidad extraordinaria en un reducido espacio, comparada con un disco duro promedio (figura 8). Precisamente por esa capacidad de almacenamiento, los CD-ROM’s se utilizan sobre todo en aplicaciones de multimedia interactiva, donde los gráficos y el audio consumen grandes cantidades de espacio; aunque cada vez se les emplea con mayor frecuencia en la distribución de programas diversos, librerías de programas, etc. Cabe mencionar que ya existen unidades comerciales para discos que sí pueden grabarse, a las cuales se les denomina CD-WORM (Write Once, Read Many) o simplemente quemadoras de discos CD, dado que un láser de alta potencia va quemando pequeñas zonas de material para producir la pista de pits donde se aloja la información en estos medios.

Figura 10

ma; esto es, en un CD-I también podían grabarse

Disco compacto para fotografía (Photo-CD) Este es un desarrollo que hizo Kodak a finales de los 80’s, como una opción para almacenar un gran número de fotografías en un CD idéntico al de audio en dimensiones y tecnología, pero cuyo formato interno estaba especialmente dedicado al manejo de imágenes (figura 9). Durante algún tiempo se vendieron lectores especiales de Photo-CD para conectarlos al televisor, utilizando el disco como “álbum de fotos”; sin embargo, en la actualidad prácticamente toda esta tecnología se ha desplazado al mundo de las computadoras personales.

Los medio magneto-ópticos Una situación especial la tenemos en un desarrollo relativamente reciente, el cual permite la utilización de tecnología óptica combinada con fenómenos magnéticos: los medios de almacenamiento magneto-ópticos para grabar y leer información digital. A principios de este siglo se descubrió que ciertos materiales podían ser magnetizados si su temperatura se elevaba por encima de un cierto

Para grabar un disco por medios magneto-ópticos, un rayo láser de alta potencia eleva la temperatura de un punto en el disco (1), al tiempo que se le aplica un campo magnético intenso (2). Gracias al "efecto Curie", una vez que se ha apagado el láser el punto queda magnetizado, con lo que queda grabado un bit de información (3).

1 3 2

punto umbral, al cual se le llamó “temperatura Curie”, en honor a los descubridores del efecto. Empleando un rayo láser que calienta la superficie de un material metálico al tiempo que se le aplica un campo magnético (figura 10), se puede almacenar información digital, con la ventaja de que la densidad de almacenaje es extraordinariamente elevada; por ejemplo, en un disco de 3.5 pulgadas, se pueden grabar desde 100 hasta varios cientos de megabytes. Muchas compañías están compitiendo para conseguir que su formato de discos magnetoópticos sea el reemplazo de los tradicionales disquetes de 1.44 MB; el más usual, aunque ya en vías de la obsolescencia técnica. Ejemplos de discos magneto-ópticos son el MiniDisc de Sony (lanzado al mercado en 1993 como un formato alternativo de audio digital, figura 11), las unidades IOmega, etc.

El DVD El próximo paso en la evolución de los medios de almacenamiento ópticos es sin duda alguna el DVD, siglas de Disco Versátil Digital. Este disco se fabrica con la misma tecnología de un CD de

audio normal, pero llevado un paso adelante: gracias a la utilización de nuevas tecnologías de fabricación de diodos láser, y al empleo de frecuencias de operación más elevadas, es posible reducir aún más el tamaño de los pits y del espacio entre pistas de información (figura 12); esto permite una mayor densidad de información y, por lo tanto, un incremento significativo en la cantidad de datos que se pueden grabar en un solo disco de 12 cm, de hecho, las dimensiones físicas externas de ambos formatos son las mismas. Sólo como referencia, un CD-ROM convencional puede almacenar hasta 640 megabytes de información, mientras que un DVD puede contener hasta 4.7 gigabytes, y gracias al desarrollo de novedosos métodos de escritura por capas, esta capacidad puede aumentar hasta casi 18 gigabytes de información en un solo disco de 12 cm. Esa enorme capacidad de almacenamiento podría parecer exagerada para el usuario de computadoras; sin embargo, resulta ideal para

CD

El CD-I El Disco Compacto Interactivo (CD-I) fue un

Una comparación entre el tamaño de los pits de información de un CD y los de un DVD.

desarrollo de Philips que trató de competir con el CD-ROM, ya que su utilidad era prácticamente la mis-

Figura 8

Figura 9

ELECTRONICA radio-gráfica

13

Figura 11

14

ELECTRONICA radio-gráfica

DVD

Figura 12

la distribución de películas digitalizadas, por lo que se calcula que en pocos años el DVD se

Se avizora que en un futuro inmediato se generalice en los hogares el uso de los sistemas

convertirá en el medio de venta de películas más popular, por encima de las cintas VHS, ofrecien-

ópticos, cuando menos de alguna de sus variantes: reproductor de CD’s musicales, computadora con lector de CD-ROM, un lector de DVD’s o gra-

do además la ventaja de una calidad de imagen y sonido superiores a las de las cintas analógicas. El DVD seguramente va a imponerse como un formato estándar, gracias a que ha sido diseñado y es apoyado por un grupo de compañías muy importantes, como Philips, Sony, Toshiba y Matsushita.

¿El futuro será de los medios ópticos? Sin duda, los medios ópticos constituyen una alternativa importante en el futuro inmediato, para el registro de cantidades extraordinarias de información. No obstante, los medios magnéticos también se encuentran en gran efervescencia; incluso, la vertiente donde se combinan las tecnologías óptica y magnética resulta cada vez más atractiva para los usuarios de computadoras.

LEYES, Dispositivos y circuitos

PRINCIPIOS DE LA GENERACION DE LA ELECTRICIDAD

badora de MiniDisc. Por otra parte, hay una posibilidad más que aún se encuentra en la etapa de experimentación: los hologramas. Incluso, los microcircuitos de memoria también podrían en determinado momento plantearse como alternativas viables para el almacenamiento de grandes cantidades de información, lo que a su vez implicaría una revolución total en ese aspecto, pues las memorias de semiconductor carecen de partes móviles, lo que garantiza una vida útil virtualmente ilimitada. Nos esperan años muy interesantes en el campo del almacenamiento de datos, como en otros tantos que en alguna forma tienen que ver con la transmisión y proceso de información en sus distintas modalidades.

Oscar Montoya Figueroa

Noticia histórica

El principio físico según el cual una de las partículas atómicas, el electrón, presenta una carga a la que por convención se le considera negativa, constituye el fundamento de una de las fuentes de energía más importantes de la vida moderna: la electricidad. En este artículo de nivel básico, se explican las seis principales formas de generación de electricidad: por fricción o inducción, por reacción química, por presión, por calor, por luz y por magnetismo. Y también se aprovechan las explicaciones para sugerir algunos experimentos.

MAGNETO C O N Todo para fabricar o reparar:

Transformadores y Bobinas República de El Salvador No. 23-6 (por Aldaco) México, D.F. Tel. 5-21-34-03 ELECTRONICA radio-gráfica

Si bien la electricidad fue conocida por los antiguos griegos aproximadamente en el año 600 AC, cuando Tales de Mileto observó que el ámbar adquiere la propiedad de atraer objetos ligeros al ser frotado, el primer estudio científico de los fenómenos “eléctricos” fue publicado en 1600, por William Gilbert, un médico británico que utilizó el término eléctrico (del griego elektron, que significa “ámbar”) para referirse a la fuerza que ejerce esa sustancia al ser frotada, y quien también estableció la diferencia entre las acciones magnética y eléctrica. En esa época, aún no estaban totalmente sentadas las bases de la revolución científica de la que surgiría la física clásica, y que tomaría forma definitiva en el siglo XVIII, con Isaac Newton, quien estableció una serie de principios que darían base al método científico. No obstante, a partir de entonces se produjeron avances importantes que culminarían en el siglo XIX, cuando diversos investigadores desarrollan toda la base teóricopráctica para la generación, aprovechamiento y distribución de la electricidad, y que tendrían como punto final el establecimiento de

15

16

ELECTRONICA radio-gráfica

las primeras redes de distribución de fluido eléctrico hacia los hogares y la industria (figura 1).

bargo, no es necesario analizar esta fundamentación para entender el tema central del presente

En la tabla 1 se muestran los principales acontecimientos en la historia de las investigaciones

artículo. Las formas en que la electricidad puede ser generada son las siguientes: por fricción o induc-

y desarrollos prácticos en materia de electricidad y magnetismo.

Tabla 1 Aproximadamente 600 A.C

1600 D.C.

ción, por reacción química, por presión, por

William Gilbert llama a los fenó menos elé ctricos con dicho nombre; publicó "sobre los imanes, los cuerpos magné ticos y el gran imán terrestre"

calor, por luz y por magnetismo.

1672

Otto Von Guericke diseñ a el primer generador elé ctrico

Electricidad por fricción o inducción

1745

Se desarrolla la botella de Leyden, primer acumulador elé ctrico

Formas de generar electricidad Básicamente, existen seis formas diferentes de generar electricidad, aunque sólo algunas pueden considerarse fuentes eficaces de energía. Lo característico en todas es que hay que liberar los electrones de valencia a partir de otra fuente de energía para producir el flujo eléctrico; sin em-

Tales de Mileto descubre accidentalmente la electricidad estática

Cerca de 1750

Ya mencionamos que la fricción entre materiales como forma de producir electricidad, fue descubierta desde la antigua Grecia. Por mera casualidad, Tales de Mileto observó que al frotar en la piel de los animales una pieza de ámbar, ésta

Finales del siglo XVIII

Benjamin Franklin demuestra que los rayos son manifestaciones elé ctricas

Coulomb mide la fuerza de las cargas elé ctricas

Principios del siglo XIX

Galvani mueve unas piernas de rana usando cargas elé ctricas, Faraday investiga la inducció n electromagné tica y André Marie Ampere realiza las primeras mediciones elé ctricas

Mediados del siglo XIX

Volta desarrolla la primera pila elé ctrica y Ohm plantea la ley que recibe su nombre

Finales del siglo XIX

Edison, Tesla y Steinmetz, cada uno por su lado, desarrollan todos los elementos necesarios para la implementació n de una red elé ctrica domestica

adquiría la propiedad de atraer pequeños trozos

Cuando un átomo tiene déficit de electrones,

de virutas de madera. Actualmente, sabemos que cuando dos cuerpos se frotan entre sí, uno de ellos “cede” electrones al otro. Es decir, mientras de uno de esos cuerpos se desprenden tales partículas subatómicas, el

la carga total del material es positiva; cuando tiene exceso de electrones, el material adquiere una carga total negativa (figura 2). Para comprobar este fenómeno, frote varias veces en su cabeza un globo inflado; notará que éste puede atraer

otro las recibe; como resultado, el primero queda con déficit de electrones y el segundo con exceso.

pequeños trozos de papel o mantenerse adherido a la pared por tiempo indeterminado (figura 3). Otro experimento consiste en peinarse el cabello seco, estando frente a un espejo y dentro de un cuarto oscuro; luego de pasar varias veces el pei-

Cuando se frotan dos materiales como el vidrio y la tela, se produce un desprendimiento de cargas de uno al otro.

ne, podremos observar que se producen chispas

A principios del siglo XIX, los investigadores se hallaban obsesionados con la electricidad. Luigi Galvani (1737-1798), un fisiólogo italiano, había descubierto accidentalmente que la pata de una rana se contraía al tocarla con un escalpelo cargado eléctricamente. Después de que se inventó la pila de Volta, muchos científicos llevaron a la práctica experimentos relacionados con la “electricidad animal”; por ejemplo, el sobrino de Galvani, Giovanni Aldini, hizo pruebas espectaculares con cadáveres, conectándoles electrodos en diversas partes para inducir movimientos súbitos de los miembros. A tal grado llegó la euforia de los galvanistas, que en 1804 las autoridades de Prusia prohibieron que se utilizaran, para esos fines, cadáveres decapitados. Esta ilustración, tomada de un libro de Aldini, fue reproducida en el número 109 de la revista Mundo Científico (foto de Hubert Josse).

- - -- - - - - - -- Vidrio + + + + + +

+

+

+

+ + + +

Figura 1

ELECTRONICA radio-gráfica

17

Tela

+ + + + + + Figura 2

18

ELECTRONICA radio-gráfica

Al frotar el globo en el cabello se produce un desprendimiento de electrones del globo, confiriéndole una carga positiva y haciendo que pueda atraer pequeños trozos de materiales como el papel.

+ +++ ++ + +

Figura 3

Máquina de Wimshurst

Figura 4

Figura 5 En la pila el electrolito reacciona con los electrodos, produciendo una diferencia de carga eléctrica entre ellos.

que los comunique, la diferencia de potencial origina un camino por el que los electrones del electrodo negativo pasan al electrodo positivo.

Electrodo positivo

Precisamente, al desplazamiento de los electrones a través de un conductor se le conoce con el nombre de “corriente eléctrica” (figura 6).

Electrodo negativo

Figura 7 Pila seca de 1.5 V

Envase de zinc (electrodo negativo)

Electrolito Cloruro de aluminio + cloruro de zinc

Básicamente, podemos hablar de dos tipos de Energía eléctrica

Energía química

Electrolito

luminosas; esto se debe al efecto de desplazamiento de cargas. Conforme a lo que acabamos de explicar, la electricidad se produce por el paso de los electrones de un material a otro; es decir, por efecto de la fricción. Por lo tanto, se le conoce como “electricidad estática”. Uno de los medios más conocidos para generar grandes cantidades de electricidad estática, es la Máquina de Wimshurst (figura 4). Este aparato consiste en dos discos plásticos colocados frente a frente, que giran en sentidos opuestos; sobre uno de ellos se encuentran varias laminillas conductoras. La mutua influencia ejercida, origina un desplazamiento de cargas. La carga eléctrica de los discos es recuperada mediante un par de electrodos, los cuales se colocan de modo que estén en contacto con la superficie del disco que tiene las laminillas; cuando la cantidad de carga acumulada en la superficie de los discos es grande, se llegan a producir arcos eléctricos entre las terminales externas del dispositivo.

radios, automóviles, etc.; se puede decir que una pila es un medio que transforma la energía química en eléctrica, ya que está formada por un electrolito (que puede ser líquido, sólido o de pasta), un electrodo positivo y un electrodo negativo. El electrolito, una sustancia química, reacciona con los electrodos, de tal forma que a uno de ellos llegan los electrones liberados por la reacción -haciéndose negativo-, mientras que el otro, habiéndolos perdido, adquiere carga positiva (figura 5). Esta diferencia de cargas entre los dos electrodos se conoce como “diferencia de potencial”. Si se conecta un cable conductor externo

-

(Electrones)

(+)

-

(-)

Si se conecta un conductor en las terminales de una pila, la diferencia de potencial entre ellas obliga a los electrones a desplazarse de una terminal a otra creando lo que se conoce como corriente eléctrica.

Electricidad por reacción química Una de las formas más eficientes y ampliamente utilizadas para generar electricidad, es la de las reacciones químicas. Como ejemplo, tenemos las pilas y baterías utilizadas en equipos portátiles,

PILA

pilas: primarias y secundarias. En el caso de las primarias, la sustancia química utilizada se transforma lentamente en sustancias diferentes; y es que, a causa de la reacción química que libera los electrones, el electrolito no puede transformarse en la sustancia original que era antes de suceder aquélla (es cuando se dice que “las pilas se han descargado”). Las pilas de este tipo también reciben el nombre “voltaicas”. Por su parte, las pilas secundarias, baterías o acumuladores, tienen la característica de que en ellas el electrolito sí puede ser reconvertido después de utilizarse en las sustancias originales; para lograrlo, basta con pasar a través de él una corriente eléctrica, pero en sentido contrario al de su operación normal (esto es a lo que se llama “recarga de la pila”).

Componentes y aplicaciones de las pilas Una de las pilas primarias más comunes es la Leclanché o “pila seca”, inventada en los años 60’s por el químico francés Georges Leclanché.

ELECTRONICA radio-gráfica

19

Por lo que se refiere a la pila secundaria o acumulador (que como ya se dijo puede ser recargada al invertir la reacción química), cabe mencionar que fue inventada en 1859 por el físico francés Gaston Planté. Está formada por un electrolito de ácido sulfúrico y agua, con electrodos de plomo y óxido de plomo; internamente, está constituida por un conjunto de pilas individuales conectadas en serie (figura 9). Las pilas secundarias las encontramos en automóviles, aviones y en sistemas de almacenamiento de energía eléctrica de fuentes de energía alternativa; ejemplo de estas últimas, son los paneles solares o los generadores movidos por viento.

Fabricación de una pila primaria Para fabricar una pila primaria, se requiere sola-

El electrolito consiste en una pasta de cloruro de amonio y cloruro de zinc. Una lámina que se emplea como el electrodo negativo, sirve también como envase, y está construida con base en zinc; el electrodo positivo es la combinación de una barra de carbono con dióxido de manganeso, y al momento de combinar los tres elementos, se obtienen aproximadamente 1.5 voltios entre la terminal central y el envase (figura 7). Otro ejemplo de pila primaria, es aquella que

mente de un limón grande, una laminilla de cobre y una zinc, ambas de 5 x 1 cm. Lo único que hay que hacer es insertar las laminillas, una en cada cara del limón, procurando que entren lo más profundamente posible pero sin llegar a tocarse. Con ayuda de un voltímetro, se puede comprobar fácilmente la diferencia de potencial que existe entre las laminillas. La terminal negativa

se utiliza en equipos pequeños (tales como los relojes de pulso digitales). En esta pila -con forma de disco cilíndrico-, el electrolito es una solución de hidróxido de potasio, el electrodo positivo se hace con óxido de mercurio y el electrodo negati-

Pila de mercurio

vo con zinc. La pila de este tipo, conocida como “batería de mercurio”, genera aproximadamente Figura 6

Carbono + bióxido de manganeso (electrodo positivo)

1.34 volts (figura 8).

20L

ELECTRONICA radio-gráfica

Electrodo negativo zinc Electrolito hidróxido de potasio Electrodo positivo óxido de mercurio

Figura 8

Tapa del respiradero

(+)

Figura 9

(-)

Figura 11

Efecto piezo eléctrico

Terminal negativa

Fuerza aplicada

Terminal positiva

Material piezoeléctrico

Cubierta de la salpicadera

+ + ++ + ++ ++ +

Electrolito Electrodo positivo

- - - - - - - -

- - - -

Electrodo negativo Recipiente

se forma en el electrodo de zinc, mientras que la terminal positiva en el de cobre; el electrolito de nuestra pila es precisamente el ácido cítrico que contiene el zumo de limón. Vea la figura 10.

Electricidad por presión Los materiales piezoeléctricos son aquellos que liberan electrones cuando se les aplica una fuerza. Su nombre se deriva del término griego Piezo, que significa “presión”. Cuando se aplica la fuerza sobre el material, los electrones son obligados a salir de sus órbitas y se desplazan hacia el punto opuesto a aquel en que se está ejerciendo la presión; cuando ésta cesa, los electrones regresan a los átomos de

donde proceden. Sustancias como las sales de Rochelle y las cerámicas de titanato de bario, son especialmente efectivas para generar éste efecto. El punto momentáneamente abandonado por los electrones a causa de la aplicación de la fuerza, se torna entonces positivo; por contra, el extremo más alejado de él se hace negativo: surge así entre ambos una diferencia de carga (figura 11). Los materiales piezoeléctricos se cortan en formas especiales, de modo que sea posible controlar los puntos en donde existe la diferencia de potencial. Este efecto se aprovecha para generar señales electrónicas de audio en los micrófonos “de cristal”, los cuales están formados por un cristal piezoeléctrico sobre el que se coloca una tapa que lo deforma conforme a las variacio-

Voltímetro

Biopila Lámina de zinc

nes de los sonidos que logran desplazarla. Años atrás, los cristales piezoeléctricos se utilizaban para recuperar la música grabada en forma de surcos en los discos de acetato negro (figura 12). Además, los materiales piezoeléctricos tienden a deformarse cuando se les aplica un voltaje. Este fenómeno es explotado para generar señales electrónicas de una frecuencia fija y altamente estable.

Electricidad por calor Cuando se aplica energía calorífica a determinados metales, éstos aumentan el movimiento cinético de sus átomos; así, se origina el desprendimiento de los electrones de las órbitas de valencia. Otros metales, se comportan de manera inversa. Supongamos que un metal del primer tipo es unido superficialmente a un metal de comporta-

En un micrófono piezoeléctrico la presión ejercida sobre el cristal por las ondas sonoras genera una señal eléctrica equivalente.

Limón

-que los absorbe- se hará muy negativo al almacenar cargas negativas. Tras retirar la fuente de calor, los metales se

metales, regresarán al de su procedencia. Cuanto más calor se aplique a la unión de esos metales, mayor será la cantidad de carga eléctrica que pueda producirse. A éste fenómeno se le conoce como “termoelectricidad”.

Acumulación de cargas negativas en el punto opuesto en donde se aplicó la fuerza

Soporte en forma de costilla

tras que uno será cada vez más positivo conforme se vayan liberando sus electrones, el otro

irán enfriando y entonces los electrones “extras” que fueron de momento alojados por uno de los

Retenedor de vidrio fibroso Separador con forma de costilla

miento contrario, y que se les aplica calor. Mien-

A aquellos dispositivos formados por la unión de dos metales y que presentan el efecto de termoelectricidad, se les denomina “termopar” (figura 13). El fenómeno de la termoelectricidad puede ser fácilmente comprobado mediante un sencillo experimento. Haciendo uso de un alambre de cobre y uno de zinc, hay que formar una trenza de aproximadamente 30 cm de largo; se deben dejar libres unos 5 cm de cada alambre. Enseguida, con una vela, se calienta el principio de la trenza; finalmente, con un voltímetro se mide la diferencia de potencial en los extremos que se dejaron libres. En aplicaciones reales se unen varios dispositivos termopar, en circuitos serie-paralelo, para aumentar la cantidad total de corriente y de voltaje. Este dispositivo, en su conjunto, es conocido como “termopila”. En general, podemos decir que las termopilas transforman la energía calorífica en energía eléctrica.

En una aguja de fonógrafo las variaciones de los surcos sobre el disco ejerce una fuerza en el cristal, el cual genera una señal eléctrica equivalente al audio grabado originalmente.

Lámina de cobre

Oscilograma

Terminal negativa

Acido cítrico (electrolito)

Energía mecánica

Terminal positiva

Energía eléctrica

Surco de disco de acetato Ondas sonoras

Figura 10

ELECTRONICA radio-gráfica

21

Figura 12

22

ELECTRONICA radio-gráfica

Electricidad por luz

Figura 13

Efecto de termoelectricidad

El “efecto fotoeléctrico” consiste en la liberación de electrones de un material, cuando la luz incide

En un termopar la energía calorífica amplificada, obliga a los electrones del cobre a desplazarse al zinc, generando una diferencia de carga entre ambos.

sobre éste. El potasio, el sodio, el cesio, el selenio, el sulfuro de plomo, el germanio, el silicio y el cadmio, son algunos de los materiales que

Figura 15 Con varias celdas fotovoltaicas se consiguen voltajes y corrientes considerables, y se forman los llamados "paneles solares", varios paneles solares son capaces de cubrir las necesidades de energía eléctrica de un pueblo pequeño.

(+) + +

Cobre

+

presentan tal característica.

- - - - -

(-)

Aplicaciones del efecto fotoeléctrico

Termopar

+ + + + ++ +

Zinc

Energía eléctrica

Energía luminosa

Calor

Al efecto fotoeléctrico se le pueden dar tres distintas aplicaciones en electrónica: Energía calorífica

Energía eléctrica

a) Fotoionización. La luz aumenta la conducción que se realiza del cátodo a la placa de una válvula de gas (bulbo), debido a la ionización (liberación de los electrones de valencia del gas contenido). b) Efecto fotovoltaico. Al producirse cargas en los extremos de los materiales semiconductores, se origina una diferencia de potencial (como en el caso de las pilas). c) Efecto de fotoconducción. Puesto que son liberados los electrones de materiales cristalinos

Fue en 1905, cuando el físico alemán Albert Einstein propuso por primera vez una teoría que explicaba de manera satisfactoria el efecto foto-

(que normalmente presentan alta resistencia

eléctrico. Su teoría señala que la luz está formada

eléctrica), aumenta su conductividad y disminuye su resistencia eléctrica al paso de la luz (figura 14).

Efecto fotoionico

Efecto fotovoltaico

Cuando la luz incide sobre gases no conductores con ciertas características, éstos liberan electrones de valencia produciendo iones.

Cuando la luz incide sobre materiales semiconductores en diversos dopados, se genera una liberación de cargas que se acumula en los extremos del material, creando una diferencia de potencial como en el caso de la pila.

Luz

Luz incidente

GAS -

Semiconductor

+ + +++ + + + + ++ + + + - - -- -- - - ++ + - -- - - - - - - + - - - - - - -- - ---- - --- -- -- - - - -

-

-

-

gran cantidad de paneles solares, donde las celdas vienen de fábrica en grupos dispuestos en serie-paralelo para generar grandes cantidades de voltaje y corriente. Actualmente ya existen subestaciones piloto, en las que se genera electricidad a partir de la energía solar que llega a la Tierra durante el día. Para su consumo durante la noche, parte de esta energía es almacenada en acumuladores. Si se toma en cuenta que es muy fácil conseguir celdas solares, no habrá problema alguno para, con una de al menos 10 x 10 cm, generar potenciales de hasta 1.5 volts -verificables mediante voltímetro- que bien pueden alimentar a motores pequeños (figura 15).

Carga positiva

-

por fotones (es decir pequeños paquetes de energía), los cuales chocan contra la superficie de las sustancias; si tienen suficiente energía, serán capaces de liberar a los electrones de valencia del material y, por consecuencia, provocarán excesos y déficits de cargas. El efecto fotovoltaico se explota para generar electricidad, mediante el uso de celdas solares fotovoltaicas. Para ello, se necesita montar una

Carga negativa

Electricidad por magnetismo

El desplazamiento de un conductor dentro de un campo magnético, obliga a los electrones del mismo a desplazarse (generando un acumulamiento de carga eléctrica y por tanto un potencial eléctrico útil.) +

+ ++

Material resistivo

Efecto fotoconductivo Algunos materiales resistivos presentan la característica de que en presencia de la luz disminuyen su resistividad, debido a la liberación de electrones de valencia de los átomos del material.

el cual tiene la misma función de una brú-jula; dicho depósito tiene conexiones nerviosas al cerebro, de tal manera que la interacción de su campo con el campo magnético de la Tierra, produce una cierta respuesta o estímulo que el cerebro procesa, permitiendo la orientación del individuo. Esa capacidad está casi perdida en los humanos, pero no en otros organismos como el atún, el delfín y otros más, que la utilizan como medio de orientación durante sus migraciones masivas. El magnetismo es una forma de energía capaz de atraer metales, gracias al campo de fuerza que genera. A su vez, el campo magnético de un imán está formado por fotones, pero de una frecuencia distinta a la de la luz. Cuando un alambre conductor cruza perpendicularmente las líneas de fuerza magnética de un imán, los fotones del campo obligan a los electrones de dicho conductor a desplazarse; de esta forma, dado que en

¿Ha notado la capacidad que tienen algunas personas de orientarse aun en lugares donde no hay puntos de referencia claros? Esta capacidad es

Luz

Figura 14

ELECTRONICA radio-gráfica

23

algo que se puede explicarse: existe en la nariz un depósito de un compuesto basado en el hierro,

24

ELECTRONICA radio-gráfica

N

S

N --

S

--

Figura 16

Figura 17

Para comprobar la generación de electricidad, coloque un voltímetro en las terminales de alimentación del motor y gire el eje. Observe el resultado

Voltímetro

Motor eléctrico de imán permanente

uno de sus extremos se produce un acumulamiento de electrones y en el otro un déficit, se obtiene un conductor con un extremo positivo y otro negativo. Esto es a lo que se llama “magnetoelectricidad” (figura 16). Con este principio, se construyen generadores eléctricos con cientos de espiras de alambre rodeando a un núcleo ferromagnético. Todo se monta sobre un eje giratorio, dentro de un campo magnético intenso. Al girar, las espiras de alambre cortan cientos de veces las líneas de fuerza magnética; con esto se obliga a los electrones de cada una de las espiras a establecer una acu-

Los generadores de este tipo son ampliamente utilizados en el campo de la electricidad comercial. Para ello se recurre a diferentes fuerzas que hacen girar a los generadores, entre las que se cuenta al vapor de agua, las presas, las centrales nucleoeléctricas, etc. Para comprobar esta forma de generar electricidad, habrá que conseguir un motor pequeño (como los utilizados en los juguetes); una vez obtenido, se coloca en sus terminales de alimentación un voltímetro en el rango más bajo; al hacer girar manualmente el eje del motor, se observará que el valor leído por el voltímetro aumenta -lo cual indica la presencia de

mulación de cargas, la cual se globaliza para finalmente obtener magnitudes considerables de voltaje y de corriente aprovechables. Los generadores eléctricos los encontramos, por ejemplo, en las bicicletas, con el nombre de

una diferencia de potencial- (figura 17).

“dinamos”. Cuando la rueda de la bicicleta gira, la dinamo también lo hace y entonces genera suficiente electricidad para alimentar a una pequeña lámpara. En los autos, el generador eléctrico se llama

Conclusión Queda claro, por las explicaciones anteriores,

“alternador”, debido a que produce electricidad alterna en vez de directa; su estructura es prácticamente igual a la de cualquier generador convencional, ya que gira gracias al impulso que le suministra el propio motor del auto. La energía

que la electricidad es un fenómeno físico asociado a cargas eléctricas estáticas o en movimiento; por lo tanto, es una manifestación de la estructura atómica de la materia. El hombre conoció la electricidad por diversos acontecimientos naturales como los rayos y las propiedades del ámbar, pero no fue sino hasta el siglo XIX -cuando ya estaban bien sentadas las bases de la física clásica- que surgió la ciencia de la electricidad y del magnetismo, que a la

producida por el alternador se utiliza para recargar al acumulador (pila secundaria) del propio

postre permitiría la generación, aprovechamiento y distribución de esta fuente de energía para

vehículo.

beneficio de la humanidad.

ELECTRONICA radio-gráfica

25

ELECTRONICA radio-gráfica

tos Beta, VHS y 8mm, y al mismo tiempo evitar

QUE ES Y Cómo funciona

CAMARAS DE VIDEO DIGITAL PARA CONSUMIDOR Leopoldo Parra Reynada

El video análogo es una tecnología que probablemente va de salida, siendo reemplazada por el video digital o DV, un formato en el que convergen video, sonido e información en señales numéricas. Con el sistema DV se logran imágenes de muy alta resolución, acompañadas de un sonido estéreo de la misma calidad de un CD; además, es posible la edición no-lineal y las copias sucesivas sin deterioro de generación; las imágenes también se pueden capturar y trasladarse de la cámara de video a la computadora. Y todo en un diminuto aparato de bolsillo.

Tabla 1

una lucha por el mercado como la que se desató

El surgimiento del formato DV En los primeros años de esta década, las ventas en el ámbito mundial de videograbadoras perdieron el dinamismo que habían mostrado en años anteriores, debido a que se estaba cerca de la saturación del mercado; es decir, ya había suficientes máquinas en los hogares como para que se mantuviera el crecimiento de la demanda. Como resultado de este comportamiento, las principales compañías productoras de equipo de video buscaron nuevas opciones. Incluso, de los formatos de video alternativos, Súper-VHS, ED-Beta y Hi-8, aún el más exitoso de los tres (el de 8mm) no había alcanzado la aceptación esperada por las grandes corporacio-

entre Beta y VHS a finales de los años 70´s. A esta propuesta respondieron favorablemente compañías tan importantes como Hitachi, JVC, Mitsubishi, Sanyo, Sharp y Toshiba, además de otras decenas de fabricantes que se han adherido al formato DV. Por ello, cabe suponer que en próximos años este nuevo sistema se convierta en un estándar mundial con amplio soporte comercial, técnico y en títulos de películas. DV significa Digital Video y, como su nombre indica, la principal innovación de dicho sistema es el manejo de señales de video por medios totalmente digitales, en contraste con el proceso análogo que caracteriza a los formatos Beta, VHS y 8mm. Otra de sus características es que permite la grabación de imágenes con calidad broadcast, superando incluso al formato Betacam-S, que hasta la fecha se sigue considerando el estándar en grabación profesional en estudios de televisión. Mas el usuario no sólo tendrá en su hogar una máquina capaz de grabar y reproducir imágenes con calidad de transmisión al aire (que es el significado de broadcast), con el consiguiente mejoramiento en su capacidad de edición sin el degradamiento que sufre la imagen en los formatos tradicionales, sino también un audio con calidad semejante a la del CD, entre otras ventajas importantes.

Características del formato DV

nes; fue entonces cuando se decidieron a introducir un nuevo sistema. En julio de 1993, Matsushita, Philips, Sony y Thomson hicieron una propuesta a otros fabricantes para que de manera conjunta diseñaran un nuevo formato de

En la tabla 1 se indican las principales características del estándar DV. Lo primero que llama la atención de este formato de video digital, es que la cinta es de muy reducidas dimensiones, incluso inferiores a las de una cinta de 8mm; como resultado, el cassette tiene un tamaño ligeramente superior al de una cajetilla de fósforos, pero con capacidad de almacenar hasta 60 minutos de video. Por supuesto, tales dimensiones hacen ideal al formato para cámaras de video de consumidor (figura 1). Mas como esa duración es adecuada para

grabación de video casero, basándose en la tecnología digital. La intención era ofrecer una cali-

grabaciones caseras pero no para aplicaciones profesionales, también se diseñó una versión de

dad significativamente superior a la de los forma-

tamaño ligeramente mayor (un poco más peque-

ELECTRONICA radio-gráfica

27

28

ELECTRONICA radio-gráfica

FORMATO

LINEAS HORIZONTALES

ANCHO DE BANDA (MHz)

ANCHO DE CINTA

VELOCIDAD DEL TAMBOR

VHS

240

3

1/2 pulgada

1800 RPM

8 mm

240

3

8 mm

1800 RPM

U-Matic SP

330

4.1

3/4 pulgada

1800 RPM

Señ al NTSC (calidad Broadcast)

330

4.1

n/a

n/a

S-VHS

400

5

1/2 pulgada

1800 RPM

Hi-8mm

400

5

8 mm

1800 RPM

6.3

1/4 pulgada (6.4 mm)

9000 RPM

DV

500

ña que un cassette Beta), capaz de grabar hasta 4 horas y media de video en alta calidad (figura 2). El nuevo estándar DV se diferencia de los formatos tradicionales en muchos aspectos: en primer lugar, recordará que para grabar la señal de video compuesto en los formatos, Beta, VHS y 8mm se utiliza un tambor giratorio con dos cabezas de video, rotando a una velocidad de 1,800 RPM (30 cuadros por segundo multiplicado por

Cámara de video digital HandycamVision DCR-PC7 de Sony. Observe que su tamaño es como el de un pasaporte; cuenta con una pantalla giratoria de cristal líquido y altavoz integrado.

45 min

Cassette DV con capacidad de hasta 90 minutos en LP.

Figura 1

Figura 2 Cámara DV profesional, al lado de cassettes pequeños (al frente) y de alta capacidad (atrás).

Figura 4

Para grabar las imágenes en formato numérico, las grabadoras de DV toman la señal de video compuesto y la convierten de su forma

Lente

analógica original en una señal digital por medio de un muestreo de 12 bits, por lo que hay más de 4,000 niveles posibles de voltaje que puede tomar la señal de video. Sólo como referencia, las vi-

60 segundos, figura 3), por lo que en cada revolución se graban dos campos completos, uno por cada paso de una cabeza; sin embargo, este método es muy vulnerable ante los errores que pudieran aparecer en la superficie de la cinta (los conocidos drop-outs), mismos que se traducen en líneas blancas de ruido en la pantalla. El nuevo formato de video digital utiliza también un tambor giratorio, pero en este caso su velocidad de rotación es muy superior (9,000 RPM), por lo que la información de un solo campo de video se reparte en cinco tracks; y no sólo eso, para impedir que los pequeños daños inevitables por el uso de la cinta se reflejen negativamente en la imagen, la información pasa por una serie de procesos que permiten “repartir” los errores en una zona más amplia, posibilitando así una más sencilla detección y erradicación de errores (todo este proceso de lleva a cabo por medios digitales, como podrá suponer).

Grabación convencional (VHS, Beta, 8mm,U-Matic) 1 Track = 1 campo

Tambor giratorio (1800 RPM)

Figura 3

deograbadoras con efectos digitales que circulan en el mercado electrónico por lo general usan una digitalización de entre 6 y 8 bits, lo que da un máximo de entre 64 y 256 niveles de voltaje. Además, para garantizar que toda la banda de 4.25 MHz que abarca una señal de video compuesto normal sea capturada sin problemas, la frecuencia de muestreo se ubicó en 13.5 MHz para la luminancia y en 3.375 MHz para la crominancia (recuerde que el ancho de banda máximo de la señal de croma es de tan sólo 1.5 MHz), lo que da un amplio espacio de maniobra para que incluso las señales de más alta frecuencia queden convenientemente muestreadas con mínimas pérdidas de información. Por tal motivo, la calidad de las imágenes obtenidas es prácticamente indistinguible de la generada por la señal analógica original (por increíble que parezca, el ojo humano es mucho más fácil de complacer que el oído; así mientras que en el formato de CD se requiere una digitalización a 16 bits para conseguir una calidad excepcional de audio, en el DV basta con 12 bits para que el espectador no note ninguna diferencia entre la señal digitalizada y la analógica original).

Secciones de una cámara DV

Sección de cámara

Manejo señal (CCD)

Sección de videograbadora

Proceso digital Y

A/D (12 bits 13.5 Mhz)

C

Separador R-Y / B-Y

Elemento captor (CCD)

R-Y

B-Y

A/D (12 bits 3.37 Mhz)

Circuito compresor I-MPEG

AMP RF

A/D (12 bits 1.37 Mhz)

Estas dos señales se envían hacia la sección de manejo digital de señal, en la cual reciben un tratamiento especial: la luminancia pasa directamente por un convertidor A/D para traducir sus

Como podrá suponer, el proceso de lectura resulta casi idéntico al anterior, sólo que en sentido contrario; esto es, la señal se lee de la superficie de la cinta y pasa por el bloque corrector de

niveles de voltaje en palabras de 12 bits, en tanto que la crominancia se separa en sus componentes principales (R-Y y B-Y) y ambas señales también se aplican a su convertidor A/D respectivo. Ya que se tienen los tres juegos de señales, se

datos. A continuación la señal se descomprime y pasa por tres circuitos convertidores D/A independientes, de los cuales se recupera la señal Y, R-Y y B-Y. Finalmente, estas señales se combinan en

envían a un circuito que lleva a cabo una compresión en el formato I-MPEG, con el objetivo de reducir considerablemente la cantidad de datos que se grabarán en la cinta; la salida de este compresor pasa a un circuito corrector de errores, para finalmente ser grabada la señal. Esta señal se envía hacia una etapa de videograbación que es muy parecida a las que ya conocemos de los formatos Beta y VHS; esto es, un tambor de cabezas giratorias que transfieren la información hacia la cinta magnética y que también son las encargadas de su lectura. Y aunque el mecanismo del sistema DV es de menores dimensiones y su velocidad de giro es cinco veces más rápida, el principio básico de funciona-

forma de video compuesto para enviarse por un cable RCA hacia el televisor, o como señales YC por medio de un cable de S-Video hacia el receptor que posea dicha entrada.

Compresión de datos Una digitalización con estos parámetros consumiría un gran espacio de almacenamiento, al grado de que resultaría una cantidad de bytes por segundo prácticamente inmanejable; por tal razón, y para reducir considerablemente la cantidad de información que efectivamente se graba en la cinta, se recurre a métodos de compresión de datos. La compresión de datos es un método que se puede utilizar en señales digitales por medio del cual se elimina toda la información redundante, enviándola sólo una vez y después indicando aquellos puntos en que se repite, con lo que se obtiene una señal prácticamente idén-

En la figura 4 se muestra un diagrama a bloques muy sencillo con las etapas que podemos encontrar en una cámara de formato DV: como primer bloque, tenemos una sección de cámara que para fines prácticos es idéntica a la de cualquier otra cámara de video de buena calidad. Esta sección de cámara posee uno o tres elementos captadores de luz del tipo CCD, los cuales convierten la intensidad luminosa que reciben en niveles de voltaje, mismos que son manejados de tal forma

miento es el mismo; así que no nos detendremos en el particular. Por supuesto que a la señal de video le debe acompañar su audio correspondiente, y para ello la señal proveniente de los micrófonos es convertida de analógico a digital, con una calidad de audio semejante a la de un disco compacto. Esta señal también se envía hacia el mecanismo de videograbación, ocupando su lugar en la cinta magnética junto al video, pero sin interferirse

que a partir de dicha señal se obtienen los niveles de luminancia y croma correspondientes a la

mutuamente, con lo que es posible realizar ediciones en cualquier porción de la cinta sin afectar

cho más apropiado para el DV que el formato MPEG-2 común, utilizado en CD-ROM’s de com-

imagen que se capta.

al otro parámetro.

putadora o en los nuevos DVD.

ELECTRONICA radio-gráfica

29

30

ELECTRONICA radio-gráfica

tica a la original, pero con un tamaño extremadamente reducido (figura 5). Específicamente, en el DV se utiliza el formato de compresión conocido como I-MPEG, el cual posee algunas características que lo hacen mu-

Figura 5

fotogramas que forman una escena se comprime

de imágenes digitales fijas), de manera que es posible en un momento dado “cortar” una escena en un punto determinado, sin que ello afecte la

Código de datos y tiempo Espacio para edición

Formato de grabación en cassette DV

Datos de video y auxiliares

de

integridad de un “paquete” de cuadros.

Figura 6

Movimiento de la cinta DVCPRO Cue track

siguiendo un sistema similar a la codificación JPEG, misma que se utiliza para la compresión

o nt ie im za ov e M cab la

En un formato no comprimido, cada pixel se envía o almacena individualmente, mientras que en un formato comprimido, cuando se tiene un campo de color uniforme, la información se envía una sola vez con instrucciones de repetirla "N" veces.

Espacio para edición

Datos de audio y auxiliares

Edición no-lineal ITI

Espacio para edición DVCPRO Control track

El formato DV con su calidad broadcast está diseñado para reemplazar incluso a los formatos denominados “profesionales” empleados en el mundo de la producción de TV, como el U-Matic y el BetaCam. Por supuesto que para lograr dicho objetivo se necesita mucho más que una buena imagen y un sonido de alta calidad; precisamente, la edición no-lineal es una de esas prestaciones que hacen sumamente atractivo al formato DV. La edición no-lineal se refiere a la posibilidad de insertar segmentos de video muy específicos, con una precisión de minutos, segundos y cuadros (un cuadro es igual a la imagen que se expi-

cuales resultan indispensables para la edición no lineal. Gracias a toda esta información, es posible localizar puntos específicos de una escena con una precisión de un cuadro, lo cual a su vez permite ediciones de alta precisión. Si a lo anterior añadimos que entre cada una de las porciones existe una banda de protección que permite editar exclusivamente dicha porción de la cinta sin afectar a las demás, podemos notar fácil-

de en 1/30 de segundo), con lo cual se pueden hacer secuencias muy interesantes para la edición de documentales, de noticieros televisivos o en general de cualquier tipo de programas de TV.

mente que el nuevo formato de video fue diseñado desde un principio teniendo en mente las necesidades del editor de cintas. Por lo anterior, y gracias a nuevos subformatos como el DVC-Pro de Panasonic, espe-

Para lograr la edición no-lineal, cada uno de los tracks grabados en la superficie de la cinta se divide en diversas porciones que cumplen una función muy específica. Vea en figura 6 la disposición de estas zonas.

cialmente dedicado al mercado de video profesional, se calcula que en poco tiempo los métodos tradicionales de captura y distribución de video como el BetaCam dejarán de utilizarse; si a ello añadimos que las cámaras y equipos de este formato que actualmente ya se comercializan tienen un costo inferior al de sus equivalentes en BetaCam, no le extrañe que en muy pocos años los profesionales del video cambien su infraestructura por el nuevo formato DV.

sistema que en un momento dado puede ser utilizado para la edición no-lineal de películas, como es uno de los alcances del formato DV. Por esa razón, se ha diseñado una variante llamada I-MPEG, en la que cada uno de los cuadros que forman una escena se comprime de

Puede notar que el trayecto de las cabezas va desde la parte inferior de la cinta hasta la parte superior, y que inicialmente se graba una zona denominada ITI, siglas de Indexing and Tracking Information que, como su nombre lo indica, sirve para fijar la correcta posición de la cabeza de grabación con respecto a la cinta magnética. A continuación se graba una porción de audio PCM digital (este sistema puede grabar dos canales con una resolución de 16 bits y a una frecuencia de muestreo de 48 KHz, ligeramente superior a la de un CD de audio), y posteriormente aparece la porción donde se graba el video digitalizado.

forma independiente a los cuadros anterior y

Finalmente, encontramos una zona donde se

posterior (se puede decir que cada uno de los

graban unos códigos de datos y tiempo, los

Por ejemplo, en el formato MPEG convencional la información se maneja en “paquetes”, en los cuales se toman varios cuadros consecutivos, se separa la imagen de las zonas en que no existe movimiento y su correspondiente información se transmite una única vez, ahorrando datos y procesos; en tanto, en aquellas porciones en que sí hay movimiento se realizan complicados procesos de predicción de posición, con el objetivo también de ahorrar datos, aunque finalmente el consumo de información es mayor que en las porciones estáticas de la secuencia de video. Este método resulta muy conveniente para películas o programas de computadora donde hay mucha información fija (los fondos o escenarios de los videojuegos constituyen un buen ejemplo), y donde seguramente se requiere de nula o muy poca manipulación por parte del usuario; sin embargo, no es el idóneo para un

ELECTRONICA radio-gráfica

31

dualmente; es justamente la característica de poder grabar los componentes individuales de la señal de video, lo que permite la alta calidad de las ediciones realizadas con este nuevo formato (figura 7). Quienes hayan hecho ediciones de videos grabados en Beta y VHS, seguramente habrán notado la rápida degradación de la imagen obtenida a partir de la segunda o tercera generación, cosa que resulta indeseable en un formato profesional, el cual puede llegar a requerir cuatro, cinco o más ediciones entre el momento de su captura y el momento de transmitirlo al aire. Recordemos que en los procesos de grabación de video tradicionales, las señales de croma y luminancia también se graban por separado aunque mezcladas, por lo que dicha información

Por metodos analógicos, las señales se separan imperfectamente al modularse en frecuencia.

Separación de señales Una de las características que definen la gran calidad de imagen obtenida por medio del formato DV, es que los componentes de la señal de video se graban por separado, existiendo una señal dedicada a la luminancia, otra para la señal R-Y y otra más para B-Y, sin interferencia entre ellos y con la capacidad de procesarlos indivi-

32

ELECTRONICA radio-gráfica

Por metodos digitales, se pueden grabar "paquetes" de información separada, lo que implica nula interferencia entre ellos. Inf. Y

Inf. R-Y

Inf. B-Y

Inf. Y

Inf. R-Y

Inf. B-Y

Figura 7

sufre de forma natural una ligera degradación en la calidad de imagen, la cual no se nota en copias de la primera generación, pero sí resulta muy apreciable cuando se trata de una tercera o

Tarjeta capturadora de video digital de Sony, DV BK-1000, para ser instalada en un bus PCI de la computadora (plataforma PC)

Figura 8

cuarta copia. En formatos profesionales, para evitar este fenómeno, las señales se graban completamente separadas, de modo que no sufran ninguna degradación aunque se trate de una cuarta o quinta generación, lo que los hace ideales para los procesos de edición necesarios en estas aplicaciones.

Memorias en el cassette Hay varias compañías que ya han puesto a la venta modelos de videocámaras basadas en el estándar DV, entre las que podemos citar a JVC, Panasonic, Sharp y Sony; esta última ha introducido en sus cassettes una innovación muy prometedora: dentro de la estructura del cassette ha incluido una pequeña memoria tipo flash, la cual puede grabarse como si fuera una RAM, pero es capaz de guardar su información incluso si se le ha retirado cualquier fuente de voltaje externo. El objetivo de esta memoria es que sea utilizada como una especie de cuaderno de anotaciones, permitiendo a los editores marcar cuáles porciones de imagen desean utilizar o crear una especie de índice que describa el contenido de la cinta. Sin embargo, para garantizar la compatibilidad con el más amplio espectro de cintas en el mercado, las cámaras de Sony pueden funcionar perfectamente incluso con cassettes que no posean este chip de memoria, perdiendo únicamente la capacidad de realizar este índice temático.

De la cámara a la computadora Las cámaras DV también pueden ser utilizadas para la captura directa de imágenes y su envío hacia la computadora sin pasos intermedios. Para ello, se requiere instalar en la PC una tarjeta especial de interface como la que se muestra en la figura 8, la cual captura las imágenes de la cámara de digital sin necesidad de la conversión de análogo a formato numérico. De esta manera, es posible obtener video o cuadros fijos directa-

mente de la computadora, para utilizarse en presentaciones, en la red Internet, en aplicaciones multimedia, en publicaciones impresas, etc.

Comentarios finales Como ha podido advertir en esta breve descripción, el nuevo formato de almacenamiento de señal de video es muy prometedor, inicialmente para el consumidor profesional (estudios de grabación, reporteros, estaciones de TV, etc.); pero conforme disminuyan los costos de los aparatos y las cintas, eventualmente llegará al consumidor (para quien de hecho ha sido diseñado). Desafortunadamente, las compañías no han anunciado planes para producir en el corto plazo videograbadoras con el nuevo formato, debido a que las productoras de cine (y en general de material de video) están bloqueando su fabricación ante el temor de que, al contar el público con un método que le permita copiar las cintas una y otra vez sin que se note la menor degradación en la calidad de imagen, sus películas sean reproducidas de manera ilegal. Al parecer, este inconveniente será solucionado de forma similar a como se resolvió el problema con la producción de los DAT’s; esto es, introducir en las cintas originales algunos códigos inviolables que bloqueen cualquier intento de copia posterior.

ELECTRONICA radio-gráfica

33

ELECTRONICA radio-gráfica

Figura 1

SERVICIO Técnico

AJUSTES ELECTRONICOS EN TELEVISORES RCA Y GENERAL ELECTRIC Francisco Javier Orozco Mancilla

Una de las principales innovaciones a las que se enfrenta el técnico de servicio electrónico, tiene que ver con una serie de ajustes en televisores que ya no se efectúan mediante los tradicionales inductores, transformadores o presets, sino mediante una resistencia variable electrónica que ajusta a un conjunto de parámetros que se graban en circuitos de memoria EEPROM. Explicar cómo operan estos circuitos y cómo llevar a cabo dichos ajustes en los televisores CTC-175 y CTC-185 de RCA y General Electric, son los objetivos del presente artículo. Se incluyen los pasos para entrar al modo de servicio y las tablas con los parámetros que deben consultarse.

Generalidades Hemos explicado en otras ediciones de esta editorial, que con la inclusión de los circuitos microcontroladores, los receptores de TV color dejaron de ser un sistema esclusivamente analógico para convertirse en un híbrido análogo-digital con novedosas prestaciones. Como resultado de estos cambios, las técnicas de servicio han tenido que adecuarse para responder a tales novedades, entre las que destacan la sintonía electrónica, el despliegue de datos en pantalla, la operación al tacto y por control remoto de cambio de canal, volumen, tono, brillantez, etc. Una de las principales innovaciones a las que se enfrenta el técnico de servicio electrónico, tiene que ver con una serie de ajustes (frecuencia y linealidad horizontal, tamaño vertical, pin-

sistencia variable electrónica (EVR) que ajusta a un conjunto de parámetros que se graban en circuitos de memoria EEPROM. En otras palabras, los ajustes de servicio ya no se llevan a cabo mediante el giro mecánico de un preset o del núcleo de algún inductor, sino por medios digitales, lo que garantiza el grado de exactitud, la duración de los ajustes y la facilidad con que se realizan. El proceso general que se sigue para llevar a cabo los ajustes electrónicos son los siguientes: 1) Se entra al modo de servicio. 2) Se solicita el parámetro o parámetros que se desean modificar. 3) Se presionan la o las teclas necesarias para alcanzar el valor deseado. 4) Se indica al sistema que grabe la nueva información en su memoria. 5) Finalmente, se abandona el modo de servicio.

sionar para entrar al modo de servicio y para efectuar todos los pasos indicados anterior-

dores o presets (figura 1), sino mediante una re-

mente, pues es información que no siempre se

43

Estructura básica de un EVR Señal modificada

Señal a modificar

44

ELECTRONICA radio-gráfica

Salida

Amplificador controlado por voltaje Entrada Control

Todos estos pasos -muy sencillos de llevar a cabo-, pueden realizarse ya sea por medio del control remoto o del teclado frontal del aparato; sin embargo, la dificultad estriba en conocer la combinación exacta de teclas que hay que pre-

cushion, etc.), los cuales ya no se efectúan mediante los tradicionales inductores, transforma-

ELECTRONICA radio-gráfica

encuentra disponible en los manuales de servicio de los televisores, y que además difiere entre marcas e incluso entre modelos de un mismo fabricante. En este artículo, vamos a referirnos a los procesos que deben seguirse para llevar a cabo los ajustes electrónicos en los chasises CTC-175 y CTC-185 de los televisores RCA y General Electric, dos marcas cuyos circuitos son idénticos (ambas son fabricadas por Thomson-USA). Pero antes haremos un repaso del funcionamiento de

Convertidor digital / analógico

Datos digitales de entrada

Data Clock Latch o Strobe

Voltaje de control

Voltaje que cambia con respecto a los datos digitales de entrada

Figura 2

Estructura de la operación del amplificador controlado por voltaje Señal de salida

Señal a modificar

Entrada

Entrada

Señal de salida

-

los circuitos que intervienen en los ajustes electrónicos.

+

(D/A). En la figura 2 podemos ver su estructura básica. El amplificador controlado por voltaje se encarga de cambiar el nivel de la señal a manipular, mientras que el convertidor D/A recibe los datos digitales de la magnitud con la que se desea hacer tal modificación.

La operación de la EVR La EVR es la unión de un amplificador controlado por voltaje, con un convertidor digital a análogo

Voltaje de referencia Amplificador sumador

Resistencia de retroalimentación

Diagrama a bloques del convertidor D/A RS +Vcc Arreglo resistivo

-

+

+ RD

RC

RB

RA

Sw3

Sw4

-

Sw2

Componentes de un convertidor D/A a) El arreglo resistivo está estrictamente calculado para que cuando haya conducción en una o más de sus resistencias, se modifique la tensión en la entrada negativa del amplificador operacional. De esta manera, también su voltaje de salida cambia de valor. b) El amplificador sumador, es un amplificador operacional configurado con una resistencia de retroalimentación entre la entrada negativa y la salida. También a la entrada negativa se conecta el arreglo resistivo (RA, RB , RC y RD) y la resistencia R S que se lleva a un voltaje de referencia. c) Siempre y cuando los interruptores electrónicos (Sw1, Sw2, Sw3 y Sw4) lo permitan, las

Voltaje de salida analógica

-Vcc

Interruptores electronicos Sw1

Obviamente, el voltaje aplicado en la terminal de control no es suministrado por una resistencia variable (como en el caso mostrado en la figura 3), sino por el convertidor D/A. Este, por cierto, se estructura básicamente con un arreglo resistivo, un amplificador sumador, algunos interruptores electrónicos y un registro de almacenamiento (figura 4). Pero veamos estas partes por separado.

Sw1

El voltaje de salida es igual a: VS = VE x AV en donde:

B1

Out C C1 In3

In2

In1

Latch Entrada digital

Out B

Clock

A

Out 1

B

Out 2

C

Out 3

18.7 KΩ

Out D Registro de almacenamiento

In4

D

Rs RA +

RC +

RB

RD +

-

Sw1

Sw2

Sw3

Sw4

H

L

H

L

Unicamente conducen los interruptores Sw1 y Sw3 porque en su base reciben un nivel lógico alto (H)

resistencias RA, RB, RC y RD conducirán. Para el efecto, como se observa en la figura 5, es necesario aplicar en la base de cada uno de ellos un nivel alto (H). Con el fin de sintetizar este circuito, hemos incluido un ejemplo de él en la figura 6 -que incluye valores para los resistores- y, en la tabla 1, una lista de los diferentes voltajes de salida que serán expedidos por el convertidor

Sw3

Sw4

37.5 KΩ

75KΩ

150 KΩ

RM 20KΩ

La ganancia de amplificación es igual a:

D1

AV =

RM en donde: RE

RM = Resistor de retroalimentación RE = Resistor de entrada

Data

+

VE=+3V

VE = Voltaje de entrada AV = Ganancia de amplificación

Out A A1

Sw2

El voltaje aplicado en la entrada depende de las caidas de voltaje de Rs, RA y RC

Voltaje de referencia (+)

nivel es alto, la señal de entrada se incrementa (figura 3).

Voltaje de control elevado

+

Figura 5

ejemplo, si el nivel de voltaje aplicado en la terminal de control es bajo, la señal de entrada prácticamente se anula a la salida; pero si dicho

Salida

Amplificador controlado por voltaje

Voltaje de control pequeño

-

La ganancia del amplificador controlado por voltaje, puede modificarse con sólo inyectar un voltaje aplicado en la terminal de control. Por

Señal a modificar

Salida

Amplificador controlado por voltaje

Figura 3

+12V RA

RB

RC

RD

Voltaje de salida

+ -12V

Out 4 Flip-flops

Figura 4

ELECTRONICA radio-gráfica

45

Figura 6

46

ELECTRONICA radio-gráfica

D/A para ser aplicados al amplificador controlado por voltaje. d) Finalmente, el registro de almacenamiento tiene la tarea de cambiar la estructura de los datos que provienen del circuito de control (microcontrolador) de serie a paralelo, para después aplicar esta información a los interruptores electrónicos (Sw1, Sw2, Sw3 y Sw4). Los datos de la función a modificar, son enviados por el microcontrolador en un bus digital llamado I2C. Este consiste en una señal de datos (data) que contiene la función y magnitud del cambio, una señal de reloj (clock o CK) que sincroniza la comunicación entre el microcontrolador y la EVR, y una señal de enganche ( T chip enable) que indica la finalización del ciclo de la transferencia de datos.

Circuitos que intervienen en los ajustes electrónicos en televisores RCA y General Electric

Tabla 1 Sw 1

Sw 2

Sw 3

Sw 4

Voltaje de salida

L

L

L

L

0V

L

L

L

H

0.2 V

L

L

H

L

0.4 V

L

L

H

H

0.6 V

L

H

L

L

0.8 V

L

H

L

H

1V

L

H

H

L

1.2 V

L

H

H

H

1.4 V

H

L

L

L

1.6 V

H

L

L

H

1.8 V

L

H

L

2.0 V

H

L

H

H

2.2 V

H

H

L

L

2.4 V

H

H

L

H

2.6 V

H

H

H

L

2.8 V

H

H

H

H

3V

8 VDD Data 5

5V

Dism. vol.

54 Data

7 KS2

T-Chip clock tuner data 16

53 Clock

8 KS3 5 KD1

PIP 12 enable

KS1

Can. asc. U3101

Dichas terminales se encargan de realizar los cambios en ambos circuitos, tanto en el modo de operación normal del televisor como en el modo de ajustes electrónicos. Por ejemplo, cuando el usuario decide cambiar el nivel de brillo, contraste, color, etc., el bus I2C actúa sobre el circuito jungla; si decide cambiar el canal, el bus I2C actúa sobre el sintonizador. Durante el modo de servicio, estas líneas también llegan al bus I2C a donde se harán los

Reset 1 Menu

VDD 20 3

5V

OSC OUT 41

OSC IN 42

IR3401

ajustes de las EVR de la jungla (fase horizontal, tamaño vertical, sub-brillo, etc.) y los ajustes de la EVR del sintonizador (ajustes de presintonía). Ahora bien, como podrá suponer, para controlar con exactitud algún nivel en una EVR es necesario proporcionar una palabra digital de control en su entrada; y aunque hay algunos ajustes que se pueden modificar dinámicamente

1

blema (pequeño o grave) que se presente en el televisor. Los casos de servicio más típicos son: 1) Por el uso normal del aparato, algunos componentes empiezan a “envejecer”; por ejemplo, el cinescopio ya no tiene unos colores tan brillantes (coloquialmente se dice que “se bajó el cinescopio”), y para recuperar su tonalidad original el aparato requiere de ajustes en color, luminancia, etc. 2) A través del tiempo, y con el constante calentamiento y enfriamiento, algunos componentes

tintos ajustes en la memoria EEPROM, el aparato no necesita el menor retoque por parte del personal de servicio electrónico; sin embargo, hay

recuperar sus características adecuadas se requiere ajustar diversos elementos del aparato. 3) Un problema que se presenta con cierta fre-

ocasiones en las que forzosamente tenemos que acceder a dichos ajustes para corregir algún pro-

cuencia, es que la memoria EEPROM donde se graban todos los ajustes antes mencionados

ELECTRONICA radio-gráfica

22

5 Clock

U7401 TUNER PLL

Y3101 5V

48

Horz 24 Out

56 Bus GND 4

Con lo anteriormente explicado, parece que una vez grabados los valores adecuados de los dis-

47

Enable

5V

Data

modifican sus características operativas (una resistencia aumenta de valor, un condensador modifica su capacitancia, etc.) Esto significa que las señales que pasen por dichos elementos serán alteradas, de tal manera que para

ELECTRONICA radio-gráfica

7.6V STBY

5V

GND 21

2

¿Cuándo se necesitan los ajustes electrónicos?

52

Microcontrolador

Can. desc.

al gusto del usuario (volumen, brillo, contraste, etc.), hay otros que una vez alcanzado su valor óptimo lo mejor es permanezcan inalterados. Precisamente, para grabar todas las palabras digitales correspondientes a los distintos ajustes, se ha incorporado a un lado del microcontrolador una pequeña memoria EEPROM (ROM borrable y grabable eléctricamente), misma que almacena todos estos datos y los proporciona al circuito cada vez que los solicita; por esta razón, las terminales 15 y 16 del microcontrolador se comunican con dicha memoria (U3201). En pocas palabras, esa memoria constituye el medio de almacenamiento de los ajustes electrónicos.

U1001 CHIIP T

T-Chip 14 enable

3

Como se aprecia en la figura 7, en el caso de los televisores RCA y General Electric el microcontrolador (U3101) utiliza las terminales 14 (T chip enable), 15 (T chip data) y 16 (T chip clock) como bus I2C hacia el circuito jungla (chip T U1001), y sólo las terminales 15 y 16 hacia el sintonizador (tuner PLL 7401).

Clock 6

T-Chip data tuner clock 15

6

Alimentación Aum. vol.

H

Figura 7

1,2,3, GND U3201 4,7 EEPROM

Entrada digital

10 VCC

GND 13

se llega a dañar o a borrar; por lo tanto, hay que reemplazar la memoria defectuosa y volver a ajustar el televisor. Dado que el porcentaje de fallas de la memoria EEPROM es muy elevado, y que la sustitución de dicho componente es un proceso delicado, en futuros artículos nos enfocaremos al tema. En cualquiera de los tres casos, tendrá forzosamente que entrar al modo de servicio y modificar alguno o todos los parámetros internos. Enseguida, nos referiremos al método secuencial que debe de seguir para realizar este tipo de reparaciones en los televisores RCA y General Electric ya mencionados.

Ajustes electrónicos en los chasises CTC-175 y CTC-185 Antes de iniciar el proceso de ajustes, es preciso señalar que éstos deben realizarse o confirmarse si se reemplaza la memoria, o si se tienen proble-

mas en la recepción (etapa de sintonía) o en el circuito jungla (previa revisión de las condiciones

por equivocación llegue a entrar al modo de ser-

mente haya sido ajustada la frecuencia

der que si bien se logra corregir la recepción de

vicio. Si este modo no recibe un password o pase

horizontal.

de trabajo de estos circuitos).

de seguridad (palabra clave) de acceso, no modificará ningún parámetro de los ajustes; por el contrario, para salir automáticamente de él, hay

Habiendo llegado a este punto, es importante entonces establecer la siguiente diferencia: mientras que la teclas CANAL + y CANAL - sirven

un canal que no era apropiadamente captado, el canal inmediato inferior o el inmediato supe-

de servicio o de ajustes en los aparatos que esta-

que oprimir las teclas CANAL + o CANAL -. Inmediatamente después de haber entrado al

para elegir el parámetro que va a ser ajustado (000001 = frecuencia horizontal, 000002 =

mos revisando se logra mediante los controles del panel frontal. Para el efecto, ejecute los siguientes pasos:

modo de servicio, será necesario oprimir las teclas VOLUMEN + o VOLUMEN -, hasta que el tercer grupo de ceros sea modificado y quede en el

polarización vertical, etc.), las teclas VOLUMEN + y VOLUMEN - sirven para modificar el grado de ajuste del parámetro elegido. Veamos ense-

pase de seguridad 076 para activar los ajustes en el circuito jungla, o en el número de pase de seguridad 077 para activar los ajustes en el sintonizador. A continuación, hay que oprimir las teclas CANAL + o CANAL - para entrar a cualquiera

guida un ejemplo.

Cómo entrar al modo de servicio A diferencia de otras marcas, el acceso al modo

1) Encienda el televisor. 2) Oprima la tecla de MENU. 3) Sin soltar la tecla de MENU, oprima la de POWER; suelte ambas teclas. 4) Finalmente, oprima la tecla de VOLUMEN +. Como respuesta inmediata, en el televisor debe aparecer la línea de menú (figuras 8A y 8B).

Diferencias en el proceso de ajustes Si observó cuidadosamene las figuras anteriores, ya habrá notado que el menú para cada tipo de chasis (CTC-185 ó CTC-175) es diferente; sin embargo, son muy similares en cuanto a proceso de ajustes se refiere. Veamos esto por separado.

Para el chasis CTC-185 Observe que después de entrar al modo de servicio, aparecen tres grupos de dígitos (todos ceros). El primer grupo, conformado a su vez por tres ceros, de izquierda a derecha especifica si usted realiza ajustes en el circuito jungla o en el circuito tuner (sintonizador); el segundo grupo, conformado por seis ceros, indica el parámetro que será ajustado (equivalente a lo que antes era el preset o inductor a ajustar); y el último grupo, conformado por tres ceros, señala el valor (grado de ajuste) al que dicho parámetro ha sido ajustado (equivalente al grado de ajuste de preset). Lógicamente que al inicio del proceso de ajustes, como opción predeterminada, cada uno de estos grupos aparece como los acabamos de describir: únicamente con ceros (es decir, sin indicar ningún dato específico de ajuste). Esto es para proteger los valores que desde fábrica se hayan dado a los distintos parámetros, o los valores que a éstos se les haya asignado mediante posteriores ajustes técnicos, en caso que el usuario

de estos dos modos de ajuste. Si usted eligiera el número de pase de seguridad 076 al oprimir la tecla VOLUMEN +, seguramente notará que los datos en pantalla aparecen de la siguiente forma: en el primer grupo, conformado por tres ceros, se mantendrán éstos para indicar que los ajustes se realizarán en el circuito jungla; el segundo grupo, conformado inicialmente por seis ceros, quedará en 000001 para indicar que los ajustes se realizarán en la frecuencia horizontal; el último grupo, conformado inicialmente por tres ceros, quedará ya sea como 005 ó 007 para especificar el valor al cual final-

Parámetro controlado por el selector de canal

Valor controlado por el control de volumen +/000000

000

No. de grupo 000 - ajustes del chip 001 - ajustes del tuner

Figura 8A

Menú para chasís CTC-175 Parámetro controlado por el selector de canal

Valor controlado por el control de volumen +/P 00

Si conforme a los datos anteriores usted oprime la tecla VOLUMEN -, podrá observar que el televisor cambia la frecuencia horizontal. Pero tenga cuidado, ya que si disminuye en demasía este parámetro, el circuito de protección contra rayos X apagará automáticamente el televisor y entonces éste no volverá a encender (a menos que mande a tierra la terminal de protección contra rayos X, marcada con XPR en el circuito jungla o T del televisor). Después vuelva a entrar al modo de servicio y reajuste dicho parámetro. NOTA: Le recomendamos que no conecte la antena al televisor, a fin de intentar que el menú

V00

Figura 8B

ELECTRONICA radio-gráfica

49

eso le sugerimos realizar estos ajustes (tabla 3) sólo cuando sea absolutamente necesario.

Ajustes del Chip T CTC-185

Parámetro a cambiar

0

00

Nombre del parámetro

Gama del valor Volumen a ajustar

No. de pase para ajuste de servicio

Debe colocarse en 76

VOLUMEN + o VOLUMEN -. Los parámetros de ajuste de la jungla, se indican en la tabla 2. Para acceder a los ajustes en el sintonizador, es necesario introducir el pase de seguridad 077. Una vez que se haya entrado al modo de servicio e incluso a los ajustes de la jungla, hay que presionar las teclas CANAL + o CANAL -, hasta que los tres grupos de dígitos del menú vuelvan a quedar en ceros. Introduzca ahora el pase de seguridad, y después oprima las teclas CANAL + o CANAL -; de esta manera el primer grupo de ceros cambiará a 001, para indicar que ya se tiene acceso a los ajustes del sintonizador. Estos, por cierto, son un tanto más delicados que los anteriores, ya que si se modifica alguno puede suce-

50

ELECTRONICA radio-gráfica

Comentario

Tal vez no avance hasta el valor especificado

Parámetros para ajuste de servicio 0 01

Frecuencia horizontal

00-15

0 02

Polarizació n vertical

00-63

0 03

Correcció n S vertical

00-15

0 04

Tamañ o vertical

00-127

0 05

Polarizació n rojo

00-127

Pulse menú para obtener la línea de ajuste inicial

0 06

Polarizació n verde

00-127

Pulse menú para obtener la línea de ajuste inicial

0 07

Polarizació n azul

00-127

Pulse menú para obtener la línea de ajuste inicial

de modo de servicio se vea más claro. Si en cambio usted oprime la tecla CANAL +, accederá a los ajustes en la polarización vertical. Para llevarlos a cabo, se servirá de las teclas

Menú para chasís CTC-185

000

Ejercicio

rior se desajuste. Además, el fabricante recomienda que una vez que se hayan iniciado los ajustes del tuner, éstos deben completarse. Por

0 08

Drive rojo

00-63

0 09

Drive verde

00-63

0 10

Drive azul

00-63

0 11

Sub-brillo

00-127

0 12

RF AGC

00-63

0 13

Nivel de FM

00-31

0 14

Sintonía VCO

00-127

0 15

Ajuste del detector APC

00-63

0 16

Tinte

00-127 00-127

0 17

Color

0 18

Nivel de video

00-07

0 19

Linealidad

00-15

0 20

Modo de conteo descendente vertical

00-03

Anula CAG F.I.

Tabla 2

Por último, si ya se hicieron los ajustes tanto de la jungla como del tuner, es imprescindible

que los datos de los ajustes ya han sido almacenados.

ajustado y los datos marcados como V00 indican

de seguridad, elegir el parámetro a ser ajustado

grabarlos en la memoria; basta con oprimir la tecla POWER. Al hacerlo, se observará que el te-

el nivel de ajuste del parámetro. El primer paso para entrar al proceso de

(mediante las teclas CANAL + y CANAL -), ajustar el nivel de éste (mediante teclas VOLUMEN + y

Para el chasis CTC-175

levisor no se apaga y que en cambio se sale del modo de servicio; se trata de la confirmación de

En el caso del chasis CTC-175, los datos marcados como P00 indican el parámetro a ser

ajustes, consiste hacer uso de las tecla VOLUMEN + o VOLUMEN - para introducir el pase de seguridad de acceso.

VOLUMEN -) y grabar el nuevo dato (mediante la tecla de POWER). Quizá la única diferencia, es que en el parámetro P13 se debe introducir el

En este chasis, el pase de seguridad 076 sirve para entrar al modo de ajustes de servicio (tabla 4), el pase de seguridad 077 para modificar los parámetros de ajuste del chasis (tabla 5) y el pase de seguridad 078 para modificar los parámetros de ajuste del sintonizador (tabla 6). El procedimiento que se sigue para todo esto, es prácticamente igual al del caso anterior: introducir pase

pase de seguridad 077; esto, para trasladarse de los ajustes de servicio a los ajustes del chasis, y de éstos a los ajustes del sintonizador. El pase de seguridad 078 (que no se utiliza para los ajustes en el chasis CTC-185) se debe introducir en el parámetro P28.

Ajustes del sintonizador CTC-185 Parámetro a cambiar

Nombre del parámetro

Gama del valor

Parámetro a cambiar

Nombre del parámetro

Gama del valor

1 01

Ch. 2 secondary

00-62

1 28

Ch. 46 secondary

00-62

1 02

Ch. 2 primary

00-62

1 29

Ch. 46 primary

00-62

1 03

Ch. 2 single

00-62

1 30

Ch. 46 single

00-62

1 04

Ch. 6 secondary

00-62

1 31

Ch. 50 secondary

00-62

1 05

Ch. 6 primary

00-62

1 32

Ch. 50 primary

00-62

1 06

Ch. 6 single

00-62

1 33

Ch. 50 single

00-62

1 07

Ch. 98 secondary

00-62

1 34

Ch. 51 secondary

00-62

Ajustes de servicio CTC-175 No. de parámetros 0

1 08

Ch. 98 primary

00-62

1 35

Ch. 51 primary

00-62

1 09

Ch. 98 single

00-62

1 36

Ch. 51 single

00-62

1 10

Ch. 15 secondary

00-62

1 37

Ch. 61 secondary

00-62

1 11

Ch. 15 primary

00-62

1 38

Ch. 61 primary

00-62

Nombre del parámetro

Gama del valor

No. de pase para ajuste de servicio

Debe ajustarse a 76

Comentario Tal vez no avance hasta el valor especificado

Parámetros de ajustes de servicio 01

Frecuencia horizontal

00-31

Se suprime el sincronismo

02

Fase horizontal

00-15

CC de EW (anchura)

00-15

27 pulgadas únicamente

Amplitud de EW

00-07

27 pulgadas únicamente

1 12

Ch. 15 single

00-62

1 39

Ch. 61 single

00-62

03

1 13

Ch. 17 secondary

00-62

1 40

Ch. 75 secondary

00-62

04

1 14

Ch. 17 primary

00-62

1 41

Ch. 75 primary

00-62

05

CC Vertical

00-15

06

Tamañ o vertical

00-31

07

Polarizació n de rojo

00-127

Pulse el botó n menú para obtener la línea de ajuste inicial

08

Polarizació n de verde

00-127

Pulse el botó n menú para obtener la línea de ajuste inicial

09

Polarizació n de azul

00-127

Pulse el botó n menú para obtener la línea de ajuste inicial

10

Exitació n de rojo

00-63

Pulse el botó n menú para obtener la línea de ajuste inicial

1 15

Ch. 17 single

00-62

1 42

Ch. 75 single

00-62

1 16

Ch. 18 secondary

00-62

1 43

Ch. 101 secondary

00-62

1 17

Ch. 18 primary

00-62

1 44

Ch. 101 primary

00-62

1 18

Ch. 18 single

00-62

1 45

Ch. 101 single

00-62

1 19

Ch. 9 secondary

00-62

1 46

Ch. 114 secondary

00-62

1 20

Ch. 9 primary

00-62

1 47

Ch. 114 primary

00-62

1 21

Ch. 9 single

00-62

1 48

Ch. 114 single

00-62

1 22

Ch. 29 secondary

00-62

1 49

Ch. 122 secondary

00-62

1 23

Ch. 29 primary

00-62

1 50

Ch. 122 primary

00-62

1 24

Ch. 29 single

00-62

1 51

Ch. 122 single

00-62

1 25

Ch. 39 secondary

00-62

1 52

Ch. 125 secondary

00-62

1 26

Ch. 39 primary

00-62

1 53

Ch. 125 primary

00-62

1 27

Ch. 39 single

00-62

1 54

Ch. 125 single

00-62

11

Exitació n de verde

ELECTRONICA radio-gráfica

Ajustes del chasis CTC-175 Parámetros de ajuste del chasis No. de parámetro

Nombre del parámetro Sintonía del PLL

00-63

15

Trampa de 4.5 MHz

00-07

16

Nivel de video

00-07

Nivel de FM

00-15

18

Ajuste fino de B+

00-15

CTC175 únicamente

19

AGC de RF del canal 6

00-31

Sintonía manual del canal 6

20

Banda 1 de AGC de RF

00-31

Sintonía manual de banda 0 canal 17

21

Banda 2 de AGC de RF

00-31

Sintonía manual de banda 2 canal 50

22

Banda 3 de AGC de RF

00-31

Sintonía manual de banda 3 canal 125

23

Croma de D-PIP

24

Tonalidad de DPIP

25

Brillo el D-PIP

26

Contraste del DPIP

27

Tonalidad de fábrica

28

No. de pase de seguridad para ajuste del sintonizador

12

Exitació n de azul

00-63

13

No. de pase de seguridad para los parámetros de ajuste del chasis

Debe ajustarse a 77

Puede no avanzar a parámetros más altos, hasta que se ajuste el valor

Tabla 4

ELECTRONICA radio-gráfica

Comentario

17

Pulse el botó n menú para obtener la línea de ajuste inicial Pulse el botó n menu para obtener la línea de ajuste inicial

Gama del valor

14

00-63

Tabla 3

51

Como punto final, le recomendamos tenga siempre a la mano las tablas que hemos publicado para que realice apropiadamente cada uno de los ajustes.

00-63

Debe ajustarse a 78

Puede no avanzar a parámetros más altos, hasta que se ajuste el valor

Tabla 5

52

Ajustes del sintonizador CTC-175 No del parámetro

Nombre del parámetro

Canal a cambiar

SERVICIO Técnico Gama del valor

No del parámetro

Vol. a ajuste

Canal a cambiar

Nombre del parámetro

Gama del valor Vol. a ajuste

100

Secundario canal 2

00 a 63

129

Unico canal 50

00 a 63

101

Primario canal 2

00 a 63

130

Secundario canal 51

00 a 63

102

Unico canal 2

00 a 63

131

Primario canal 51

00 a 63

103

Secundario canal 6

00 a 63

132

Unico canal 51

00 a 63

104

Primario canal 6

00 a 63

133

Secundario canal 57

00 a 63

105

Unico canal 6

00 a 63

134

Primario canal 57

00 a 63

106

Secundario canal 14

00 a 63

135

Unico canal 57

00 a 63

107

Primario canal 14

00 a 63

136

Secundario canal 63

00 a 63

108

Unico canal 14

00 a 63

137

Primario canal 63

00 a 63

109

Secundario canal 17

00 a 63

138

Unico canal 63

00 a 63

110

Primario canal 17

00 a 63

139

Secundario canal 76

00 a 63

111

Unico canal 17

00 a 63

140

Primario canal 76

00 a 63

112

Secundario canal 18

00 a 63

141

Unico canal 76

00 a 63

113

Primario canal 18

00 a 63

142

Secundario canal 83

00 a 63

114

Unico canal 18

00 a 63

143

Primario canal 83

00 a 63

115

Secundario canal 13

00 a 63

144

Unico canal 83

00 a 63

116

Primario canal 13

00 a 63

145

Secundario canal 93

00 a 63

117

Unico canal 13

00 a 63

146

Primario canal 93

00 a 63

118

Secundario canal 34

00 a 63

147

Unico canal 93

00 a 63

119

Primario canal 34

00 a 63

148

Secundario canal 110

00 a 63

120

Unico canal 34

00 a 63

149

Primario canal 110

00 a 63

121

Secundario canal 37

00 a 63

150

Unico canal 110

00 a 63

122

Primario canal 37

00 a 63

151

Secundario canal 117

00 a 63

123

Unico canal 37

00 a 63

152

Primario canal 117

00 a 63

124

Secundario canal 48

00 a 63

153

Unico canal 117

00 a 63

125

Primario canal 48

00 a 63

154

Secundario canal 125

00 a 63

126

Unico canal 48

00 a 63

155

Primario canal 125

00 a 63

156

Unico canal 125

00 a 63

127

Secundario canal 50

00 a 63

128

Primario canal 50

00 a 63

Tabla 6

53

ELECTRONICA radio-gráfica

ANALISIS DE LA SEÑAL DE VIDEO COMPUESTA Carlos García Quiroz

Toda persona que da servicio a televisores, videograbadoras o cámaras de video, sabe que la señal a partir de la cual se obtiene toda la información necesaria para que se reproduzca la imagen con su respectivo audio, es la señal de video compuesta. En este artículo haremos una descripción teórica de cómo se obtiene y cuáles son sus componentes, enfatizando aspectos como la forma en que se combinan las señales indispensables para reconstruir en el punto de recepción una imagen idéntica a la original. Además, se describe una prestación adicional que se ha integrado en la mayoría de los televisores modernos: el close caption. ELECTRONICA radio-gráfica

Qué es la señal de video compuesta El componente fundamental en todo proceso de televisión, es una señal eléctrica en la que se codifican las imágenes y su correspondiente sonido. A esta señal eléctrica con información de video y audio se le llama “señal de video compuesta” (o video compuesto). Dicha señal, incluye la información necesaria para reproducir en el punto de recepción, las imágenes y el sonido enviados desde el punto emisor. Sus componentes básicos son (figura 1): 1) Señal de luminancia o información en blanco y negro (Y). 2) Señal de crominancia o información en color (C). 3) Sincronía para la recuperación de las imágenes enviadas (Sync). 4) El audio asociado a la imagen. Tales señales deben combinarse de tal manera que no se interfieran entre sí, pero al mismo tiempo que no ocupen un ancho de banda considerable, ya que en tal caso se reduciría el número

54

Figura 1

La cámara de video "codifica " las imágenes en una señal eléctrica, la cual contiene información de blanco y negro (Y) , de color (C) y de sincronía (Sync).

Figura 2 Cada imagen o cuadro se toma con dos campos. En este ejemplo aparecen corridas las líneas de los campos para distingirlas.

Señal C

Primer retorno vertical

Líneas pares en el trazo del segundo campo

Segundo retorno vertical

Amp.

Primer campo 262 1/2 líneas

Líneas pares

Líneas impares en el trazo del primer campo

Líneas impares

Señal Y

Segundo campo 262 1/2 líneas

Sync Entrelazando las líneas de los dos campos, surge una imagen sin parpadeo.

Cuadro = 525 líneas

MOD FM 4.5 Mhz

En el formato NTSC, 30 cuadros sucesivos forman un segundo de imágenes animadas. A su vez, cada cuadro se forma por el entrelazado de dos campos, uno de líneas impares y otro de líneas pares. El entrelazado fue un recurso que se utilizó para aumentar la frecuencia de barrido vertical sin modificar la del barrido horizontal.

El audio se obtiene por separado Señal Y (luminancia) AM Amp

Audio (FM)

Frec. (Mhz) 3.58 4.25 4.5 Señal C (croma) PM + AM

de canales que se pueden manejar en el espectro electromagnético.

un momento dado se expiden tal sólo las líneas pares y en el siguiente sólo las impares. Gracias a este recurso, se pudo elevar la can-

Estructura de una imagen de video En el sistema NTSC, adoptado por los Estados Unidos a finales de la década de los 40’s, cada imagen se divide en 525 líneas, exploradas de

tidad de imágenes presentadas por segundo al doble (60 “medios cuadros” por segundo), evitando así el parpadeo que se suscita con una frecuencia de 30 cuadros por segundo. A este sistema se le denomina “exploración entrelazada”.

izquierda a derecha. Estas líneas se suceden con tal rapidez, que se forman 30 imágenes completas por segundo; sin embargo, como tal frecuencia aún puede ser apreciada por el ojo humano, se recurrió a un truco muy interesante: se dividió

En la exploración entrelazada, a las imágenes completas se les conoce con el nombre de “cuadros” (frames), formados a su vez por dos campos (fields), como se muestra en la figura 2. El recorrido se realiza de izquierda a derecha, de

cada imagen en un campo de líneas pares y en otro de líneas impares, enviándose por separado

arriba hacia abajo. Y como la frecuencia de barrido de un campo es de 60 Hz, la frecuencia hori-

aunque de manera alternada; de este modo, en

zontal de recorrido es de 262.5 x 60 = 15,750 Hz.

55

ELECTRONICA radio-gráfica

Parámetros de la señal de video compuesta Al conjunto de frecuencias asignadas a una estación de televisión para que transmita sus señales, se le llama “canal”. En Estados Unidos, el organismo regulador de las comunicaciones, la FCC (Comisión Federal de Comunicaciones), asignó un ancho de banda de 6 MHz a cada canal de televisión comercial, ya sea VHF-L, VHF-H, UHF, CATV, etc. (figura 3). La transmisión radial se efectúa en forma de dos ondas portadoras de

radio-frecuencia, moduladas de la siguiente manera: • Señal de imagen: modulación por amplitud (AM). • Señal de audio: modulación por frecuencia (FM). Para ahorrar aún más espacio en el ancho de banda, las transmisiones de TV emplean un método de transmisión conocido como “transmisión por banda residual”, la cual tiene como característica principal que tan sólo se envía com-

60 Mhz

Frecuencia actual para el canal 2 54 Mhz

Portadora de audio

50 Khz

Señales portadoras dentro de un canal estándar de 6 Mhz

Frecuencia de portadora de imagen

4.25 -1.25

0

4.0 Mhz 4.5 Mhz

4.5

4.75

4.0 Mhz

6 Mhz ancho del canal 0.25 Mhz

ELECTRONICA radio-gráfica

Figura 3

56

pleta una de las bandas laterales que rodean a la frecuencia moduladora, mientras que la banda

colores. Para empezar, recordemos que el color es una forma de la luz, y la luz es una forma de

rrojos existe una pequeña área cuya longitud de onda va de los 400 nanómetros (límite ultra-

simétrica se recorta en una frecuencia relativamente baja. En el caso de las transmisiones de

energía radiante que viaja en forma de ondas electromagnéticas. Otras formas de esta energía son las ondas de radio, los rayos infrarrojos, los

violeta) hasta aproximadamente 780 nm (límite del infrarrojo). Esta porción del espectro radiante es precisamente lo que conocemos como luz

rayos ultravioleta, los rayos X, etc. (figura 3). Estas formas de energía radiante se parecen

visible. Por lo tanto, podemos afirmar que “la luz es

TV, considerando la frecuencia de modulación como punto de partida, la banda residual se extiende hasta 1.25 MHz por debajo de esta moduladora, mientras que la información de video se extiende hasta un límite superior de 4.25 por encima de la misma. Por lo que se refiere al componente de audio, se transmite como una modulación FM y con una desviación de frecuencia pico de 25 KHz, quedando centrada 4.5 MHz por encima de la portadora de video.

Teoría básica del color Antes de hacer el análisis de la señal de video compuesta correspondiente a la televisión cromática, conviene examinar brevemente algunas de las propiedades del color y de la mezcla de

entre sí en un aspecto: viajan en el aire a un promedio aproximado de 300 mil kilómetros por segundo. Pero difieren en longitud de onda y frecuencia; esto es: l = c/f Donde: l = Longitud de onda (en metros) c = 300 mil (Km por segundo) f = Frecuencia (Hz, ciclos por segundo) En la figura 4 se observa que entre el rango de los rayos ultravioleta y el de los rayos infra-

Luz visible y color Long. de onda

Longitud de onda (mm) 350

˚ 1A 1 nm

400

Rayos X

450

10 nm Rayos ultravioleta

500

100 nm Luz visible

550

1u

Violeta Azul

Verde

Naranja

100 u

30 Ghz

700

Características de los colores

Aditivos primarios

Para definir los colores, se utilizan tres características:

Toda la gama de tonalidades visibles que transmite la televisión en color, es posible gracias a sus propiedades de mezcla a partir de tres colores fundamentales: rojo, verde y azul, de cuyas diferentes combinaciones se derivan tres colores más (figura 5). Para la colorimetría aditiva, como se conoce a dicho proceso, estos tres colores brindan un rango más completo, ya que modificando proporcionalmente los niveles de los colores primarios se puede representar prácticamente a todos los demás colores del espectro visible.

Sustractivos primarios

Fase de color (tono) Se refiere a la tonalidad de los colores: rojo, azul, amarillo, etc.

Saturación (color) Es el grado de atenuación que experimenta cada color al ser combinado con el blanco.

Brillantez (brillo) Es el grado de iluminación en los colores. De manera tridimensional, en la figura 7 se muestra la relación entre estas características.

Verde Cyan

Hue Amarillo

Azul

Blanco

Rojo

Magenta

Rojo

Mezcla aditiva de color

SHF UHF 1m

VHF

30 Mhz 10 m

HF MF

1 Km 10 Km

R

800

YL

LF

Magenta MG Blanco

W

1 (nm) Nanómetro

G CY

= 1 (mu) Milimicra

100 m

Rojo

Amarillo Ondad de radio

10 cm 300 Mhz

Densidad o saturación de color

750

1 cm

57

Amarillo

650

EHF

3 Ghz

30 Khz

Verde

Rayos infrarrojos

1 mm

300 Khz

Cyan

Clasificación de los colores

300 Ghz

3 Mhz

Rojo Negro

una porción del espectro electromagnético,

primarios, en cuyo caso se combinan por mezcla sustractiva. A estos colores se les conoce como sustractivos, porque por absorción sustraen las longitudes de onda indeseables de la luz blanca (figura 6).

Cyan

Magenta Azul

visible al ojo humano”.

En el caso de la reproducción del color por pigmentos, tintas y transparencias fotográficas, el amarillo, el cyan y el magenta son los colores

Amarillo 600

10 u Frecuencia

Tipos de onda electromagnética y longitudes de onda

Figura 6

Mezcla sustractiva de color

Verde

= 1 x 10-9 (m) Metros

˚ Angstrom = 10 (A)

Grado de luminancia

B Azul

Cyan

Figura 4

ELECTRONICA radio-gráfica

Figura 5

ELECTRONICA radio-gráfica

Negro

Figura 7

58

Figura 8

Cámara de color Sincronismo Tubo o CCD

Tubo o CCD

Tubo o CCD

Señal de luminancia

Circuito matrix 0.3 R + 0.59 G + 0.11 B

Matrizado en el transmisor

Y

Amp.

R Lente

G

Y= 0.30R + 0.596 + 0.11b

Amp.

Tx

Señal de diferencia de color

Rojo

R-Y

Objeto Verde

MATRIX

G-Y

B B-Y

Azul

Modulador balanceado

Espejo dicroico Sustr. de color

R-Y

Sustr.de color

B-Y

Señal de TV color

Amp.

Señal de diferencia de color Tubos de cámara o CCD

0-500 Khz Y

desplaz. 90˚

Filtro

Subportadora de color

Figura 10

0-500 Khz

Señal portadora del color

Matrizado en el receptor

R-Y

Matrix

R

Matrix

G

Matrix

B

Modulador balanceado Matrix G-Y

Fs = 3.579545 Mhz 180˚ Burst de color

Gen. de Burst

B-Y

Desplazamiento de fase

Señales de TV color En televisión, las señales de los colores primarios rojo, verde y azul no son transmitidas en su forma original, sino que son transformadas en las señales de luminancia (Y), que equivale a brillantez o información en blanco y negro, y crominancia (C), que equivale al color y a las diferencias de color. Cuando dichas señales se reciben en un receptor cromático, las imágenes pueden reproducirse en color gracias a que las señales de luminancia y de diferencia de color son transformadas en las señales de los colores primarios rojo, verde y azul captados originalmente por la cámara de video. En la figura 8 se muestra el diagrama de flujo de un sistema para la transmisión de las imágenes NTSC.

Señal de luminancia

en forma relativa el grado de luminancia de una variedad de colores (figura 9). Si en la cámara se mezclan las tres salidas de cada CCD (Dispositivo de Carga Acoplada) con las proporciones 30, 59 y 11% de rojo, verde y azul respectivamente, se puede obtener la misma característica espectral de la TV en blanco y negro, así como la señal de luminancia (Y). Vea nuevamente la figura 8.

Señales de diferencia de color En las señales de TV color, además de la señal de luminancia (Y) se requieren las señales que

Cámara

59

Y = 0.30R + 0.59G + 0.11B R-Y = 0.70R - 0.59G - 0.11B B-Y = -0.30R - 0.59G + 0.89B G-Y = -0.30R + 0.41G - 0.11B

Sensibilidad relativa

En la TV blanco y negro, el sistema está construido para que el tubo de captación de imagen tenga la misma sensibilidad espectral de la vista humana. Por consiguiente, se podría decir que las señales de la TV en blanco y negro expresan

Sistema de transmisión

contienen la información de la saturación y el tono del color transmitido, mismas que se obtienen de las señales de diferencia de color R-Y y B-Y (que como vimos en la figura 8, son las que se mezclan con la luminancia para su transmisión); esto significa que en el receptor, para recuperar los colores primarios es necesario recuperar la información G-Y y a las tres señales sumarles el componente de luminancia (Y). De hecho, la información sobre la tonalidad cromática (hue) y la información sobre la saturación (color) pueden transmitirse al variar los valores de las diferencias de color. La relación entre la señal de luminancia y la señal de diferencia de color, se puede expresar como:

a las otras, sino que se obtiene a partir de las señales R-Y/B-Y; por eso es que el proceso de 700

Señal de sincronización Esta señal se analiza en dos partes: a) Sincronización horizontal. En la forma de onda de la señal de TV, la sincronía se ubica dentro del período de borrado (blanking) horizontal. Vea la figura 11. b) Sincronización vertical En la figura 12, se muestra de forma amplificada el borrado (blanking) vertical.

Señal de video

Blanking horizontal

Aunque en el equipo receptor de imagen se necesita la señal G-Y, ésta no se transmite junto

Longitud de onda (nm)

400

mo en el receptor, como se puede observar en la figura 10.

Figura 9

ELECTRONICA radio-gráfica

matrización se ejecuta tanto en el transmisor co-

ELECTRONICA radio-gráfica

Pórtico frontal

Sync

Pórtico trasero

Figura 11

60

Figura 14

Figura 12 A

Blanking vertical

a la 21 se podrían aprovechar para transmitir información adicional (en el formato NTSC convencional se envían en blanking). Algunas de

Pulsos de sincronismo vertical Burst

las señales que ocupan el intervalo de borrado vertical son:

Señales de prueba para transmisión Sincronía horizontal

Pulsos ecualizadores

Pulsos de aserración

Pórtico Frontal

Sincronía horizontal

Pulsos ecualizadores

Sync

• VITS (Vertical Interval Test): líneas 17 y 18. • VIRS (Vertical Interval Reference): línea 19.

Pórtico trasero

Blanking horizontal

Señal de código de tiempo • VITC (Vertical Interval Time Code): líneas 12 y 15. • Señal close caption.

Por otra parte, el intervalo de sincronía vertical está formado por seis pulsos anchos, separados por angostas hendiduras. Estos pulsos se repiten con el doble de frecuencia que la sincronía horizontal, y se les denomina “aserraciones”. En la parte anterior y posterior de la sincronía vertical se producen en conjunto seis pulsos angostos de la misma frecuencia que las “aserraciones”, a los que se les denomina “pulsos de ecualización”. Estos pulsos tienen la función de mantener estable el intervalo horizontal del equipo receptor de imagen durante el tiempo de

Señal de burst

borrado vertical, y lo mismo podemos decir de las “aserraciones”. La razón de que las frecuencias de los pulsos de ecualización y las frecuencias de la sincronía vertical sean el doble de las de la

tadora de color, para mantener correctamente la frecuencia y la fase en el receptor. A esta señal de sincronización de color conocida como burst o ráfaga de color, se le localiza en el “pórtico

frecuencia horizontal, es que de esa manera se logra, sin problemas de pérdida de sincronía vertical, la expedición de imágenes como campos entrelazados.

La información de los colores se transmite a través de las señales portadoras de video de color. Sin embargo, dentro de la portadora no se transmite la subportadora de color, sino solamente la banda lateral que contiene la información sobre los colores. Por consiguiente, es necesario que en el receptor se elabore la onda subportadora de color, para que ésta se utilice para demodular los colores; y hay que garantizar que dicha oscilación local coincida en frecuencia y en fase con la que se suprimió en el transmisor; por eso es que se transmiten 9 ciclos de la onda subpor-

La forma de onda portadora de color (plano amplificado de 3.558 Mhz) C

R-Y

Señal portadora de color (Composición de R-Y y B-Y)

trasero” (back porch), como se muestra en la figura 14.

Señal de video compuesta Finalmente, podemos establecer que la señal de video compuesta es la que combina la información de luminancia, crominancia, sincronización y burst y se representa como se muestra en la figura 15.

Otros usos del intervalo de borrado vertical Dentro del tiempo de borrado (blanking) vertical, precisamente después de los pulsos de ecualización y aserraciones, se envían diferentes informaciones a través de las líneas que quedan libres; si sabemos que el pulso de sincronía vertical (contando sus pulsos ecualizadores) ocupa un tiempo de 9H (líneas horizontales), y también sabemos que durante su trayecto hacia arriba el haz electrónico ocupa el tiempo equivalente a otras 12 líneas horizontales, tenemos que la amplitud total del pulso de sincronía vertical es de 21 líneas horizontales, de las cuales de la 10

Close caption El close caption, es una porción de la señal de video compuesto mediante la cual se agregan subtítulos en la parte inferior de la imagen. Dichos subtítulos no aparecen normalmente en la imagen, sino que la función tiene que ser invocada específicamente por el usuario, y solamente es posible hacerlo en televisores que cuenten con esa prestación. El close caption se utiliza para presentar por escrito los parlamentos de los actores de la programación, la narración del locutor, etc. En Estados Unidos está opción es muy utilizada por las televisoras, a fin de que las personas con discapacidades auditivas puedan ver los programas de TV. Otro tipo de audiencia utiliza el subtitulaje para aprender el inglés como un segundo idioma. Para hacer uso de esta opción, se necesita un proceso adicional mediante el que se introduce digitalmente la información de los subtítulos en la línea 21 del pulso de sincronía vertical (figura 16).

Señal portadora de color

nancia (C, línea continua) y las señales de diferencia de color R-Y/B-Y moduladas (líneas punteadas).

61

Las señales de la televisión de color

B-Y Amplitud

Como ya se dijo, la señal de color está conformada por las bandas subportadoras de crominancia (3.58 MHz) moduladas, compuestas por la suma vectorial de las dos señales de diferencia de color, mismas que se transmiten con la misma frecuencia y con una diferencia de fase de 90º. En la figura 13 se muestran la señal de cromi-

Componentes de la señal portadora de color de 3.58 Mhz

Tiempo ø

90˚

Menor croma Mayor croma

1/3.58 µseg

Figura 13

ELECTRONICA radio-gráfica

Sincronía horizontal

Burst 3.58 Mhz

ELECTRONICA radio-gráfica

Figura 15

62

Blanking level 100 50

Program color burst

Figura 16 7 cycles of 0.503 Mhz (Clock run IN) Two - 7bit + paryty ascii caracter (DATA)

Ire Units

25 20 0

33.764 uS (0.53H)

12.910 uS (0.20H)

-20

3.972uS (0.06H)

-40

27.452 uS (0.43H) 51.268 uS

10.074 uS (0.16H)

61.342 uS (0.965H)

El sistema de subtitulaje aparece generalmente en la parte más baja de la pantalla de televisión, y en proporción al tamaño de ésta varía el tamaño de los caracteres desplegados; típicamente, son letras blancas sobre un fondo negro, que no obstruyen partes esenciales de la imagen (figura 17). El subtitulaje puede ser anexado en tiempo real a un programa en vivo o anexado más tarde como parte del proceso de postproducción o distribución. Cabe mencionar que la tecnología del subtitulaje en televisión fue desarrollada por el Servicio Público de Radiodifusión (PBS) durante 19731979, con el soporte del gobierno federal de Estados Unidos. Las transmisiones de prueba de campo fueron dirigidas sobre todos a los aspec-

tos de generación de subtitulaje, codificación, decodificación y características en el display. En cuanto al formato del display, el sistema de subtitulaje en la línea 21 tiene dos canales independientes: C1 y C2, cada uno de los cuales contiene un subcanal de subtitulaje y un subcanal de texto. En la mayor parte de la programación, los datos del subtitulaje son llevados en el canal 1; el canal 2 se deja disponible para otras aplicaciones, tales como los datos de subtitulaje en otro idioma. El “display” del subtitulaje en la pantalla del televisor, consiste en 15 filas de 32 caracteres cada una (figura 18). Mediante un interruptor colocado en el decodificador, el usuario puede seleccionar subtitulajes o texto.

First line of row 43 56 69 82 95 108 121 134 147 160 173

Espero no tarde

186 199 212 225 238

Figura 17

63

ELECTRONICA Y Computación

X

Text

X ROW 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Captions

10 11 12 13 14 15

Captions

Figura 18

ELECTRONICA radio-gráfica

PROGRAMAS DE DIAGNOSTICO PARA EL SERVICIO A PC’s Gerardo A. Laguna

Las utilerías o programas de diagnóstico constituyen la herramienta más importante para quien se dedica al servicio a computadoras; son como sus ojos revisando el hardware y el software del sistema, y en muchos casos la medicina. En este artículo, haremos una explicación general de las tres clases de programas para el diagnóstico a una PC, para después centrar nuestra atención en los códigos POST, en la utilería MSD de Microsoft y en el CheckIt Pro. Suponemos que el lector de este material ya tiene algunos conocimientos de la arquitectura y software operativo de la PC. ELECTRONICA radio-gráfica

¿En qué consiste el servicio a una computadora? En otras publicaciones de esta casa editorial, hemos insistido en que el servicio a una computadora involucra una lógica distinta a la del servicio a un aparato de audio y video, básicamente por las siguientes razones: 1) Las computadoras son máquinas constituidas por una serie de módulos y tarjetas cuyos componentes electrónicos difícilmente pueden ser sustituidos o resoldados, pues sus dimensiones no lo permiten. Lo más práctico y barato es sustituir el módulo completo, aun en el remoto caso de que se dispusiera de la información y componentes de reemplazo necesarios para intentar la reparación de alguna tarjeta dañada, por ejemplo. 2) Dado que las computadoras son máquinas programables, la mayoría de fallas no tienen que ver con causas físicas, sino con incompatibilidades lógicas, es decir: con problemas entre algún programa y algún dispositivo de hardware; con conflictos entre dos programas; con una mala configuración del sistema operativo; etc.

64

Por lo tanto, los procedimientos tradicionales utilizados en el servicio a un equipo de consumidor, poco tienen que ver con el servicio a una computadora, aunque ambos son sistemas electrónicos. Así, las herramientas, diagramas, instrumentos y manuales típicos del taller casi siempre salen sobrando, excepto en el caso del monitor. En cambio, para realizar un rápido diagnóstico del hardware del sistema, podemos hacer uso de utilerías y programas disponibles en la propia computadora o en el sistema operativo. Aunque además de estas herramientas al alcance de cualquier usuario, es posible conseguir en el mercado programas especializados en el diagnóstico; incluso algunos vienen acompañados de hardware para realizar las pruebas.

Categorías principales de programas de diagnóstico

programas de aplicación del usuario y los dispositivos físicos de la computadora. Además, permiten a los diseñadores de software hacer uso

siglas en inglés: Power On Self Test, que se puede traducir como “auto-prueba en el arranque”). La rutina POST se ejecuta inmediatamente

puede reconocer fácilmente, porque en cierto momento realiza una verificación de la memoria RAM, y de hecho es la responsable de todos los

de los recursos de la computadora sin necesidad de conocer los detalles de su funcionamiento.

después de que se enciende la máquina. Se le

despliegues que aparecen en la pantalla del mo-

Mensajes de la rutina POST

Mensajes de la rutina POST

Y dado que el BIOS proporciona rutinas estándar para que los programas empleen los recursos del sistema, se evita la tarea de programar directamente a cada circuito integrado o dispositivo de entrada/salida.

INDICACION ("Síntoma")

SIGNIFICADO (Diagnó stico)

El BIOS se encuentra grabado en un circuito de memoria EPROM, que se aloja en la tarjeta madre del sistema (figura 1). Y es justamente en

Ningún tono (no se escucha ningún "beep")

No hay suministro elé ctrico

No. 11xx

Falla el puerto serial COM1

el BIOS donde se encuentra una rutina de autodiagnóstico, para detectar, desde el arranque,

Tono ininterrumpido

Falla el suministro

No. 12xx

Falla el puerto serial COM2

Tonos cortos constantes

Tarjeta madre defectuosa

No. 13xx

Falla el adaptador de juegos

Tono largo

No hay refresco para la RAM dinámica

No. 14xx

Falla el adaptador de impresora

Un tono largo, un tono corto

Falla la tarjeta madre o el ROM con BASIC

No. 15xx

Falla el adaptador de comunicació n SDLC Error en la emulació n de terminal

cualquier problema relacionado con la inicialización de los dispositivos que son indispensables para la operación de la computadora; tal es el caso del teclado, las unidades de disco, la memoria del sistema y la tarjeta de video. Esta rutina de auto-prueba se conoce como POST (por sus

Queda claro, entonces, que la detección de fallas y el diagnóstico en un equipo PC, puede apoyarse en herramientas de software diseñadas para tal propósito. Con estos programas se pueden hacer pruebas rápidas y obtener reportes con información que permitan conocer más detalladamente el estado de cada una de las partes que conforman la computadora. Podemos reconocer tres clases de programas para diagnóstico, de acuerdo a su fuente:

Firmware se refiere a un programa de rutinas grabadas en un circuito de memoria, de tal forma que no pueden ser alteradas por el usuario del sistema, a diferencia del software o programas de aplicación.

• Programas en firmware. • Programas incluidos con el sistema operativo. • Programas comerciales de diagnóstico. Veamos cada uno de ellos en ese orden.

La rutina POST El firmware está constituido por aquellos programas que residen en dispositivos de memoria de estado sólido dentro de la tarjeta madre. Un ejemplo de estos programas es el BIOS del sistema. El BIOS es el conjunto de rutinas que inicializan en el arranque a los dispositivos de entrada/ salida y que proporcionan la interface entre los

65

Memoria EPROM que contiene al BIOS y la rutina POST

SIGNIFICADO (Diagnó stico)

Un tono largo, dos cortos

Fallo en la tarjeta gráfica

No. 16xx

Un tono largo, tres cortos

Falla tarjeta EGA

No. 17xx

Falla el disco duro

Dos tonos largos, uno corto

Fallo en la sincronizació n de imágenes

No. 18xx

Falla la tarjeta de expansió n de memoria

Dos tonos cortos

Error de paridad

No. 19xx

Falla la ampliació n de memoria

Tres tonos cortos

Error en los primeros 64K de RAM

No. 20xx

Falla el adaptador de comunicació n BSC1

Cuatro tonos cortos

Temporizador defectuoso

No. 21xx

Falla el adaptador de comunicació n BSC2

Cinco tonos cortos

Falla memoria de video

No. 22xx

Falla el adaptador del cluster (LANís)

Seis tonos cortos

Falla teclado

No. 24xx

Falla tarjeta EGA

Siete tonos cortos

Modo virtual AT de procesador activo

No. 26xx

Falla tarjeta XT

Ocho tonos cortos

Error de escritura en memoria RAM de video

No. 27xx

Falla tarjeta AT

Nueve tonos

Error en la ROM del BIOS

No. 28xx

Falla emulador tarjeta 3278/79

No. 01x

Error no definido

No. 29xx

Falla impresora a color

No. 1xx

Error en tarjeta madre o falla la batería

No. 30xx

Falla adaptador a red 1

No. 2xx

Error en memoria

No. 31xx

Falla adaptador a red 2

No. 3xx

Falla el teclado

No. 36xx

Falla la interface con el BUS de propó sito general

No. 4xx

Falla el adaptador de video monocromático

No. 38xx

Falla el adaptador de adquisició n de datos

No. 5xx

Falla la tarjeta CGA

No. 39xx

Falla el adaptador gráfico profesional

No. 6xx

Falla la unidad de disco flexible

No. 71xx

Falla el adaptador de comunicació n para voz Falla la unidad externa de 3 1/2

No. 7xx

Falla el coprocesador

No. 73xx

No. 9xx

Falla el puerto paralelo LPT1

No. 74xx

Falla la tarjeta VGA

No. 10xx

Falla el puerto paralelo LPT2

No. 85xx

Falla memoria expandida

Figura 1

ELECTRONICA radio-gráfica

INDICACION ("Síntoma")

Tabla 1

ELECTRONICA radio-gráfica

66

nitor antes de que se proceda a la carga del sistema operativo. En esencia, esta rutina escribe

MSD.EXE, el cual es un programa que debe ser ejecutado directamente desde la línea de coman-

Mouse..., Other Adapters..., Disk Drivers..., LPT Ports..., COM Ports..., IRQ Status..., TSR

datos en cada uno de los dispositivos y espera cierta información a cambio; si la respuesta no

dos de DOS.

Programs... y Device Drivers... (figura 2).

es la esperada, procede a avisar sobre una posible falla en el dispositivo en cuestión. Por ejem-

Este programa proporciona al usuario información más completa sobre el estado del sistema, incluso sobre detalles de su configuración y

Ahora explicaremos cada uno de los elementos de la barra de menús (exceptuando Help), e inmediatamente después las 13 opciones que

plo, cuando realiza la prueba de la memoria,

de su asignación de recursos. Para usar correc-

ocupan la mayor parte de la pantalla:

proporciona de manera escrita los números 00H, 55H, AAH y FFH a cada una de las localidades en la RAM. Enseguida, revisa una a una y verifica que el dato leído coincida con el que se acaba de escribir; de no ser así, envía a la pantalla un mensaje que contiene un número de error, o emite un sonido de advertencia.

tamente todas las opciones del MSD, sólo hay que tener cuidado de no ejecutar el programa desde el ambiente Windows, ya que ello propiciará diagnósticos incorrectos e información distorsionada en cuestiones como la asignación de interrupciones (IRQ’s) y los mapas de memoria. Incluso la información de áreas (como los puertos, el video y la versión de DOS) puede verse alterada si este programa se corre desde Windows. Y es que, como seguramente recuerda, el ambiente Windows reemplaza los servicios del sistema operativo e impide que las aplicaciones tengan acceso directo al hardware. Tales inconvenientes se evitan ejecutando el programa MSD directamente desde la línea de comandos de DOS. Una vez que corre, usted podrá observar que el programa cuenta con una pantalla principal que contiene una barra de menús en la parte superior y, ocupando la mayor

a) La opción Files, dentro de la barra de menús de MSD, permite al usuario buscar archivos, imprimir reportes con toda la información disponible en el programa, así como acceder de manera directa a los programas de configuración e inicialización del sistema, tanto en DOS como en Windows. Desde aquí se puede acceder directamente a archivos como AUTOEXEC. BAT, CONFIG.SYS, SYTEM.INI y WIN.INI. b) En la misma barra de menús se encuentra disponible la opción Utilities. En ella, el usuario puede acceder a funciones relacionadas con el contenido de la memoria (Memory Block Display para ver el mapa de memoria y Memory Browser para buscar palabras en el área de ROM), con la inserción de comandos en archivos del sistema (Insert Command) y con la prueba de la conexión a impresora (Test

De esta forma, las señales de error del POST consisten básicamente en alarmas auditivas (beep’s) y mensajes en pantalla con códigos de error. Estas señales permiten al usuario saber la clase de problema que se ha detectado. Algunos de los mensajes de error más comunes de esta rutina se muestran en la tabla 1. A pesar de que la rutina de auto-diagnóstico POST tiene limitaciones en cuanto al formato de presentación de mensajes en pantalla, es de gran ayuda en el diagnóstico; sobre todo en una primera aproximación, cuando el dispositivo del que se trata forma parte de los dispositivos inicializados durante el arranque. Lo anterior significa que la rutina POST verifica únicamente a los dispositivos fundamentales para el sistema (generalmente aquellos que se encuentran en el interior del gabinete de la PC), y en los cuales una falla puede significar que toda la computadora se inhiba; por ejemplo, fallas en la memoria RAM, en el disco duro, en los manejadores de disco flexible, en la tarjeta de video, en el chipset, en los controladores de puertos e incluso en el teclado. Para la detección de mal funcionamiento en los demás dispositivos periféricos, se requiere otra clase de software.

parte de la misma, una lista con opciones. La barra de menús está conformada por los elementos Files, Utilities y Help. Por otra parte, el área más grande de la pantalla muestra 13 casilleros con las siguientes etiquetas: Computer..., Memory..., Video..., Network..., Dos Version...,

El programa de diagnóstico MSD de Microsoft El sistema operativo cuenta con un programa de diagnóstico que se encuentra disponible a partir de la versión 6.0 del DOS o de la versión 3.0 de Windows. Se trata del Microsoft Diagnostic,

67

Figura 2

ELECTRONICA radio-gráfica

Printer).

4) En Network puede encontrarse información sobre la red, en caso de que la computadora se encuentre conectada (esta opción no detecta las redes basadas en Windows para Trabajo en Grupo). 5) En Dos Version, podemos identificar la versión del sistema operativo y el fabricante del mismo; incluso nos muestra la presencia de un intérprete de comandos alternativo al COMMAND.COM, opción que algunos usuarios expertos eligen. 6) La opción Mouse da acceso a una ventana con abundante información sobre el ratón. Detalles técnicos tales como el puerto al que se encuentra conectado, la dirección del mismo e IRQ asignado, el manejador instalado y la configuración del ratón también se pueden encontrar aquí. 7) La opción Other Adapters permite conocer los detalles de los adaptadores para juegos (joysticks). 8. La opción Drivers permite conocer las características de las unidades de disco instaladas. Aquí aparece la capacidad de almacenaje de cada disco, las características físicas de éstos (cilindros, cabezas), así como algunas observaciones útiles en caso de que los dispositivos

1) Dentro de los casilleros, en la ventana principal, podemos encontrar la opción Computer, la cual permite obtener información sobre la

sean especiales y requieran manejadores (por ejemplo, las unidades de CD-ROM). 9) La opción de LPT Ports da acceso a una ventana donde se puede monitorear el estado de las líneas de los puertos paralelos, así como

tarjeta madre, el tipo de procesador, el coprocesador, el fabricante del BIOS, la versión del BIOS, los tipos de buses soportados, la existencia de IRQ’s en cascada, así como del controlador DMA. 2) La opción Memory es una versión ligeramente modificada del mapa de memoria contenido en el menú de Utilities, y nos permite observar cómo está siendo empleada la memoria del sistema (esta opción resulta especialmente útil cuando se lleva a cabo la administración de este recurso). 3) La opción Video proporciona una ventana con información sobre la tarjeta de video. El modo soportado, el fabricante, el BIOS de la tarjeta

sus direcciones. Estados como On Line, Paper Out, Busy y Error, entre otros, pueden ser observados directamente en esta ventana. 10) Por su parte, COM Ports es una ventana que muestra los detalles de configuración de los diferentes puertos de comunicación serial (baudaje, paridad, bits de paro), así como del estado de sus líneas de control (DSR y CTS) y las direcciones de cada uno de ellos. De especial importancia es el dato referente al circuito de comunicación utilizado (UART chip), para saber cuál es la máxima velocidad de transmisión (en bits por segundo o bauds) que puede alcanzar el puerto. Conocer este detalle técnico, nos permite -por ejemplo-apro-

de video y la capacidad para soportar el estándar VESA, son datos que se pueden obtener aquí.

vechar al máximo el módem que se conecte a tales puertos. Un módem de 28,800 bps puede

ELECTRONICA radio-gráfica

68

trabajar bien con un circuito UART 16550A, ya que éste soporta velocidades de hasta 115,000 bps; en cambio, si el mismo módem se conecta en un puerto con el circuito UART 8250, podrá manejar velocidades de 4800 bps como máximo.

Figura 4

las ranuras de expansión- obtener el código de error directamente del bus del sistema. Por ejemplo, Micro2000 Inc. ofrece utilerías de diagnóstico con hardware de apoyo, en el que se incluye a dicha tarjeta y a conectores para la prue-

La opción Windows muestra un menú para acceder a diferentes ventanas que contienen información sobre el ambiente. Una de ellas ofrece

ba de los puertos.

un resumen acerca de lo más relevante de Win-

11) Otra ventana muy útil e interesante, es la de IRQ Status. En esta opción, se describen todas y cada una de las líneas de interrupción disponibles en el sistema, la dirección de su rutina de servicio, el estado que guardan (detectada /no detectada) y el dispositivo que actualmente las utiliza. A través de esta ventana, podemos averiguar si existe o no conflicto en el uso de una IRQ. También podemos verificar que la asignación de las IRQ sea la esperada; es decir, podemos asegurarnos de que la interrupción haya sido detectada y, sobre todo, saber qué elemento de hardware la está utilizando. 12) La opción TSR Programs, nos informa acerca de las aplicaciones que actualmente se encuentran alojados en la memoria. Con ella podemos saber cuáles son los programas que manejan al sistema, cuáles son ejecutados por el usuario, cuál es su tamaño y cuál es la dirección donde han sido cargados. 13) Finalmente, tenemos la ventana de Device Drivers. En ella se muestra tanto el total de manejadores utilizados por el sistema, como los dispositivos que éstos controlan.

Los programas especializados

dows y Performance son realmente diferentes, por el contenido de la información que ofrecen.

Por razones de espacio, en esta ocasión únicamente comentaremos los puntos más relevantes de uno de los programas más representativos del diagnóstico de fallas en PC’s: El CheckIt-Pro de TouchStone. El CheckIt-Pro, suministra dos interfaces desde las cuales se pueden ejecutar todas sus utilerías. El primero de ellos, CKINFO.EXE, agrupa a todas las utilerías que contienen información sobre el sistema. La segunda, CKTEST.EXE, permite ejecutar utilerías para la comprobación del funcionamiento de los diferentes dispositivos conectados en la PC.

El único inconveniente de correr las utilerías desde la línea de comandos, es que se tiene que introducir, con el nombre del programa, una serie de parámetros no muy fáciles de recordar. Pero no es tan grave el problema, ya que, con sólo

dows (Summary), otra posibilita el acceso directo a archivos de inicialización para su edición (Ini Editor), y otra muestra los detalles de la configuración del ambiente (Enhanced Mode). La opción Performance realiza pruebas comparativas del desempeño de las partes más importantes de la computadora (Figura 5): tarjeta madre (Main System), disco duro (Hard Disk) y video (Video). Lo interesante es que la prueba de desempeño a que es sometida cada una de estas partes, se realiza tomando como referencia a una máquina XT; incluso se hace lo mismo con otro tipo de máquina, a través de registros grabados en disco. Finalmente, tenemos el shell CKTEST.EXE. Cuando lo ejecutamos, podemos ver en la pantalla

Todas las utilerías que se mandan ejecutar a través de estas dos interfaces, también pueden correrse directamente desde la línea de comandos del DOS. Dichas utilerías pueden ser identificadas fácilmente, pues todas son programas

teclear el nombre del programa y oprimir < Enter >, podemos averiguar cuáles son esos parámetros. Ejecutar cada utilería desde la línea de comandos, puede ser de mucha ayuda en caso de que

una barra de menús con las siguientes opciones (figura 6): System, Disk, Peripherals y Tools. La opción System nos ofrece un menú donde podemos seleccionar la prueba de la tarjeta madre (System Board), de la memoria (Memory), de

ejecutables y tienen un nombre relacionado con la función que realizan.

usted piense cargar el CheckIt-Pro en discos flexibles (figura 3). Cuando corremos CKINFO.EXE, podemos identificar a la barra de menús que nos muestra las siguientes opciones (figura 4): System, Memo-

los puertos paralelos (Parallel Port) y de los puertos seriales (Serial Port). Basta con entrar a una de estas ventanas, especificar el dispositivo deseado e iniciar la prueba con el botón “>Begin Test<”.

ry, Setup, DOS, Windows y Performance. Las primeras cuatro opciones son una versión diferente, en cuanto al formato de presentación, de las ventanas equivalentes del MSD de Microsoft que ya revisamos. Por su parte, las opciones Win-

La opción Disk permite hacer lo propio con cada una de las unidades de disco, tanto de disco duro como de disco flexible. La opción Peripherals proporciona pruebas especializadas para dispositivos tales como la

El programa CheckIt Pro de TouchStone

Parámetros de la utilería CKHD (prueba de disco duro) desde la línea de comandos

También es posible comprar software especializado en el diagnóstico y mantenimiento. De entre los diferentes programas de esta clase que existen en el mercado, destaca el Norton Utilities de Symantec, por sus conocidas capacidades para recuperar información de archivos en discos dañados y para mejorar la eficiencia en el uso de los recursos en disco. En el ámbito del diagnóstico de fallas, sobresalen los programas CheckIt-Pro de TouchStone y el QA Plus de DiagSoft.

Pantalla principal de CKINFO

Además del software de diagnóstico, algunas compañías proporcionan tarjetas POST, las cuales permiten -con sólo insertarlas en alguna de

69

Figura 3

ELECTRONICA radio-gráfica

Figura 5

ELECTRONICA radio-gráfica

70

Figura 6

ALFAOMEGA MARCOMBO C.E.A.C.Ł LIMUSAŁ EDITORES MEXICANOS UNIDOS EL ATENEO Mc GRAW HILL PRENTICE HALL EDICIONES DE IRMEXCO CENTRO JAPONES DE INFORMACION ELECTRONICA PUBLICACIONES CEKIT

Pantalla de presentación de CKTEST

impresora (Printer), el teclado (Keyboard), el ratón (Mouse), el adaptador para juegos (Joystick) y el video (Video Test). Y, por último, la opción de Tools ofrece herramientas que pueden serle de gran utilidad en sus sesiones de mantenimiento; por ejemplo, un formateador de bajo nivel para discos duros (HD Formatter), un rastreador de virus (Virus Scan), una opción para crear un disco de arranque (Rescue Disk) y un editor de archivos (File Editor), entre otras.

Venta por correo Solicite catálogo gratuito

En resumen, si queremos identificar la falla de una PC, podemos hacer uso de los mensajes de error que el propio sistema nos ofrece a través de la rutina POST. Estos mensajes nos orientan para encontrar un dispositivo dañado, siempre y cuando éste forme parte de los elementos indispensables del sistema (por ejemplo, memoria, video y disco duro). Si además necesitamos datos sobre la configuración del sistema y la asignación de recursos, podemos hacer uso del programa de diagnóstico MSD de Microsoft, el cual viene incluido en el sistema operativo. Y si existe la sospecha de que está fallando uno de los dispositivos periféricos, entonces podemos recurrir un programa especializado que permita realizar pruebas a cada uno de ellos (impresora, ratón, monitor, joystick). El CheckIt Pro de TouchStone, es sólo un ejemplo de los variados programas de diagnóstico que encontraremos en el

Solicítelo sin compromiso a: Norte 2 No.4, Col. Hogares Mexicanos, Ecatepec de Morelos, Estado de México, C.P. 55040 Tels. 787-17-79 y 770-48-84, Fax 770-02-14. Correo electrónico: [email protected] Envíe todos sus datos: • Nombre completo • Ocupación • Domicilio • Colonia • Código postal • Población,delegación o municipio • Estado • Teléfono • Fax • Correo electrónico

mercado.

71

ELECTRONICA radio-gráfica

Abraham González 101 Col. Juárez, México, D.F. C.P. 06600 Tels. 535•09•50 y 535•09•98 Fax 705•27•98 ELECTRONICA radio-gráfica

REVISTAS DE ELECTRONICA Y COMPUTACION ELECTRONICA RADIO-GRAFICA SABER ELECTRONICA PC MAGAZINE EN ESPAÑOL PC COMPUTINGŁ Ł VIDEOCASSETTES DE CAPACITACION PARA TECNICOS Y ESTUDIANTES

Figura 1

PROYECTOS Y Laboratorio

CONSTRUCCION DE UN FRECUENCIMETRO Oscar Montoya Figueroa

Introducción

En el presente artículo mostramos una alternativa para la medición de frecuencia de los circuitos electrónicos; el presente circuito se basa en un diseño asíncrono en tecnología TTL, y puede ser adaptado para la medición de frecuencias más o menos elevadas, y también puede utilizarse como tacómetro llevando a cabo las adaptaciones correspondientes.

Todo técnico e ingeniero en electrónica sabe que hay señales cuyo comportamiento sigue patrones cíclicos; esto es, toda ella o alguna porción de la misma se repite una y otra vez al cabo de cierto tiempo, que pueden ser segundos, milisegundos o microsegundos. Por lo tanto, es posible medir cuántas veces se repite una señal en determinado lapso. Precisamente, denominamos “frecuencia de una señal electrónica”, al número de ciclos o veces que se repite una onda en el transcurso de un segundo, y su unidad de medida es el Hertz (en honor al físico alemán del mismo apellido, quien descubrió las ondas electromagnéticas). La medición de la frecuencia es una tarea muy importante en los trabajos de la electrónica, ya sea en el diseño de circuitos o en el servicio técnico; por ejemplo, llega a suceder que un oscilador que ha sido diseñado para producir un determinado valor de frecuencia de una señal base, después de un tiempo, y debido al desgaste de los componentes, proporciona una señal incorrecta. En tal caso, podemos encontrarnos con

73

ELECTRONICA radio-gráfica

síntomas que van desde una pequeña variación en el comportamiento del equipo, hasta bloques enteros que se desactivan o aparatos completamente inoperantes. El valor de frecuencia de un circuito sólo puede determinarse mediante la utilización de un osciloscopio o un frecuencímetro (figura 1), pero ambos instrumentos suelen ser costosos. Justamente, con el propósito brindarle al estudiante y al técnico de servicio una opción económica, pero completamente funcional, es que les presentamos el siguiente circuito, el cual es de fácil construcción y barato.

Operación de un circuito contador de frecuencia

de transformación para convertirla en una señal cuadrada (b), con los valores adecuados de voltaje; luego, esta señal será aplicada a los contadores en la entrada de reloj. Existe también una señal de tiempo base (c); cuando el valor de ésta es de uno, la señal de entrada aumenta libremente la cuenta de los circuitos contadores, es decir, durante el tiempo de señal en alto se toma una muestra de la señal a medir, así, la calidad de la medición depende en gran medida de la exactitud de la señal del tiempo base. En la figura 3 se muestra el diagrama a bloques del circuito del frecuencímetro, el cual está formado por un circuito de base de tiempo que genera la señal exacta de un segundo (con la que se habilita la cuenta de los contadores HAB-), la señal de reinicio de los contadores

A fin de señalar a grandes rasgos cómo es la operación de un circuito contador de frecuencia, diremos primeramente que la señal de entrada que se va a medir sirve como señal de reloj a un grupo de contadores que inician su conteo desde cero hasta el valor que puede alcanzar en un segundo de tiempo (el número de pulsos que se suceden durante un segundo es la frecuencia de la señal), el resultado de los conteos se almacenan en una memoria temporal y posteriormente son mostrados al usuario. En la figura 2 observamos una señal cuya frecuencia se va medir, pudiendo ser de cualquier forma (a). Se requiere entonces de un proceso

ELECTRONICA radio-gráfica

Señal a medir

(a)

Señal transformada

(b)

Número de pulsos que se producen en un segundo (frecuencia de onda) Señal de tiempo base

(c)

1 Segundo

Figura 2

74

Figura 3

Diagrama a bloques del circuito del frecuenciómetro

Figura 5

Circuito reloj de base de tiempo

+5 V

+5 V

HAB RST

base de Señal de entrada

8

Preset

Reloj de Contador

100KΩ P1

Display

Latch

HAB

Preset 50KΩ P2

tiempo CLK

Señal de entrada = Señal procesada Frecuencia

Procesamiento de la señal de entrada

7 6

NE555

pero con un voltaje apropiado para utilizarse en circuitos TTL.

2) Una señal de un pulso, presente al final de cada conteo para indicarle al latch en qué momento se debe abrir para almacenar el dato. 3) Una señal de reinicio de los contadores, después de que el dato se ha almacenado, para comenzar de nuevo la cuenta. Para que esta secuencia se lleve a cabo de manera sincronizada, sólo existen dos procedimientos de diseño: el primero de ellos -sugerido por los libros de texto sobre diseño de circuitos digitales- se realiza mediante el uso de circuitos sincronizados, y el segundo es el que a continuación proponemos y describimos. A partir de una señal base (a la que llamaremos “C”) que dividimos en frecuencia, obten-

Este circuito debe generar tres señales diferentes: 1) Un pulso de un segundo, necesario para controlar el tiempo en que el contador realiza el muestreo a la señal de entrada.

dremos una segunda señal: “B”. Luego, con la mitad de la frecuencia de C se divide en frecuencia la señal B, de tal forma que se obtenga una tercera señal a la que denominaremos “A”,

C

2

B

3

A

4

_ A Cuenta (HAB)

F=ABC

Latch enable

_ F=ABC

Reset

Cuenta 1 Seg.

75

Reinician contadores Almacena la cuenta

J

6

Q

Cp K

7

1/2 12

74LS73 _ 13 Q

5 10

J

2/2

9 Q

Cp K

(A)

11 (C)

14=+5V, T= Tierra

74LS73 _ 8 Q

(B)

_ (A)

2/6 3 4

Circuito de base de tiempo

1

3

1

Señal procesada

(RST, que se hace presente al final de la cuenta de un segundo) y la señal de habilitado para el latch (HAB), con la que se obliga a este último a almacenar el conteo actual de los contadores. El latch es una memoria intermedia que permite almacenar la cuenta al final de cada segundo de muestreo, así como de mostrar el valor a través del display, en tanto el contador inicia una nueva cuenta. También se incluye un circuito de procesamiento de la señal de entrada, el cual se encarga de convertir a ésta en un tren de pulsos cuadrados cuya frecuencia sea la de la señal original,

14 1

2 2.2µ

2 4 4

Figura 4

ELECTRONICA radio-gráfica

Material: 1 Potenciómetro lineal sin interruptor de 100 kilohms. 1 Preset de 50 Kilohms. 1 Capacitor electrolitico de 2.2 microfaradios a 25 V. 1 Circuito integrado 74LS73. 1 Circuito integrado 74LS14. 1 Circuito integrado 74LS11.

9 10 11 74LS14

_ (B)

1/6 1

2

4 5 6

AND

AND

(ABC)

_ (ABC)

Señal de cuenta

Latch enable

Reset coonter

7411 14=+5V, T= Tierra

con la mitad del valor de frecuencia de B. El diagrama de tiempo para estas tres señales se indica en la figura 4. Como señal de cuenta (HAB) se emplea el negado de la señal A (A), para obtener la señal que abra el latch; el conteo se ejecuta cuando las tres señales (A, B y C) están presentes (puestas a 1). Por lo tanto, la fórmula que permite generar esta función es F = ABC. Por último, para generar la señal de reinicio

Los flip-flops vienen incluidos dentro del mismo empaque del circuito integrado 74LS73, y están conectados como divisores de frecuencia para generar las señales B y A. En el diagrama mostrado en la figura 5, cada terminal de circuito lógico tiene asignado un número que indica cuál terminal le corresponde en el empaque del circuito integrado; esto facilita la tarea de ensamblado. Finalmente, para generar las señales A, ABC y ABC se utilizan, respectivamente, una com-

de cuenta, es necesario que A y C estén presentes y que B esté en cero. De ahí que la fórmula que permite generar esta función sea F = A BC. En la figura 5 se muestra el circuito que realiza las funciones antes descritas Para generar la señal C, disponemos de un oscilador en el circuito integrado NE555; todas las resistencias indicadas en los diagramas son de 1/4 watt. Con el ajuste de los presets (resistencias ajustables) P1 y P2, se controlan la frecuencia del oscilador y el ciclo de servicio; es decir, el tiempo del ancho del pulso de salida en la terminal 3. El ajuste de estos dos presets tiene que hacerse con ayuda de un osciloscopio, de modo que el valor del ciclo de servicio de la señal /A

puerta NOT (74LS14) y dos compuertas AND (74LS11).

El circuito que se muestra en la figura 6 está limitado a cuatro dígitos; o sea, sólo puede medir señales de hasta 9999 Hertz (aproximadamente 10 KHz). Sin embargo, puede ampliarse tanto como la frecuencia de corte de los contadores lo permita; para ello, consulte las hojas de datos del fabricante del circuito. Las ampliaciones de dígitos se deberán hacer hacia la parte superior del diagrama. La sección de contadores está conformada por

sea exactamente de un segundo, y que el ancho de los pulsos de ABC y A/BC sea lo más pequeño

cuatro circuitos 74LS90; se trata de contadores tipo BCD, que van conectados en cascada. Las

posible.

terminales MR de cada uno de ellos están conec-

ELECTRONICA radio-gráfica

Circuito contador, latch y display

76

Material: 1 C.I. 74LS68 4 C.I. 74LS90 21 C.I. 74LS373

4 C.I. 74LS47 4 Displays de 7 segmentos con ánodo común 4 Resistencias de 180 Ohms a 1/2 watt +5V

Reset counter _ (ABC)

+5V 5

2 MR

18

8

17

D6

06

9 Q1 12 Q0 1 CP1 14 CP0

14 13

D5

O5

D4

O4

Q3 Q2

6

MS

7 C4

20

11

3

O7

D7

180

+5V

+5V 1

3 19

6

16

2

15

1

12

7

4

5 16 g f e d c b a

D C B A

14 15 9 10 11 12 13

g f e d c b a

74LS47

74LS90 74LS373

10

8 +5V

L2 +5V 5

2

+5V 3

MR 3

11

8

8

7

9

4

12 1

3

Q3 Q2

6

Q1

MS

Q0

7

CP1

C3

180

CP0

D3

O3

D2

O2

D1 D0

O1 O0

9

6

6

2

5

1

2

7

4

5 16 g f e d c b a

D C B A

14

74LS90

LE

10

g f e d c b a

74LS47 11

10

14 15 9 10 11 12 13

8 +5V

+5V 5

2

20

MR 3

Q3 Q2

6

Q1

MS

11

18

8

17

D6

06

9

14 13

D5

O5

12 Q0 1 CP1 14 CP0

7 C2

O7

D7

O4

D4

3 19

6

D

16

2

C

15

1

B

12

7

4

74LS373

g f e d c b a

14 15 9 10 11 12 13

f e

Q3 Q2

1

Q1

3

C1

+5V 14

2 7408 Señal de 7 cuenta _ (A)

14 3

11

8

D3

O3

8

7

D2

O2

9

4

D1 D0

O1 O0

12 Q0 1 CP1

7

entran a una compuerta AND, la primera de ellas

de los contadores se almacena en L1 y L2; este

-que sirve como pulsos de reloj- está activa y hace entonces que el contador cuente, siempre y cuando la segunda esté presente. Puesto que la salida Q3 del contador C1 se conecta a la entrada de reloj CPo, cuando C1 llega a 9, C2 pasa de 0 a 1 (mostrando en el display un valor de 10); cuando C1 vuelve a llegar a 9, C2

ciclo se repite después de que los contadores hacen conteo de un segundo. La salida del latch que se encuentra en BCD tiene que descodificarse, para ser mostrada en displays de siete segmentos; para el efecto, se deben utilizar decodificadores de BCD a 7 segmentos (74LS47). O sea, hay que adquirir un dis-

pasa de 1 a 2 (mostrando entonces un valor de 20). Esta interdependencia sucede también de C2 a C3 y de C3 a C4. El valor que alcanzan los contadores durante un segundo de cuenta, es almacenado en los

play de siete segmentos del tipo ánodo común, y buscar sus características de asignación de patillas en manuales de reemplazo como los de las series ECG o SK.

latch L1 y L2 (74LS373); estos últimos pueden almacenar, de manera independiente, hasta ocho bits (es suficiente para los cuatro contadores, ya que cada uno es de cuatro bits). Las dos terminales de entrada de LE están conectadas a la mis-

Circuito de procesamiento de señal de entrada

d c

3

LE

74LS90 10

10

9

6

6

2

5

1

2

7

4

+ 2

4 -v

g f e d c b a

B A

R3 RF= 1KΩ R2=10KΩ R3=1KΩ R4=1KΩ

180 R4

5 16

D

VSAL = Vent (1 + R2 / R1)

R2

+5V

C

Material: 1 Circuito integrado LM741 1 Circuito integrado 74LS14 3 Circuitos integrados 74LS90 2 Llaves de cambios 1 polo 5 tiros 6 Resistencias de 1 Kilohm a 1/2 watt 1 Resistencia de 10 kilohms a 1/2 watt 1 interruptor 1 polo 1 tiro

6

741 -

Vamp

14

g

15 9

f e d c b a

10 11 12 13

R5

R6

R5=1KΩ R6=1KΩ R7=1KΩ

Vcc

Selector Vin

74LS14 2/6

74LS90

2 3 6

7 10

Señal 1

R7

Vcc

5

11 14 1

74LS47 11

Aunque el circuito para esta etapa podría llegar a ser complejo, nuestro interés es ofrecer una

+v

R1

b a

+5V

+5V 5

MS

señal a través de aquél. Cuando la señal LE pasa de uno a cero, el valor

Línea de entrada al amplificador para señales pequeñas

8

MR

6

y mediante la señal de cuenta que viene del circuito de base de tiempo; dado que ambas señales

g

L1

Señal de entrada

del circuito de base de tiempo para el Latch Enable 1 se hace transparente, permite el paso de la

74LS47

10

3

BC. La entrada de reloj del primer contador (C1) se controla mediante la señal de entrada a medir

5 16

A

74LS90

2

ma línea, para formar el Latch Enable (línea de activación del latch). Cuando la señal procedente

180

+5V

+5V 1

tadas en paralelo para formar la línea de reinicio a cero (reset), la cual se activa con la señal A/

12

1

74LS90

2 3 6

Señal 10

Vcc

5

11 14

7 10

5

11 14 12

1

74LS90

2 3 6

Señal 100

12

7 10 Señal 1000

8 Selector de frecuencia

Latch enable (ABC)

Figura 6

77

ELECTRONICA radio-gráfica

Señal procesada

ELECTRONICA radio-gráfica

Figura 7

78

Figura 8

Fuente de alimentación para el frecuenciómetro T1

~ E1

P1

Ent

+

Sal

(+)

CI1

~

GND C1

Material: 1 Clavija 1 Transformador 6 volts a 1 amper 2 Capacitores electrolíticos 1000 µfd a 25 V Regulador positivo LM7805 1 Puente rectificador de 1 amper

versión muy sencilla con la que se obtengan los mismos resultados. Si, por ejemplo, la señal que se pretende medir está dentro del rango de voltaje para circuitos TTL (aproximadamente 2.5 a 5.1 voltios), en la señal de entrada deberá colocarse un inversor 74LS14 tipo Schmitt, el cual tiene la característica de convertir una señal ruidosa o de alguna forma diferente (triangular, sinusoidal, etc.) en una señal de tipo cuadrada. La salida de este inversor se aplica directamente en la terminal 1 de la compuerta AND del contador C1. En la figura 7 tenemos una propuesta más completa del circuito de procesamiento de señal; usted puede adaptarla, según lo que requiera, pero para una aplicación sencilla este circuito puede ser omitido. El circuito cuenta con una entrada amplifica-

PROXIMO NUMERO

C2 (-)

Lista de partes

con a l r que ido Bús tribu dis tual su i hab

Mayo 1998

Fuente de alimentación La fuente de alimentación requerida para este circuito no deja de ser importante. Hemos elegido un circuito que entrega hasta 1 amperio de corriente directa, con un voltaje fijo de 5 voltios (figura 8). Todas las terminales marcadas como +5 voltios en los diagramas (especificadas como Vcc) deben conectarse en la terminal positiva de la fuente; las marcadas con el símbolo de tierra, se conectan a la terminal negativa de la misma. Para evitar el uso de una fuente de doble polaridad, el circuito amplificador también se conecta a estos voltajes, enviando la terminal marcada como -V hacia GND.

Probando el circuito Ciencia y novedades tecnológicas

• El mecanismo de magazine de 10 discos en

este proyecto vamos a realizar una prueba real, midiendo la frecuencia del oscilador de croma de un televisor o videograbadora, el cual, como sabemos, debe funcionar exactamente a 3,579,545 Hz (comúnmente identificada como 3.58 MHz); para ello, localice en un televisor o videograbadora el punto donde se origina esta señal, conecte la terminal de entrada y seleccione la posición de SEÑAL/1000; si el circuito está funcionando adecuadamente, el display debe

Perfil tecnológico • Memorias electrónicas

reproductores de CD’s • Videograbadoras con sistema de autodiagnóstico de fallas

Leyes, dispositivos y circuitos

Electrónica y computación

• Fundamentos físicos de la reproducción del sonido

• Internet como herramienta de apoyo al trabajo electrónico

Qué es y cómo funciona

Proyectos y laboratorio

• Del fonógrafo al DVD

• Fuente de alimentación regulada regulable

mostrar un valor de 3,579 o uno muy similar, que al momento de multiplicarse por 1,000 dará

Servicio técnico

llaves de cambio, para permitir el control del

Diagrama de equipo modular AIWA CZ-ZM2400

rango de operación del frecuencímetro.

como resultado 3.58 MHz.

dora formada por un circuito operacional LM741, necesaria para aquellas señales que carecen del valor de voltaje adecuado para activar los circuitos TTL, este circuito debe alimentarse mediante un voltaje de polarización bipolar, por lo que en caso de utilizarse deberá contar una fuente de este tipo. Cuenta también con el disparador Schmitt 74LS14, para dar la forma de onda cuadrada de la señal de entrada; finalmente, un grupo de tres contadores en configuración de divisores de frecuencia permite reducir el valor de frecuencia que será aplicado en la línea de señal de entrada. Estratégicamente se han colocado

79

Sólo para verificar el buen comportamiento de

ELECTRONICA radio-gráfica

• Ajustes electrónicos (modo de servicio) en televisores Panasonic

ELECTRONICA radio-gráfica

80