Download Electronica y Servicio N44-Componentes de audio

CONTENIDO
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Directora de comercialización
Isabel Orozco Cuautle
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Nueva tecnología de pilas recargables ......... 5
Buzón del fabricante
Curso básico de instalación de
autoéstereos Sony ....................................... 10
Sony Corp. of Panama
Leyes, dispositivos y circuitos
Acondicionamiento de señales
y transductores ............................................ 21
Alberto Franco Sánchez
Servicio técnico
El analizador de espectro gráfico ............. 31
Alvaro Vázquez Almazán
Cómo detectar fallas indicadas por el
código F61 en componentes de audio
Panasonic .................................................... 37
Armando Mata Domínguez
Ajustes de servo en equipos Aiwa ............ 44
Editor asociado
Lic. Eduardo Mondragón Muñoz
Alvaro Vázquez Almazán
Colaboradores en este número
Ing. Wilfrido González Bonilla
Prof. Armando Mata Domínguez
Ing. Alberto Franco Sánchez
Prof. Alvaro Vázquez Almazán
Ing. Javier Hernández Rivera
Fuente de alimentación de
televisores Zenith chasis GX
(segunda y última parte) ............................ 52
Diseño gráfico y pre-prensa digital
D.C.G. Norma C. Sandoval Rivero
([email protected])
Apoyo en figuras
D.G. Ana Gabriela Rodríguez López
Apoyo fotográfico
Rafael Morales Orozco y Julio Orozco Cuautle
Agencia de ventas
Lic. Cristina Godefroy Trejo
Electrónica y Servicio es una publicación editada por México Digital Comunicación, S.A. de C.V., Noviembre de 2001, Revista Mensual. Editor
Responsable: Felipe Orozco Cuautle. Número Certificado de Reserva de
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propiedad de sus respectivas compañías.
Estrictamente prohibida la reproducción total o parcial por cualquier medio, sea mecánico o electrónico.
El contenido técnico es responsabilidad de los autores.
Tiraje de esta edición: 11,000 ejemplares
No. 44, Noviembre de 2001
Javier Hernández Rivera
Medidor universal de
componentes Tic800 .................................. 59
Alberto Franco Sánchez
Amplificador de audio en
televisores Wega ......................................... 64
Alberto Franco Sánchez
Proyectos y laboratorios
Control de motor de pasos
para PIC 12C508 .......................................... 72
Wilfrido González Bonilla
Diagrama
DIAGRAMA DE MINICOMPONENTE
SANYO DC-D40
NUEVA TECNOLOGIA DE
PILAS RECARGABLES
Un ahorro que después cuesta
Para un fabricante de aparatos electrónicos, representa un gran ahorro realizar sus diseños para
que trabajen con pilas; así no es necesario instalar una fuente de poder. Y aunque este ahorro
también llega al consumidor, que entonces puede comprar aparatos cada vez más baratos, a la
larga los costos son mayores por los juegos de
pilas que continuamente debe estar adquiriendo. Y sobre todo en el caso de aparatos que deben usar pilas alcalinas (como los Discman y las
cámaras fotográficas) es notorio el gasto adicional.
Con el uso de pilas recargables, esta situación puede mitigarse al menos de manera parcial; sin embargo, esta tecnología presenta algunos problemas, como explicaremos enseguida.
Ventajas y desventajas de las tradicionales
pilas de níquel-cadmio (NiCd)
Prácticamente todas las pilas recargables que se
venden en la actualidad son del tipo NiCd, que si
bien poseen múltiples ventajas no dejan de tener inconvenientes. Por supuesto, la ventaja
principal es la posibilidad de usar el mismo jue-
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go de pilas una y otra vez, simplemente recargándolas entre un uso y el siguiente.
Las pilas de NiCd son considerablemente más
caras que sus equivalentes alcalinas; en promedio, una pila recargable cuesta entre 5 y 10 veces más que una pila alcalina del mismo tipo.
En condiciones normales, una pila recargable se
puede usar más de 500 veces; en cambio, las
pilas alcalinas se desechan una vez que consumen toda su carga; o sea que a pesar del gasto
grande que hace al principio, a la larga el usuario ahorra mucho dinero por preferir las pilas de
NiCd en vez de las tradicionales.
Entre los inconvenientes de esta tecnología,
resalta la lentitud con que se recargan las pilas;
por lo general, es necesario dejarlas en el cargador durante aproximadamente 6 a 8 horas para
que recuperen toda su carga; pero comienzan a
descargarse cuando son retiradas de su cargador; así que una vez cargadas, no es posible dejarlas sin usar, pues habría que volver a cargarlas.
Tampoco es posible que las pilas de NiCd estén todo el tiempo en el cargador hasta que se
necesiten, ya que pueden dañarse si se les aplica un exceso de carga; esto provoca que se reduzca su vida útil y, en el peor de los casos, que
exploten (con lo que se dañarían las pilas adyacentes y el propio cargador).
Por si fuera poco, las pilas de NiCd tienen un
inconveniente que es quizá todavía más grande: el “efecto de memoria”. Si las recargamos
para usarlas en un determinado aparato sin antes haberlas descargado por completo, una vez
que sean instaladas desarrollarán una especie
de “memoria”, que les indica que la última vez
que fueron usadas no se consumió toda su energía total; y, por lo tanto, proporcionarán únicamente la cantidad de carga empleada en aquella ocasión. Esto se traduce en pilas que se
descargan más rápido y que requieren recargas
más frecuentes. Y aunque para solucionar este
problema basta con descargar por completo las
pilas antes de volverlas a recargar, muchos usuarios no están conscientes de dicha situación; así
que para efectos prácticos, sus pilas cada vez
duran menos tiempo.
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A todo esto hay que añadir un hecho indiscutible: las pilas de NiCd son incapaces de proporcionar niveles de energía iguales a los de una
pila alcalina. Esto es fácilmente apreciable por
los fotógrafos, pues el flash electrónico es uno
de los dispositivos que con mayor rapidez consume la energía de las baterías. Mientras que un
juego de baterías alcalinas nuevas puede proporcionar alrededor de 100 destellos, un juego
recién cargado de pilas de NiCd difícilmente es
capaz de suministrar más de 50-60 destellos; de
ahí que los fotógrafos serios siempre deban portar dos juegos de pilas recargables, en vez del
único par de pilas alcalinas que normalmente
llevaban.
Steren presenta el PowerBank
Steren, la compañía mexicana líder en componentes electrónicos, ha empezado a comercializar en nuestro país un nuevo tipo de tecnología
de pilas recargables, conocida como baterías de
NiMH (híbrido de níquel-metal), las cuales ofrecen muchas ventajas frente a la tecnología común de NiCd; e incluso compiten favorablemente
con las alcalinas. Entre sus principales ventajas
tenemos:
• Capacidad de carga considerablemente mayor
que la de las pilas de NiCd, hasta en 50%. En
rendimiento energético, incluso pueden superar a las pilas alcalinas; una pila de NiMH haría
que el famoso “conejito” de los comerciales
funcionara durante más tiempo que el permitido por una pila alcalina convencional.
• Pueden proporcionar grandes flujos de corriente. Esto las hace ideales para aplicaciones de
alto consumo: motores, flashes electrónicos,
discman, etc.
• Como mantienen su carga durante más tiempo que las de NiCd, es posible cargarlas, extraerlas del cargador y, sin que haya una caída
significativa de carga, usarlas un par de días
después.
• Gracias a su circuitería especial, el cargador
PowerBank puede detectar en qué momento la
pila se ha cargado por completo; y cuando esto
sucede, corta el suministro de corriente –con
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lo cual el usuario puede dejarla en el cargador
por tiempo indefinido sin riesgo de daño. Si este
lapso se prolongara tanto que las pilas comenzaran a descargarse, el PowerBank detectaría
la situación y volvería a activar la corriente de
carga. Así, usted puede dejar sus pilas en el
cargador todo el tiempo que quiera, con la plena seguridad de que no explotarán o sufrirán
algún daño (como las de NiCd); y además, siempre estarán disponibles con carga completa.
• El singular diseño del PowerBank, permite cargar paquetes de dos pilas. Si usted no va a
emplear las cuatro en un momento dado, puede cargar sólo dos; esto le permite, por ejemplo, hacer que su equipo trabaje con un par de
pilas, mientras el otro par se carga; así, su equipo siempre estará en funcionamiento.
• Las características funcionales de las baterías
de NiMH, permiten recargarlas alrededor de
700-1000 veces. Esto implica un gran ahorro
de dinero a la larga, si consideramos que se
evita la necesidad de comprar de 700 a 1000
paquetes de pilas alcalinas.
• Dado que las pilas de NiMH no sufren el “efecto de memoria”, no es necesario descargarlas
por completo para que vuelvan a cargarse a
plena capacidad. Esto redunda en tiempos de
recarga más cortos, cuando no se ha utilizado
toda la energía anterior de la pila.
Veamos ahora algunos puntos comparativos que
le permitirán percatarse de la enorme ventaja
que implica la adquisición del PowerBank:
1. Su rasuradora funcionará por más de 205,000 minutos.
En condiciones normales, su rasuradora trabaja con dos baterías AA.
Alcalina
Estándar
Alcalina
Ultra
Alcalina
HiTech
Alcalina
Recargable
GP NiMH
130 AAHC
173.4
243
240
179.5 x 25
205.5 x 500
(Se especifica en minutos el periodo de uso).
2. Podrá obtener más fotografías con su cámara: 191,000 o más.
En condiciones normales, una cámara fotográfica funciona con dos
baterías AA
Alcalina
Estándar
Alcalina Ultra
Alcalina HiTech
Alcalina
Recargable
GP NiMH
130 AAHC
165
279
270
106 x 25
384 x 500
(Se especifica el número de fotografías tomadas con flash cada 15 segundos).
ELECTRONICA y servicio No. 44
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3. La música no deja de sonar, porque su reproductor de discos compactos
funcionará por más de 17,000 horas.
En condiciones normales, un discman funciona con 2 pilas AA.
Alcalina
Estándar
Alcalina Ultra
Alcalina
HiTech
Alcalina
Recargable
GP NiMH
130 AAHC
8.96
8.93
8.94
4.54 x 25
8.65 x 500
(Se especifican las horas de operació n).
4. Disfrutará de más diversión, ya que los carros a control remoto recorrerán hasta 950 Km.
En condiciones normales, un carro de control remoto utiliza 2 pilas AA.
Alcalina
Estándar
Alcalina Ultra
Alcalina
HiTech
Alcalina
Recargable
GP NiMH
130 AAHC
658
708
668
229 x 25
977 x 500
(Se especifican los metros recorridos).
Diversas investigaciones han demostrado que
las pilas de NiMH son superiores a las alcalinas
de ciclo único.
• Repita el último paso, para que siempre tenga
cuatro baterías cargadas y listas para su uso
inmediato.
Modo de operación
Conclusiones
• Conecte su PowerBank a la toma de 110 VCA.
• Coloque sus cuatro baterías. La primera carga
es de aproximadamente 16 horas.
• Retire las baterías cargadas, y coloque las cuatro que están descargadas.
Como ha podido ver, las ventajas de las pilas de
NiMH las hacen una alternativa extremadamente atractiva para quienes hacen un consumo
mediano o alto de pilas. Para mayores informes,
favor de contactarse con su representante Steren
más cercano.
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ELECTRONICA y servicio No. 44
CURSO BASICO DE
INSTALACION DE
AUTOESTEREOS SONY
Tercera de cuatro partes
Colaboración de Sony Corp. of Panama
El presente curso de instalación de
autoestéreos, fue elaborado en Japón
con el propósito de capacitar a los
especialistas de la red mundial de
Sony, en las cuestiones técnicas
relacionadas con el montaje de estos
equipos. Es por ello que se
consideran temas como la acústica
de los vehículos a motor, los
procesos mecánicos y eléctricos de la
instalación, el montaje del sistema
multi-canal, medidas para reducir el
ruido eléctrico, etc. Sin duda, es un
trabajo muy completo y de gran
utilidad para quien se dedica a este
tipo de servicios. La versión en
español ha sido elaborada por el
Departamento de Ingeniería de Sony
Corp. of Panama, y entregada a
“Electrónica y Servicio” para su
publicación.
10
Consumo corriente de las bocinas XES
Con un sistema de cuatro vías, formado por XESP1, X1, T1, M1x4, M3x1 y C1:
a) Cuando se encuentra en estado de espera
(idle), con volumen mínimo y un voltaje de
13V (durante el funcionamiento del reproductor de CD): 12.7A.
b) En reproducción musical (cuando el sonido
proviene del reproductor CD) y con un voltaje
de 13V: 14 a 16A (máximo 20A).
Cómo suministrar potencia para demostraciones y otras ocasiones especiales
Asegúrese que la batería (ya sea la que originalmente traía el vehículo o la que sea colocada
sólo para la demostración) mantenga un nivel
de voltaje con capacidad cercana a 30A.
Fije en 14.5V el voltaje suministrado por la
fuente, y el limitador de corriente en una corriente que equivalga a una décima parte de la capa-
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cidad de la batería (+16A). En el caso de una
batería 55AH, por ejemplo, posicione para 21.5A
(55 x 1/10 +16A); y entonces, fije el voltaje en
14.5V.
SECCION 4. CONSIDERACIONES
RELACIONADAS CON EL RUIDO
EN EL CARRO
Medidas para reducir el ruido en el carro
Acerca del ruido en el carro
El ruido que se oye en el carro proviene de varias fuentes, entre las cuales se incluye la circuitería eléctrica (por ejemplo, el sistema de ignición y el alternador). Y otros ruidos aparecen
durante la marcha.
El ruido cubre un amplio rango de frecuencia, proviene de muchas fuentes y se produce
bajo una gran variedad de condiciones.
El ruido más prominente proviene del sistema de ignición: la bobina de ignición, el distribuidor y el cable que los enlaza.
Para producir las descargas de chispa de 10 a
20 KV, se requiere de pulsaciones de corriente
extremadamente pronunciadas. Las características de transición dependen de factores que
afectan la circuitería eléctrica, entre las que están, por supuesto, el tamaño del motor, las revoluciones por minuto, la secuencia de encendido de la ignición, el tipo de composición del
aire, y la presión del aire y la humedad; también
influye la temperatura de la bujía (que produce
chispas), el tipo y la separación de sus contactos, el material con que éstos se fabrican y qué
tan sucios se encuentran.
Como las pulsaciones ya mencionadas son
muy altas, cubren un amplio rango de frecuencias. Y en vista de que esto causa que los cables
de alto voltaje actúen como antenas y emitan
flujo electromagnético, sobra decir que tal hecho afectará no solamente otra circuitería eléctrica sino también la bomba de la línea de fuel,
la transmisión y la carrocería del carro,
excitándolas de acuerdo con sus constantes eléctricas y haciendo que transmitan hacia el exterior (o sea, que actúen como antenas).
ELECTRONICA y servicio No. 44
Consecuentemente, a diferencia de los ruidos
producidos por cortas longitudes de onda media
o corta, los ruidos significativos más corrientes
son aquellos producidos por longitudes de onda
muy cortas. Esto ocurre porque las dimensiones
de la lámina metálica y el alambrado en los carros son similares a dichas longitudes de onda,
lo cual aumenta su efectividad como antenas.
Las ondas de radio que llevan ruido y se producen en esta forma, pueden aparecer en longitudes de onda muy cortas pero también interferir en el comportamiento del aparato receptor.
Cuando estas ondas se combinan con armónicos locales, causan ruido de entrecruzamiento
de frecuencias y fácilmente pueden manifestarse como un ruido degradante de recepción en la
banda MW y a frecuencias intermedias. Por lo
tanto, las medidas para combatir el ruido en la
banda VHF son aún más críticas que las que se
usan para luchar contra el ruido en la banda MW.
En realidad, muchas medidas efectivas para
reducir el ruido no pueden explicarse simplemente en términos de ruido en la banda MW. También tienen que ver con ello acciones tales como
colocar una bobina de choque en el circuito de
antena (las pulsaciones de alta frecuencia en la
circuitería de suministro de potencia se deben
al ruido de longitud de onda ultra corta), mejorar las uniones en los contactos del chasis o hacer la línea de tierra tan corta como sea posible,
que son muy similares.
El ruido aparece cuando el carro, al estar en
movimiento, crea una carga eléctrica en la que
se incluye la operación del alternador, del motor del limpiador del parabrisas, del calentador,
del acondicionador de aire, del regulador, del
medidor de calor, de la luz direccional y del
claxon, así como el arrastre entre las llantas y la
vía y la fricción del freno. El ruido se produce
también por descargas eléctricas, fricción entre
contactos, vibraciones en las conexiones, etc.
Además, como los automóviles usan
alternadores para generar electricidad, inevitablemente surgen picos de corriente de transferencia cuando la corriente AC trifásica pasa a
través de los diodos del rectificador. Esos picos
son conducidos a través de amarres hacia la
11
fuente de potencia del amplificador, en donde
se convierten en ruido.
Recientes avances en el control del comportamiento de los componentes del automotor (tales como obtener una respuesta de frecuencia
más amplia) han hecho que el ruido sea todavía
más perceptible. Esto es particularmente cierto
en componentes tales como los reproductores
de discos compactos y de DAT, cuyos bajos niveles de ruido residual contribuyen a que cualquier ruido externo se note más.
Puntos clave relacionados con el trabajo
1. Puntos clave generales
a) Cuando se retiran los asientos y otras partes
del vehículo, debe tenerse cuidado para no
rayar otros objetos.
b) Para no ensuciar los asientos y otras partes del
vehículo, asegúrese que los tapetes y demás
cubiertas que use no estén sucios o aceitosos.
c) Procure usar ropa que carezca de botones,
hebillas u otras piezas similares que queden
expuestas.
d) Despójese de su reloj de pulso, mientras esté
buscando cosas detrás del panel de instrumentos. Si el extensible de su reloj es metálico, puede provocar cortocircuitos y hasta incendios en una terminal. Se sabe de casos en
que esto ha sucedido.
e) Mientras esté trabajando dentro del carro, no
use zapatos sucios.
f) Sea cuidadoso al instalar o retirar la unidad
reproductora de audio, para no rayar la consola.
2. Puntos clave relacionados con el vehículo
a) Antes de empezar, ponga la palanca de cambios en NEUTRO, detenga el motor y aplique
el freno de emergencia. Los carros con transmisión automática deben dejarse en “estacionamiento”.
b) Antes de que empiece a verificar si hay ruido
y de dónde proviene, asegúrese que la etapa
del motor esté cerrada, que la palanca de cambios esté en NEUTRO y que su pie esté en el
embrague. Si arranca el motor con la tapa
abierta, ocasionará que los resultados de la
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prueba sean erróneos; incluso puede llegar a
herir a alguno de sus compañeros de trabajo,
cuando por ejemplo el ventilador empiece a
girar repentinamente. Bajo ninguna circunstancia acelere el motor; si lo hace, incomodará a la gente que esté a su alrededor y causará errores al momento de realizar pruebas
de ruido. Recuerde que el ruido del alternador y la ignición son muy fuertes (alrededor
de 3,000 rpm).
c) Deposite en una caja todos los tornillos y
arandelas retirados, para no perderlos. Y una
vez terminada la prueba, asegúrese que todos queden instalados en su respectiva posición original y correctamente apretados. No
es posible que “le sobren piezas”; así que asegúrese de colocar cada una en el sitio que le
corresponde.
d) Verifique el sistema eléctrico del carro, cuando haya terminado la prueba: luces principales (normales, claras, de paso), claxon, limpiadores del parabrisas y fluido del limpiador,
luces de freno, luces traseras, iluminación de
la placa de licencia, quita-niebla de la ventana, calentador, acondicionador de aire, espejos eléctricos, luces de advertencia, luces de
estacionamiento, asientos eléctricos, etc.
3. Puntos clave relacionados con el suministro de potencia para los componentes del
automotor
La potencia para los componentes del automotor siempre debería obtenerse del circuito accesorio que normalmente se emplea para la radio,
el calentador, etc.; y la conexión debería estar
complementada con un fusible. Cuando es así, a
pesar de que uno de los componentes de audio
cause que el fusible sea quemado, la operabilidad
del carro no se verá afectada.
Si –por ejemplo– la potencia para los componentes de audio fuese obtenida del sistema de
ignición y esto causara que su propio fusible se
quemara, el motor se pararía; a su vez, esto interrumpiría la potencia suministrada al sistema
de dirección y al freno de potencia (con los que
muchos carros actuales están equipados). Siempre que el motor deja de trabajar súbitamente,
se vuelve más difícil girar la dirección y el freno
ELECTRONICA y servicio No. 44
no puede ser accionado. Y por lógica, esto puede provocar un serio accidente; sobre todo cuando ocurre por ejemplo en una curva o en un camino cuesta abajo.
Igualmente peligroso resultaría obtener de la
circuitería del limpiador de parabrisas la potencia necesaria para los componentes de audio.
Imagine usted qué pasaría si los limpiadores
dejaran de funcionar a causa de la lluvia. Por lo
tanto, dicha alimentación siempre debe provenir del circuito accesorio y la conexión debe estar equipada con un fusible.
4. Puntos clave relacionados con la verificación de los niveles de ruido
a) Verifique el nivel de ruido cuando el control
de volumen de la unidad está posicionando
en MIN (mínimo) y cuando está posicionado
en MAX (máximo).
b) Si el ruido aumenta a medida que se eleva el
volumen, habrá que determinar el nivel en que
se vuelve insoportable y poner en práctica
medidas apropiadas para contrarrestarlo.
Por ejemplo, suponga que hay ruido durante
la recepción de FM. Aunque el sonido no es
incómodo cuando la señal es fuerte, se vuelve un problema cuando ella se debilita. En
este caso, pese a que se reduzca el ruido producido por el carro, el problema no será resuelto.
Use audífonos cuando verifique el ruido. Así
será más fácil y precisa la acción de oír el ruido menos prominente; qué hacer con respecto a éste, es una cuestión aparte.
5. Puntos clave relacionados con las partes destinadas a reducir el ruido
a) Asegúrese de conectar los cables de conducción rojos del XA-50 y XA-55 a la unidad, y
los conductores naranja al suministro de potencia del carro. Conectarlos en otra forma,
hará que se reduzca la efectividad de la operación y que aumente el ruido.
b) Otras veces, resulta más efectivo no conectar
el cable de tierra a la tierra del chasis.
c) Y aunque hay cierta libertad para elegir la corriente que usarán los componentes de audio,
es preciso tener mucho cuidado.
ELECTRONICA y servicio No. 44
Conexiones del suministro de potencia para
estéreos y sistemas de audio de carro
1. Salida de baja potencia (salida hasta aproximadamente 30W x 4 desde el amplificador de
la unidad o desde un amplificador de potencia de salida pequeña)
Los fabricantes de autos, tanto japoneses
como de otros países, usan fuentes de poder
y conectores estándar para sus propios radios
y bocinas, respectivamente. Por su parte, los
fabricantes de estéreos de carro venden
conectores diseñados específicamente para
ciertos modelos de automóviles japoneses.
Sin embargo, como esos conectores y demás
accesorios pueden variar de un año a otro aun
siendo para un mismo fabricante de automóviles, es fundamental especificar la marca y el
modelo del vehículo para el cual se necesitan.
Si se usan conectores compatibles, los alambres de la bocina del carro pueden usarse tal
como vienen. Esto permite ahorrar tiempo y
esfuerzo en la instalación de la misma. Observe que los contactos para los conductores
de control de la antena automática y el cable
de entrada del amplificador de la misma se
incluyen también en el conector.
2. Salida de alta potencia (sistemas que incorporan amplificadores de salida de potencia
media separados -salida media hasta cerca
de 200W)
Generalmente, la potencia para este tipo de
sistemas se obtiene de la batería. Esto tiene
las siguientes ventajas:
a) El ruido que hay en esta fuente es inferior al
de cualquier otra parte, en el alambrado de
suministro de la potencia del carro.
b) El voltaje que hay en esta fuente es más estable que el de cualquier otra parte, en el alambrado de suministro de potencia del carro.
c) El alambrado para el equipo de audio puede
conservarse completamente separado del
propio alambrado del carro. Cuando se procede de esta manera, el equipo de audio resulta menos afectado por la interferencia que
viene desde el sistema eléctrico del vehículo.
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Sin embargo, deben observarse las siguientes reglas:
• Cerca de la batería, instale un fusible de capacidad apropiada para el consumo total de corriente del sistema. Este es un punto extremadamente importante.
• No conecte el cable de suministro de potencia
negativo (tierra) a la terminal negativa de la
batería. Las líneas de tierra para todos los componentes del sistema deberían conectarse a líneas de tierra comunes, las cuales, a su vez,
tendrían que estar conectadas al chasis. Normalmente, el equipo de audio de cualquier carro tiende a generar ruido si el conductor de
suministro de potencia negativo se conecta a la
terminal negativa de la batería. Este ruido no
se puede eliminar con facilidad, y es particularmente agudo en unidades que combinan una
radio y un reproductor de audiocasetes.
• Si se requiere de un suministro de potencia accesorio adicional, no debería conectarse directamente a la batería (siempre encendido) sino
que debería conectarse vía relevo. Sin embargo, todo el suministro de potencia se obtiene
de la batería. El relevo debería ser controlado
por el suministro de potencia accesoria, cuyos
conectores están localizados en el conector
normal de radio.
La potencia para todos los elementos relacionados con el sistema de sonido e instalados en
el tablero de instrumentos, debería obtenerse
de la batería. De otra forma, hay peligro de que
se genere ruido no deseado.
3. Salida de potencia muy alta (sistemas con salida de potencia de 300 W o más)
En casos como éste, es necesario verificar si
la salida del alternador es capaz de soportar
el consumo de corriente del sistema. Muchos
alternadores de corriente entregan alrededor
de 60A. durante operación normal. Y generalmente, la salida cae por debajo de este nivel cuando la temperatura se eleva. Si las luces principales están encendidas de noche
junto con el acondicionador de aire o el quita-niebla y las revoluciones por minuto del
motor (velocidad rotacional del generador) no
están en el rango amplio, no habrá suficiente
potencia para operar el sistema de audio en
todo su nivel. Esto causa un drenaje en la
batería.
En casos como éste, tendrá que instalarse una
batería exclusiva para el sistema de audio; entonces debe usarse un aislador para conservar independientes las dos baterías entre sí.
Tan sólo con alambrar las dos baterías en
paralelo, aparecerá el efecto de acortamien-
Figura 28
Cable básico para el suministro
de potencia de los amplificadores
Alternador (generador)
Si es posible, reemplácelo por otro de suficiente capacidad
Terminal de salida del alternador
* Aislador de la batería (debe ser el adecuado para la
corriente de carga que la batería va a usar)
Estos cables deben
manejar un flujo de
corriente superior a
60A. Asegúrese que
el cable pueda
manejar tal carga.
Fusible
+
-
Cargas
Batería de carro
14
+
-
Hacia
la fuente
del audio
Batería del audio
(instalada en el baúl)
ELECTRONICA y servicio No. 44
Tabla 1
Voltaje de la batería
(cuando es normal)
1. Cuando el motor se apaga (nota 1): 10V – 16V JASO (Japón) 10V–16V SAE (USA) 9V–16V
2. Voltaje cuando el motor ha arrancado: (nota 2): JASO 6V–8V(-25grados C) SAE 4.5–6V (-40º
C)
3. Voltaje después que el motor ha arrancado: 16V a regulador de tipo contacto, 14.5V a ICs
(nota 3).
4. Sobrevoltaje
Voltaje anormal
Arranque de cable del saltador JASO: 24V, prueba por 4 minutos; SAE: prueba por 5 min.
Falla del regulador: 18V (siempre que la batería esté desconectada).
2. Polaridad contraria: terminales de la batería conectadas al contrario. JASO: 13V, 1 minuto,
SAE: 12V.
3. Voltaje transitorio
a)Sobretensión por efecto de amortiguamiento de carga (nota 4) JASO: 70V, 400ms SAE: 122V,
188ms
b) Sobretensión en la ignición (bobina) – SAE: 75V, 90 micro-seg. 80V, cerca de varias docenas
de ms.
c) Sobretensión cuando el interruptor de ignición está apagado.
d) Decaimiento de campo del alternador: - JASO: 80V, 140ms, SAE: 90V, 83 micro seg.
También, sobretensión en la bobina de magneto iniciadora y válvula del solenoide.
Electromagnetismo
Ruido eléctrico
Fuertes campos eléctricos: Cuando un carro con una unidad de radio móvil pasa por un área
donde se transmiten señales de radio, la influencia de la banda de frecuencia que afecta a los
componentes electrónicos del automotor se vuelve más crítica a medida que la longitud de onda
se acorta y las frecuencias por encima de 30 Mhz las afectan.
El sistema de ignición, el regulador, el alternador, el claxon, el motor “flasher” y el microcomputador
generan chispas eléctricas cuando la corriente se enciende y se apaga: rizos (sobretensiones)
en el suministro de potencia y corriente de alta frecuencia que tiene que ver mucho con el ruido
eléctrico.
Nota 1
9 voltios, cuando la carga pesada que se aplica bajo condiciones de inactividad y la descarga de batería se toman en cuenta.
Normalmente, 9 a 10V es el peor valor posible cuando el voltaje final de descarga bajo condiciones normales de uso de
batería y el voltaje con que puede arrancar el motor se toman en cuenta (usualmente 13V).
Considerando que muchos de los conductores instalados dentro del carro están a distancias superiores a 5 metros de
longitud, puede ocurrir una caída de voltaje de 1V o más.
Nota 2
En el caso de un carro de pasajeros potenciado a diesel, el voltaje cae a aproximadamente 4V cuando el motor se arranca
en áreas frías.
Nota 3
Los circuitos integrados (ICs) tienen mejor respuesta que las partes mecánicas (partes con contactos).
Nota 4
Esto resulta de la desconexión o fallas de contacto de una terminal de batería: la corriente de campo del alternador se corta,
y la energía acumulada en la bobina de campo genera una sobretensión negativa que se aplica a la línea de potencia.
Montada en voltaje pico de carro de 80V, el tiempo de sostenimiento es de varios ms.
to del tiempo de vida útil de la batería que
tenga la carga máxima (lo cual es muy peligroso). Como las baterías tienen baja impedancia y no son exactamente iguales, no deben conectarse en paralelo.
La solución ideal es reemplazar el alternador
por otro de suficiente capacidad de suminis-
ELECTRONICA y servicio No. 44
tro, para acondicionar el consumo de corriente del sistema de audio (figura 28).
Tenga en mente que el conocimiento básico
requerido para realizar las alteraciones recién
mencionadas incluye una comprensión de la
forma en que debe tratarse el ruido. Antes de
proceder, las secciones relacionadas con el
tema deben ser bien comprendidas.
15
Figura 29
Motor
• Control electrónico del sistema de encendido
• Sistema electrónico de inyección de gasolina
• Control electrónico del carburador
• Sistema dual de entrada de aire
• Sistema de control de tiempo del encendido
• Sistema de control de la emisión
• Regulador de voltaje
• Encendido
• Sistema de control de temperatura del escape
• Sistema de arranque automático
Frente
• Control de farolas
• Parabrisas de la farola
• Limpiafarolas
• Sistema de radar para
aviso de colisión
Panel de instrumentos
• Limpiabrisas intermitente
• Indicador de control de luces esternas
(farolas-cocuyos, etc.)
• Tacómetro
• Velocímetro
• Reloj de cuarzo
• Indicador de control de funciones computarizado
• Unidad de control de tiempo
• Sintonizador de luz
• Monitor de control (de parte frontal, baúl,
puertas, velocidad, etc)
Parte trasera
• Lámpara trasera y de freno
• Antena automática
• Sonar trasero
Sistema de manejo
• Sistema antideslizante
• Monitor de control de presión en las llantas
• Sistema de mantenimiento horizontal
• Control de marcha
Debido a la baja impedancia de la batería, un
corto accidental puede ocasionar fácilmente
humo o fuego. Si va a usar filtro para ruido,
asegúrese de que sea adecuado para el consumo de corriente del sistema de audio. Un
filtro de ruido con insuficiente capacidad (el
funcionamiento del sistema procesador de
ruido que usa componentes donde existen
bobinas, cae cuando se aplica corriente en
exceso) podría calentarse o empezar a humear.
Se estima que la vida útil de una batería de
automóvil es de aproximadamente un año,
cuando de ella se obtiene la alimentación para
un sistema de alta potencia. Lo mejor es que
éste sea alimentado por una batería exclusivamente instalada para tal efecto.
Los aisladores de la batería son vendidos
como accesorios.
Ambiente eléctrico para componentes
de automotores
Las partes eléctricas de cualquier automóvil deben operar normalmente aun ante condiciones
como las que se describen en la tabla 1, y no
desarrollar defectos críticos. Entre dichas condiciones, también se ha considerado la carga
16
Interior
• Aire acondicionado automático
• Ventilación automática
• Sistema de audio
• Asientos eléctricos
• Lámpara de cortesía
• Cojín de aire de protección
• Correa de seguridad
• Teléfono
Puertas
• Seguros eléctricos
• Ventanas eléctricas
• Sistema de cerraduras del vehículo
pesada mientras el automóvil está encendido
pero no en marcha.
Compartimientos eléctricos del automóvil
En la figura 29 se muestra los compartimientos
eléctricos del automóvil. Y en la figura 30 fuentes de ruido y rutas de propagación de interferencias.
Suministro de potencia de carro
1. Relación entre la batería y el generador del
carro
Como un motor no puede arrancar a menos
que se suministre potencia desde una fuente
externa, cada tipo de motor se arranca por medio de un motor de auto-arranque u otra fuente. En los carros normales, una corriente de
arranque de cerca de 300A, suministrada por
la batería, se requiere por un corto periodo.
Una vez que el motor arranca, la potencia del
carro es suministrada por el generador. Y durante el día, éste produce suficiente potencia
para que la batería sea recargada.
Durante la noche, la batería alimenta las luces. En tanto, el acondicionador de aire provee potencia suplementaria. Y la potencia desarrollada por el generador no es suficiente,
ELECTRONICA y servicio No. 44
cuando por ejemplo en una esquina se está esperando a que la luz del semáforo sea verde.
2. Suministro ideal de potencia para componentes electrónicos del automotor (figura 31)
En términos de lo que se muestra en la figura
31, el nivel de ruido más alto está en C; luego
le sigue el nivel de ruido del punto B, y finalmente el del punto en A. O sea, C es mayor
que B, y B es mayor que A.
Lo mismo sucede en el caso de los niveles de
ruido de la línea de tierra. Entonces, C es
mayor que B, y B es mayor que A). Cuando la
carga bajo B es una unidad de sistema de ignición, ésta generará de tal manera un ruido
de ignición, que los niveles de ruido estarán
en el orden de D mayor que B, y B mayor que
A. Si en el punto C se suministra potencia a
un motor de calentador, una gran parte de
ruido será generada aquí pues el ruido de escobilla generado en dicho motor se superpone al ruido de ignición.
Además de esto, los alambres eléctricos del
carro se extienden por un largo camino desde la batería. Y como son relativamente delgados, tienden a aumentar los cambios en el
voltaje a causa de fluctuaciones en la carga.
En vista de esos puntos, puede decirse, en
conclusión, que la terminal positiva de la batería es el sitio ideal de un carro para obtener
la potencia de +12V que alimenta a los componentes electrónicos del automotor. Y aquí,
ideal significa mínimo ruido y mínimas fluctuaciones de voltaje.
En el caso de los sistemas de automotor actualmente disponibles, el conector negativo
se conecta al chasis; pero la alimentación de
este conector no puede obtenerse de la ter-
Figura 30
(Mal funcionamiento del
controlador)
(Mal funcionamiento)
Radio
estéreo
Sensor de datos
(Motor)
Generador
Controlador
eléctronico
del motor
Reloj
Ruido del
encendido
Encendedor
Reloj de alta
frecuencia
Regulador
+
Transferencia
de sobretensión
Ruido de
switching
-
Batería
Teléfono
automático
Reloj
(introducción de ruido)
(introducción de ruido)
(Mal funcionamiento)
Reloj de alta
frecuencia
Motor de los
limpiabrisas
Ruido
del motor
Motores de
ventanas eléctricas
Ruido
del motor
Convertidor DC-DC
para el tablero de
información
Ruido de
switching
Varios relays
Ruido de
switching
Radio-móvil
transmisor
Radio
emisión
Guía para los símbolos
Suministro de
energía o equipo
de señal
Ruta de
propagación
de ruido
Tipo de
interferencia
Acondicionador de aire Reloj
automático equipado
Microcon microprocesador
procesador
(Mal funcionamiento del microprocesador)
Control de tiempo
Semáforos
Pulsos de alta
frecuencia
(Mal funcionamiento)
Reloj de alta frecuencia
Fuente del ruido
ELECTRONICA y servicio No. 44
17
Figura 31
Fusible
B
A varios equipos
(radio, estéreo, etc.)
Interruptor de
encendido
A
A'
Ruido al máximo
(fuente de generación)
C
(Guía de símbolos)
Unidad del
sistema
de encendido
B'
minal negativa de la batería. Esto se debe a
que el ruido tiende a generarse fácilmente
cuando se conectan a tierra múltiples puntos. Con estéreos de carro, entre otras unidades reproductoras de audio, la carrocería se
usa normalmente como la terminal negativa.
Un punto que debe tenerse en cuenta cuando
se obtiene potencia positiva de la batería, es
que la capacidad de corriente del fusible debe
ser suficiente para manejar la carga que se le
va a conectar.
3. Precauciones relacionadas con el suministro
de potencia para los componentes electrónicos del automotor
En el apartado 2, se dijo que el mejor sitio del
carro para obtener potencia es la batería. Sin
embargo, es práctica común suministrar potencia a las unidades de baja corriente desde
una caja de fusibles.
Considerando la posibilidad de que el equipo
cause que un fusible sea quemado, un aspecto que debe tomarse en cuenta cuando se suministra potencia, es que ésta sea proporcionada desde aquellas terminales internas de
la caja de fusible que no interfieran con la
conducción del carro. Entre dichas terminales, están las del radio, las del calentador o
las del acondicionador de aire. El motor se
parará, en caso de que la potencia se suministre desde el sistema de ignición; entonces,
18
Motor del
calentador
(cuerpo)
Ruido
Carga
Carga
D
Ruido al máximo
(fuente de generación)
Generador
C
Ruido al
mínimo
C'
Ruido
por error, el cliente insertará un fusible con
un amperaje más alto, en su afán de reemplazar el fusible quemado de la unidad y solucionar el problema; pero en vez de esto, causará que el fusible del vehículo se queme.
Esto significa que como toda la potencia para
la dirección y para el cilindro maestro del freno es entregada corrientemente por el motor, la rueda de dirección se tornará rígida y
los frenos se volverán mucho menos efectivos. Y naturalmente, esta situación puede propiciar un serio accidente; sobre todo si ocurre cuando se conduce montaña abajo, sobre
una vía con muchas curvas. De manera similar, el conductor y el vehículo estarían expuestos a gran peligro si se permitiera que la potencia fuese tomada desde el sistema del
limpiador de parabrisas.
Por las razones recién señaladas, la potencia
para el estéreo del carro DEBE obtenerse de
uno de los fusibles de la caja de los mismos
de la terminal del circuito ACC; y considerando el riesgo de que el fusible se queme, DEBE
proveerse desde terminales que no interfieran de ninguna manera con la conducción del
vehículo.
En las tablas 2 y 3 se muestran las características y descripción de diferentes tipos de ruido.
ELECTRONICA y servicio No. 44
ELECTRONICA y servicio No. 44
Sonidos de crujidos o
golpeteo continuo cuando el
motor está en mínimo.
* Ruido continuo sincronizado
con la rata de r.p.m. del motor
(notable hasta cerca de 2.000
r.p.m.)
* Sonido “ ruu ruu ruu ruu”
de paso bajo cuando el motor
está mínimo (notable hasta
cerca de 2.000 r.p.m.)
* Cambia a un sonido de
relincho a medida que la
velocidad del motor aumenta,
sincronizado con la rata de
r.p.m del motor.
*Ruidos irregulares producidos
cuando se presiona o se
suelta el acelerador.
* Los ruidos pueden ser de
naturaleza similar bien a
crujido o golpeteo.
(1) Estática que acompaña al
funcionamiento del motor.
(Solamente ocurre con
motores de inyección).
◆ Alternador
X Regulador
X Ruido de
la bomba
electromagnética
Síntomas
◆ Ruido de
ignición
Tipo de
ruido
Fuente y causa del ruido
Radiación desde la escobilla, ruido
del motor de la bomba de comb.
* Causados por chispas cuando el
relay hace contacto con el regulador
de voltaje abierto o cerrado.
* La radiación desde la fuente va al
suministro de potencia.
* Los surgimientos de transmisió n
desde la etapa de rectificador del
alternador se introducen en el
suministro de potencia.
* Se está radiando ruido de alta
frecuencia causado por los
elementos de arriba.
* Ruido desde descarga elé ctrica
dada por bujías de chispa.
* Pulsaciones desde el lado
primario de la bobina de ignición se
introducen en el suministro de
potencia (arné s).
* Radiación secundaria desde las
dos fuentes de arriba.
(♦) Es digno de atención o muy propenso a ocurrir.
(∑) No es tan importante como ♦, pero molesto una vez advertido.
(x) Gradualmente es el menos importante.
Generado sólo
cuando el
motor está
funcionando
Generado sólo
cuando el
motor está
funcionando
Condiciones
Como en el motor de inyección de comb la bomba de comb opera
solamente cuando el motor está funcionando, este tipo de ruido se
confunde fácilmente con el ruido de ignición. El sonido de los dos es
bien similar. Ocurre dos a tres segundos después del inicio de la
ignición, y luego desaparece. (El ruido desaparece una vez que se
eleva la presión de comb).
* Las chispas no se producen por reguladores (IC) de estado sólido.
* El ruido puede producirse unos segundos despué s que el motor
funciona.
* El ruido es muy notorio.
* Este ruido no se produce si el motor no está funcionando. (Ocurre
únicamente cuando el alternador está operando).
* Es notable el ruido de frecuencia baja entre 800 y 3000 Hz a
ciertas velocidades del motor. Se vuelve particularmente notable
alrededor de 2.000 r.p.m. Confirme con las luces principales en luz
alta.
* Observe que los diodos (seis en total) en los alternadores de los
carros más antiguos están o bien abiertos o en corto.
* El ruido de relincho se vuelve más notorio si se empujan las
bandas de frecuencia de 1 y 4KHz usando un ecualizador.
Este tipo de ruido es muy notable. Se vuelve aún más notable si las
bandas de frecuencia de 1 y 4KHz son empujadas usando un
ecualizador. Emplear una bujía con un resistor es un mé todo común
de reducir este tipo de ruido. Si la fuente del ruido es radiación
desde el lado primario de la bobina de ignició n, aun añadiendo un
filtro para ruido puede que el problema no sea eliminado. El ruido
está completamente ausente cuando la llave de ignició n está en
OFF (apagado) o posición accesoria.
Comentarios
Tabla 2
19
Tabla 3
Condiciones
Tipo de ruido
Síntomas
Fuente y causa del ruido
Comentarios
(x) Ruido de la * Sonido de clic.
El ruido de contacto dentro de la bomba
bomba
Unidades de tipo
electromagné tica está yendo al suministro
electromagnéti- solenoide.
de potencia. Tambié n puede haber
ca (2)
radiación secundaria.
* El ruido no está
perfectamente
sincronizado con la
velocidad del motor;
pero a medida que
aumentan las r.p.m.
del motor, el ruido de
clicking se vuelve un
poco más rápido.
Llave de
ignición en la
posició n ON
(encendido) (no
funcionando el
motor). Equipo
eléctrico.
* Este tipo de ruido no ocurre en los
motores de inyección de comb.
* Si el carro ha sido estacionado por
poco tiempo con el esté reo
funcionando y con la llave de ignició n
en la posició n ACC. El ruido de clicking
estará típicamente en los ciclos más
bien rápidos cuando la llave se coloca
en la posición ON (encendido) (sin
arrancar el motor), cambiando
gradualmente a ciclos más lentos.
* El ruido ocurre solamente cuando la
llave de ignición está en la posición ON
(encendido).
• Ruido de
claxon
Sonido de clicking
cuando se acciona o
se suelta el claxon.
Sonido de clicking
cuando está sonando
el claxon.
* Causado por chispas que se están
generando en el lugar donde el interruptor
del claxon de la rueda de dirección está
puesto a tierra (en casos de que no hay
relay de claxon).
* Si hay un relay de claxon, la causa
puede ser ruido de contacto desde el
relay (clicking) o generación de potencia
contraria en la bobina de relay.
Como el ruido es intenso dentro del
claxon, una vez que llegue a la
guarnició n se producirá radiació n
secundaria. Aun añ adiendo un filtro en
el amplificador, tendrápoco efecto en
muchos de tales casos. A menudo,
este problema puede corregirse sólo en
su fuente.
* Ruido de contacto desde adentro del
claxon ha llegado al suministro de
potencia. Puede haber tambié n radiació n
secundaria (ruidos de crack).
Llave de
ignición en la
posició n ON
(encendido) (no
funcionando el
motor). Equipo
elé ctrico.
• Ruido del
reflejo de
potencia
* Clicking cuando se Desde el motor, ha entrado al suministro
operan los espejos
de potencia ruido proveniente del émbolo
potenciados o
del espejo potenciado o de la escobilla.
crakling mientras el
espejo se está
Puede haber tambié n radiación
moviendo.
secundaria. Los ruidos de clicking se
causan por ruido de contacto desde el
reflejo de potencia.
Si el ruido de escobillas del motor llega
a los arneses a niveles altos encima de
100 V (valor pico), aun añadiendo un
filtro (XA.-50, etc.) en el amplificador,
puede tener poco efecto. A menudo, el
problema puede corregirse só lo en su
fuente.
• Ruido del
limpiador de
parabrisas.
Ruidos de relincho
cuando los
limpiadores del
parabrisas están
funcionando.
Ruido de escobilla proveniente del motor
del limpiador llega a los arneses del
alambre y causa radiació n.
El ruido es diferente cuando la
velocidad del limpiador cambia. El ruido
tambié n crece con la carga.
• Ruido de
paso
El ruido de clicking
Se están generando chispas por el relay
es audible cuando se de paso (relay de la luz) y el ruido está
hace el paso.
llegando a los arneses del suministro de
potencia. Puede haber tambié n
generació n de potencia contraria en la
bobina del relay.
La solución es añadir una parte
compuesta CR en el lugar donde se
generan las chispas, o añadir partes
compuestas CR en ambos extremos de
la bobina.
• Ruido del
limpiador de
parabrisas
Ruido de crujido
cuando se opera el
limpiador del
parabrisas
El ruido estará presente al mismo
tiempo que el motor del limpiador del
parabrisas está operando. Pero como
suena completamente diferente del
ruido del limpiador del parabrisas, los
dos pueden distinguirse.
Ruido de escobillas proveniente del motor
del limpiador del parabrisas, llega a los
arneses y causa radiació n.
(♦) Es digno de atención o muy propenso a ocurrir.
(∑) No es tan importante como ♦, pero molesto una vez advertido.
(x) Gradualmente es el menos importante.
20
CONCLUYE EN EL PROXIMO NUMERO
ELECTRONICA y servicio No. 44
ACONDICIONAMIENTO
DE SEÑALES Y
TRANSDUCTORES
Alberto Franco Sánchez
[email protected]
Señales eléctricas
Siempre que vaya a medir una señal
debe considerar, entre otras cosas,
su tipo y valores máximos y mínimos,
a fin de saber qué instrumento de
medición se requiere y si ella es
susceptible de medición. Puesto que
hay muchos casos en que la señal
debe ser “preparada” para medirse
confiablemente, es indispensable
conocer la forma apropiada de lograr
esto. Tal asunto es el tema central
del presente artículo, en el que
además se describen algunos
componentes electrónicos
para este fin
ELECTRONICA y servicio No. 44
En términos generales, una señal es un estímulo que predispone a un receptor (persona o sistema) a actuar de cierta manera. Por ejemplo,
los humanos nos comunicamos por medio de
estímulos auditivos (palabras), visuales o táctiles, que provocan una reacción, un reflejo de lo
aprendido con los años o por instinto.
La reacción a los “estímulos” (señales eléctricas) que reciben los sistemas electrónicos, depende del diseño o tipo de cada uno de ellos. Y
este mismo factor es clave para que su comportamiento sea afectado a corto o largo plazo por
la llegada de las señales eléctricas. En electrónica, como ya mencionamos, las señales son
corrientes o voltajes que contienen información,
sobre todo cuando se modifican. Si, por ejemplo, conectamos una radio a la línea comercial
(120VCA), obtendremos señales de audio que
pueden percibirse. Tal es el objeto fundamental
21
de transformar las señales eléctricas: obtener un
cierto resultado.
Luego entonces, podemos concluir que todas
las señales contienen información. Y al igual que
en cualquier otra área del conocimiento, deben
interpretarse de acuerdo con determinadas convenciones, códigos, etcétera, para estandarizar
su interpretación.
Características
Las características más importantes de las señales eléctricas son:
La forma
Pueden ser senoidales, triangulares, cuadradas,
tipo diente de sierra, etcétera (figura 1A).
La amplitud
Esta característica determina los valores máximo y mínimo de voltaje o corriente (figura 1B).
La frecuencia
Es determinada por la cantidad de ciclos completos que se presentan en un intervalo de tiempo (figura 1C).
La fase
Es el tiempo de atraso o adelanto de una señal
con respecto a otra. Para determinar este
parámetro, generalmente se utiliza una referencia (figura 1D).
Desde unos cuantos ciclos por segundo hasta billones de ellos, la frecuencia de las señales
puede variar. Este es un tema casi de uso diario,
en aplicaciones relacionadas con las comunicaciones o la computación; por ejemplo, el procesador Pentium 4 de Intel trabaja a más de 1.5
GHz (1,500 millones de ciclos por segundo).
En la tabla 1 se observa el espectro de frecuencias normalmente utilizado en electrónica,
que va de los 20 Hz hasta los 30 GHz.
Tabla 1
Figura 1
ESPECTRO DE FRECUENCIAS
Características de las señales
A
FORMA
B
V max
t
V min
22
RANGO (Hz)
VLF
Frecuencia muy baja
Hasta 30K
LF
Frecuencia baja
30K hasta 300K
MF
Frecuencia media
300K hasta 3M
HF
Frecuencia alta
3M hasta 30M
VHF
Frecuencia muy alta
30M hasta 300M
UHF
Frecuencia ultra alta
300M hasta 3GHz
SHF
Frecuencia super alta
3GHz hasta 30GHz
EHF
Frecuencia extremadamente alta
> 30GHz
v
t
FRECUENCIA
DENOMINACION
AMPLITUD
x
C
BANDA
D
FASE
De acuerdo con el sistema, dispositivo o componente al que estén “estimulando” (al que sean
aplicadas), todas estas señales se comportan de
determinada manera. Por ejemplo:
1. En la figura 2 se muestra el comportamiento
de una señal alterna que se aplica a los tres
principales elementos electrónicos pasivos
(resistencia, capacitor y bobina) Observe que
la señal alterna mantiene su fase en el resistor,
ELECTRONICA y servicio No. 44
obtenga. Y con todos los componentes señalados podemos hacer una configuración o diseño
especial, para tener un sistema complejo; tanto
como la función a realizar lo amerite.
Figura 2
Comportamiento de las señales
en los 3 elementos básicos
v,i
z
v
Sistema electrónico
i
K=R
t
f
v e i están en fase
z = impedancia
de la resistencia
v,i
z
v i
t
f
v se adelanta a
i en los inductores
La impedancia z varia
directamente con la
frecuencia
z
v,i
i
Un sistema electrónico se puede definir como
aquel que, de acuerdo con una función de transformación, modifica un impulso de entrada. En
la figura 3 se muestra el principio básico de un
sistema electrónico.
El desarrollo tecnológico ha permitido que los
sistemas electrónicos sean de lo más simple posible, pero cumpliendo con las características de
salida.
Cuando se trabaja con señales cuya información consiste en parámetros de índole no eléctrica, es necesario transformar el voltaje, la corriente o la resistencia. El dispositivo que hace
esta conversión se llama transductor, o sea, es
el elemento que traduce cualquier señal física
en impulsos eléctricos.
v
Transductores
t
f
i se adelanta
a v en el caso
de los capacitores
porque la resistencia de éste no varía sea cual
sea la frecuencia de trabajo.
2. Para un inductor o bobina, la señal alterna del
voltaje se adelanta a la corriente. En tanto, la
impedancia presentada por el dispositivo aumenta en proporción directa a la frecuencia
de trabajo.
3. En el caso de los capacitores, la señal alterna
de corriente se adelanta a la del voltaje. Y la
impedancia varía de manera inversa a la frecuencia, es decir, entre más alta sea la frecuencia menor será la impedancia que presente el capacitor.
Como puede deducirse, del elemento al que se
aplique la señal depende la respuesta que se
ELECTRONICA y servicio No. 44
Existe una gran variedad de transductores. Para
cada tipo de fenómeno “medible”, existe un
transductor que permite convertirlo directa o
indirectamente en impulsos eléctricos; tal es el
caso de las antenas o sistemas de sintonía de
los radios, los cuales convierten las señales de
radio (que viajan por el aire) en pequeñas señales que pasan por etapas de amplificación y son
procesadas; y lo mismo sucede con los micrófonos, que contienen una “pastilla” que mediante
las vibraciones mecánicas producidas por la voz
genera pequeños impulsos eléctricos; y a su vez,
éstos pasan a la etapa de amplificación y luego
se procesan para grabar o salir hacia bocinas.
Los ejemplos anteriores se refieren a señales
de audio; pero también existen transductores de
temperatura, instalados en diversos aparatos de
uso doméstico. En el refrigerador, por ejemplo,
hay un sensor de temperatura que regula el grado de enfriamiento o congelación. En los calentadores de agua sucede algo similar, pues determinan el grado de calentamiento de la misma.
23
Figura 3
Sistema electrónico
Las entradas son señales análogas al fenómeno físico (temperatura, presión, flujo, voz, etc)
ENTRADAS
T
R
A
N
S
D
U
C
T
O
R
Señales
eléctricas
T
R
A
N
S
D
U
C
T
O
R
Señales
eléctricas
SISTEMA
ELECTRONICO
(v, i)
(i, v)
SALIDAS
Las salidas dependen del sistema pero también son
representación (están en función) de las entradas
En los sistemas de seguridad podemos encontrar un sinnúmero de transductores, entre los
cuales están los sensores de movimiento que
transforman la detección de un cambio de posición en impulsos eléctricos.
En los automóviles se cuenta con sensores
de impacto, mismos que activan las bolsas de
aire para proteger a los ocupantes.
Sin duda, estamos rodeados de transductores en casa. Pero incluso cada uno de nosotros
tiene un transductor muy grande y sensible: la
piel. Mediante la piel o lo que llamamos el sentido del tacto, recibimos infinidad de señales externas que se convierten en impulsos eléctricos
y hacen que el cerebro responda cuando se presentan; por ejemplo, reaccionamos rápidamen-
te al tocar objetos calientes o al sentir frío (figura 4).
En combinación con las experiencias vividas
y asimiladas, todo esto genera los hábitos que
finalmente seguimos; de modo que nos abrigamos al sentir frío, evitamos acercamos a objetos
calientes, etcétera.
Mas existe un problema con la mayoría de las
señales que, por medio de transductores, se obtienen de fenómenos físicos: son muy pequeñas.
Por eso los sistemas de audio requieren de amplificadores y filtros, para procesar o acondicionar la señal antes de que ésta continúe su camino hacia las salidas de audio. Esto sucede tanto
en aparatos de uso doméstico como en sistemas
complejos de uso industrial.
Figura 4
La piel es propiamente un transductor de tipo biológico. Cuando se recibe un estímulo (figura 4A) los receptores
nerviosos (4B) lo transforman en una minúscula señal eléctrica que es enviada al cerebro, donde se interpreta como
dolor en cierta zona del cuerpo (4C).
Poro
A
B
Papila de la dermis
Receptor de frío
Receptor de calor
Vasos sanguíneos
Tejido conectivo
Pelo
C
Epidermis
Dermis
Glándula sebácea
Músculo erector de pelo
Glándula sudorípara
Capa subcutánea
Nervio
Lóbulos de grasa
24
ELECTRONICA y servicio No. 44
Figura 5
Requerimientos básicos para un sistema de adquisición de datos basado en PC
Fenómeno
físico
Transductores
Tarjeta DAQ
Acondicionamiento
de señal
+
_
En el control industrial se requiere, por ejemplo, de mayor precisión en el monitoreo de las
señales; pero no se trata de un calentador de
agua, sino de los niveles de temperatura de un
reactor nuclear o de una caldera que trabaja en
procesos críticos. A final de cuentas, el principio
de operación es igual en uno y otro sistema:
transformar fenómenos físicos en señales eléctricas; sin embargo, la precisión con que éstas
sean manejadas determinará la aplicación de
cada uno de ellos.
Es preferible que el calentador de agua se
mantenga encendido dos minutos más de lo
normal y que enseguida se apague (quizá ni siquiera notemos que lo hizo) a que se incremente
en exceso la presión de una caldera debido al
aumento de la temperatura.
Acondicionamiento de señal
Esta es una etapa esencial en todo sistema que
utilice transductores. Si el acondicionamiento de
señal es adecuado, puede garantizarse que la
señal está representando fielmente al fenómeno físico correspondiente.
¿Pero qué significa exactamente “acondicionar una señal”? El término acondicionar se refiere al proceso de preparación a que se somete
una señal para ser analizada o procesada por
un sistema electrónico complejo; y tiene que ser
acondicionada, porque los sistemas electrónicos
tienen una impedancia de entrada que es muy
alta en comparación con los niveles de señal
manejados por los transductores; o sea, los sis-
ELECTRONICA y servicio No. 44
temas electrónicos no detectarán nada en caso
de que el transductor y el sistema de adquisición de datos se conecten en forma directa.
Otro punto importante a resaltar, es que TODAS las señales de los transductores son
analógicas; y en la actualidad se procesan y convierten en señales digitales, sin que por ello dejen de existir los sistemas analógicos.
El sistema de adquisición de datos basado en
PC (DAQ), utiliza transductores de cualquier tipo.
Sin embargo, muchos de estos sensores no ofrecen el nivel de señal que se requiere para poder
procesarlos directamente.
Antes de que llegue a las tarjetas DAQ, es preciso que la señal se amplifique, se aísle y se filtre; y cuando se tengan varios transductores conectados a la vez en la tarjeta, serán verificados
mediante un multiplexor.
En al figura 5 se presenta el esquema general
de la configuración de adquisición de datos por
medio de PC.
Transductores más comunes
Termopar
El termopar es el transductor más popular para
medir temperatura, porque es barato, puede operar en una amplia gama de temperaturas y es un
sensor muy versátil.
El termopar trabaja de acuerdo con el principio de que la unión de dos metales distintos genera un voltaje cuando varía la temperatura. Pero
es difícil medir este voltaje, porque la unión con
los cables o líneas conductoras genera una unión
25
Figura 6
La conexión del termo par con las líneas conductoras
produce una unión termoeléctrica adicional
Unión
fría
+
-
diante tablas de estándares o algunas operaciones matemáticas.
2. Mide el voltaje de salida, y le suma el voltaje
de referencia calculado en el paso 1.
3. Mediante tablas estándares de termopares o
polinomios, convierte en temperatura el voltaje resultante.
Muchos paquetes de software incluyen rutinas
que realizan estos cálculos para los diferentes
tipos de termopares existentes.
Sensibilidad
termoeléctrica adicional, es decir, una unión fría
(figura 6).
Dado que estas uniones adicionales actúan
como termopares, producen sus propios voltajes;
y así, el voltaje final incluye los voltajes del
termopar y los voltajes de la unión. Esto se utiliza en métodos de compensación de unión fría.
Es algo similar a la señal de offset (o desplazamiento de la señal respecto al origen) de algunos aparatos de medición o componentes dinámicos, en donde la clave está en simplemente
agregar una señal que contrarreste las señales
adicionales inherentes a la medición.
La sensibilidad, otra de las características del
termopar, también debe tomarse en cuenta para
medir temperatura.
Las salidas del termopar son de muy bajo nivel, y sólo cambian de 7 a 50µV por cada grado
centígrado en que varíe la temperatura.
La sensibilidad del sistema se puede aumentar con un amplificador de bajo ruido o un amplificador de alta ganancia. Por ejemplo, en su
entrada analógica de ±5V, la tarjeta DAQ tiene
un rango, un amplificador con ganancia 100 y
un convertidor analógico/digital (DAC) de 12
bits. Con todo esto, se tiene la siguiente resolución:
Compensación de la unión fría
Existen dos formas para lograr esta compensación: por medio de hardware y por medio de software.
En la compensación por hardware, se emplea
un circuito especial que aplica el voltaje apropiado para cancelar el voltaje de la unión fría.
Aunque no se requiere de ningún software para
compensar el hardware, cada tipo de termopar
debe tener su propio circuito de compensación.
En cambio, la compensación de la unión fría
por software es muy flexible y sólo exige conocer la temperatura ambiente.
Compensación de unión fría por software
Esta compensación se realiza de la siguiente
manera:
1. Mide la temperatura de la unión, para calcular el voltaje equivalente del termopar me-
26
10 V/(212)100 =24.4µV/bit
Sin embargo, las propias tarjetas DAQ cuentan
con una ganancia de amplificador de 1,000. Y
tienen una resolución de 2.4µV/bit, que corresponde a una fracción de un grado centígrado.
RTD
Es otro transductor de temperatura ampliamente utilizado, y consiste en un rollo de alambre o
película de metal, cuya resistencia aumenta con
la temperatura.
El RTD o detector de temperatura por resistencia, es conocido por su estabilidad, exactitud
y amplio rango de temperaturas.
Aunque los RTD se construyen con diferentes
metales y resistencias, el de platino es más utilizado y tiene una resistencia nominal de 100
ohmios a 0 grados centígrados.
ELECTRONICA y servicio No. 44
Figura 7
i ext
RL
+
v0
Rr
-
RL
Puesto que un RTD es un elemento resistivo,
tiene que ser atravesado por una corriente para
determinar la temperatura que se está midiendo.
Los RTD tienen resistencia relativamente baja
(100 ohmios), la cual cambia, muy poco por cierto, según sea la temperatura (menos de 0.4
ohmios por cada grado centígrado). Así que se
requiere de configuraciones especiales para determinar el valor de resistencia y, por lo tanto,
de temperatura.
Por ejemplo, consideremos la medición de un
RTD mediante la configuración de dos líneas (figura 7). Observe que mediante la corriente de
excitación, se genera un voltaje en el RTD; y que
la caída de tensión en las resistencias RL agrega
un pequeño voltaje.
Cuando se requiere de distancias mayores, y
que por lo tanto el conductor sea más grande,
es recomendable utilizar la configuración de
cuatro líneas. En este caso, dos alambres llevan
la corriente hacia el dispositivo de medición y
los otros dos se utilizan como alimentación de
corriente. Gracias a esta configuración, disminuye el consumo de corriente.
za; y al medir la tensión, se descubre que la resistencia ha cambiado.
Los medidores de tensión también se usan en
sensores que detectan fuerza u otras cantidades
derivadas; por ejemplo, aceleración, presión, y
vibración. Y, por lo general, estos sensores contienen un diafragma en el que, por presión, se
deducen las medidas de tensión.
Debido a que el registro del cambio de tensión implica apreciar cambios relativamente pequeños de resistencia, se utiliza una configuración de resistencias en puente de Wheatstone.
Este circuito consiste en cuatro elementos resistivos con un voltaje de excitación aplicado a
los extremos del puente. Para que las medidas
de tensión puedan ocupar uno, dos o cuatro brazos del puente, en los demás sitios de éste se
colocan resistencias fijas.
En la figura 8 se muestra una configuración
con una medida de tensión en medio del puente.
Esta configuración consiste en dos elementos de tensión (RG1 y RG2), combinados con dos
resistencias fijas (R1 y R2). Cuando la proporción de RG1 a RG2 es igual a la proporción de R1
a R2, el voltaje moderado VO es de 0 (cero) voltios. Es cuando se considera que el puente está
equilibrado.
Cuando la tensión se aplica, cambia el valor
de resistencia del puente y, por lo tanto, cambia
el valor de voltaje.
Para un diseño de medición por puente con
máxima sensibilidad, se colocan en direcciones
opuestas los elementos de medida de tensión.
Por ejemplo, la medida de tensión especificada
Figura 8
Medidor de tensión
El medidor de tensión es el dispositivo que más
se emplea en la comprobación mecánica y de
medidas. El tipo más común es el medidor de
tensión de resistencia garantizada, que consta
de una reja de lámina muy fina o alambre.
La resistencia eléctrica de la reja varía linealmente con la tensión aplicada al dispositivo. Al
usar una medida de tensión, ésta se une al dispositivo sujeto a prueba y también se aplica fuer-
ELECTRONICA y servicio No. 44
Valim
Medidor de tensión tipo
puente con aplicación
de un voltaje
de alimentación
R1
R G1
- V0
R2
+
R G2
27
en la figura 8 incluye un elemento RG1 que se
instala para que su resistencia aumente con tensión positiva; también incluye un elemento RG2,
cuya resistencia disminuye con tensión positiva. El V0 resultante responde con una sensibilidad dos veces mayor que una configuración que
sólo tiene un elemento RG.
Algunos acondicionadores de señal contienen
fuentes de voltaje, así como todo lo necesario para
el puente. Recuerde que las resistencias utilizadas deben ser muy precisas y estables, ya que si
se quiere medir tensión en este tipo de circuitos
resulta difícil equilibrarlos perfectamente.
Algunos acondicionadores de señal manejan
un proceso en el que, para equilibrar y quitar
cualquier voltaje offset DC inicial, se ajusta la
proporción de resistencia del puente.
Una alternativa para lo anterior, consiste en
medir este voltaje de offset inicial y usarlo para
las rutinas de conversión, así como compensar
el valor de desequilibrio inicial.
Señales de corriente
Muchos sensores empleados en procesos de control y monitoreo aplican a sus salidas una señal
de corriente, que por lo general es de 4 a 20mA
ó de 0 a 20mA. Y a veces se utilizan estas señales de corriente, debido a que son menos sensibles a errores (por ejemplo, el ruido que se produce por irradiación).
Para hacer de manera simple se hace pasar,
una señal de corriente a través de una resistencia (figura 9).
Así pues, se puede usar una tarjeta DAQ para
medir el voltaje V0 generado en la resistencia.
Es obvio que en este tipo de aplicaciones se
utilizan resistencias de valor óhmico y potencia
adecuados, las cuales también deben ser de precisión y tener un bajo coeficiente de temperatura.
Acondicionamiento de señales en general
Cualquiera que sea el tipo de sensores o transductores que se estén usando, el sistema de
acondicionamiento de señal tiene que ser de alta
calidad y ofrecer un desempeño adecuado.
28
Figura 9
Señales de corrientes
acondicionamiento de señal
Dispositivo con
salida de corriente
is
R
V 0= is R
Tal como ya se dijo, las funciones de acondicionamiento de señal son amplificación, filtrado y aislamiento. Veámoslas por separado.
Amplificación
Los problemas causados por el ruido, pueden
afectar la exactitud de la medición de sistemas
basados en PC.
Cuando se reduce al máximo el ruido, se obtiene una resolución mayor, de mayor calidad.
Si hay ruido, puede acentuarse en la salida del
amplificador; y éste se puede encontrar tanto en
la tarjeta DAQ como en la tarjeta externa de
acondicionamiento de señales. En la tarjeta DAQ
se localiza un convertidor A-D (ADC), mediante
el cual la señal analógica amplificada se convierte en datos digitales; y con éstos, se realizan
todos los procesos de análisis de la PC.
Filtrado
Comúnmente, el ruido tiene que ser eliminado a
través de filtros que se diseñan para no dejar pasar frecuencias que están en rangos bien definidos. Por ejemplo, los circuitos pasa-bajos están
diseñados para detener señales con frecuencias
muy altas, con lo cual se elimina el ruido.
El ancho de banda de los filtros debe seleccionarse con mucho cuidado, o de lo contrario
se pueden ocasionar retrasos o pérdidas de alguna parte de la señal que estamos midiendo.
Como una precaución adicional, es posible
emplear software que promedia la señal para
eliminar el ruido adicional. El promedio por software es una técnica simple y eficaz de filtrar lecturas adquiridas digitalmente.
ELECTRONICA y servicio No. 44
Aislamiento
Cuando el sistema de DAQ es conectado inadecuadamente a tierra, provoca problemas en las
mediciones y hasta puede ser causa de daños
en tarjetas. Dichos acondicionadores de señal
pueden prevenir la mayoría de estos problemas;
y para ello, sin una conexión galvánica o física,
pasan la señal de su fuente al dispositivo de
medición.
En los métodos tradicionales de aislamiento
se ocupan medios ópticos (optoacopladores) y
magnéticos (transformadores y aisladores
capacitivos), que modulan la señal para que de
voltaje pase a ser una frecuencia.
Sin una conexión física directa, la frecuencia
puede transmitirse entonces por medio de un
transformador o un condensador, ANTES de convertirse nuevamente en un valor de voltaje.
Cuando el sensor (transductor) o los equipos
son conectados a tierra, se observa cualquier
diferencia potencial en las tierras de ambas entradas al sistema de DAQ. Este voltaje se llama
voltaje de modo común.
Como sabemos, en todo equipo electrónico
se cuenta con máximos permitidos de entrada
de señal. Sin embargo, por algún mal funciona-
miento, no dejamos de estar expuestos a este
tipo de señales provenientes de la línea.
Y como ya señalamos antes, muchos de los
sistemas de adquisición de datos se aprovechan
al máximo. Así que se pueden conectar varios
transductores con la misma tarjeta de acondicionamiento, la cual maneja tal información por
medio de la multiplexación; o sea que de cada
entrada toma “una pequeña muestra”, y la devuelve en el mismo orden; y con la suficiente
velocidad, el muestreo de cada entrada puede
hacerse casi al mismo tiempo.
De manera global, se han especificado las más
importantes características de algunos de los
transductores más usados en la industria, así
como el acondicionamiento de señales previo a
la conversión analógico/digital que realiza la
tarjeta DAQ.
El acondicionamiento de las señales, es tan
importante como cada una de ellas. Si se carece
de señal adecuada o de la verdadera señal, los
datos que mediante software se analicen en computadora serán siempre erróneos. Y en la mayoría de las aplicaciones se tienen procesos críticos,
donde la precisión es un factor muy importante
para el control y la automatización.
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EL ANALIZADOR
DE ESPECTRO
GRAFICO
Alvaro Vázquez Almazán
Introducción
A través de las gráficas de señales
luminosas que constantemente
suben y bajan, los modernos
minicomponentes de audio ofrecen
la posibilidad de observar en el
display información correspondiente
al audio reproducido. Esta
característica recibe el nombre de
“analizador de espectro”. En este
artículo analizaremos la estructura
básica de esta sección, con el fin de
que el técnico conozca su
funcionamiento y obtenga las bases
para localizar fallas más fácilmente.
ELECTRONICA y servicio No. 44
El analizador de espectro de un minicomponente
consiste en una serie de gráficas que varían constantemente de acuerdo con el ritmo de la señal
de audio reproducida. Así, el usuario puede observar que la señal coincida perfectamente con
el audio reproducido por las bocinas.
De manera muy sencilla, podemos decir que
la estructura de un analizador de espectro típico
esta integrado por un circuito digital/analógico,
controlado por un microprocesador (figura 1).
Para comprender mejor el funcionamiento de
este sistema, veamos cómo funcionan por separado cada una de sus partes.
El sistema de control
Como usted sabe, el sistema de control se encarga de controlar todas y cada una de las funciones que se procesan en el sistema; tal es el
caso de la sintonía de estaciones, el control de
volumen, la reproducción de discos compactos
y la reproducción y grabación de cintas magnéticas de audio, entre otras.
31
Figura 1
6.3 VCA
Display
Sistema de control
Analizador de espectro
Vdd
Audio
Reset
-32 VCD
Para trabajar adecuadamente, el sistema de
control requiere de algunas señales específicas;
que si bien no son las únicas, resultan indispensables para descartar al sistema de control como
el principal sospechoso de alguna anomalía en
el funcionamiento general del equipo.
Apoyos para el sistema de control
Antes de entrar en materia, conviene aclarar que
las señales indispensables que debe recibir el
sistema de control sólo son suficientes para que
éste realice operaciones básicas (o sea, tareas
relativamente sencillas). Ellas son el voltaje de
alimentación, la señal de reinicio o reset y la
señal de sincronización o reloj (figura 2); veamos la aportación de cada una de estas señales.
Figura 2
Fuente de alimentación
permanente
Reset
Sistema de control
32
Voltaje de alimentación
Es indispensable para el correcto funcionamiento
de cualquier circuito electrónico, ya sea circuito
integrado o circuito discreto. Si no hay voltaje
de alimentación, definitivamente el circuito no
funcionará.
Cuando se trata de circuitos digitales, el voltaje de alimentación debe ser de 5 voltios de
corriente directa y sin rizo (figura 3).
Señal de reinicio o reset
Debido a que el sistema de control es un circuito de alta escala de integración, en su interior
tiene una ROM (Read Only Memory o memoria
de sólo lectura).
Esta memoria cuenta, entre otras cosas, con
un programa de instrucciones que suministra al
sistema de control información sobre las características más importantes del equipo en que
ambos están instalados. De esta manera, los
datos generales que acerca del minicomponente
recibe el sistema de control, se refieren a la existencia o no de entrada auxiliar, al tipo de
tocacintas disponible (reversible, con una o quizá dos caseteras), a la opción o imposibilidad de
reproducir discos compactos, a la presencia de
reloj en tiempo real, etcétera. Y obviamente, recibirá información e instrucciones más específicas de acuerdo con la marca y modelo del aparato en que se encuentre.
ELECTRONICA y servicio No. 44
sincronizar también las que envía a los diferentes circuitos electrónicos.
Precisamente para llevar a cabo dicha tarea
de sincronización, se utiliza a la señal de reloj.
Se trata de una señal de tipo senoidal y de alta
frecuencia (figura 5).
Figura 3
5
VCD
Figura 5
La memoria ROM también contiene una serie
de instrucciones especiales, las cuales deben
cumplirse antes de que el sistema de control
empiece a procesar las señales de entrada provenientes del teclado o del sensor remoto.
La señal de reinicio, justamente, hace que la
memoria ROM se coloque en el inicio de dicha
serie de instrucciones que aloja. Cuando el sistema de control no empieza a leer desde la primera instrucción, es incapaz de interpretar las
órdenes dadas por el usuario y, por lo tanto, de
trabajar; sólo en contadas ocasiones puede funcionar.
La señal de reinicio es un pulso de 5 voltios
que se presenta en el momento de conectar el
equipo a la red eléctrica, y que se desvanece
cuando todos los voltajes de la fuente de alimentación permanente se estabilizan (figura 4).
Señal de sincronización o reloj
Puesto que el sistema de control realiza un sinfín de funciones, es necesario sincronizar todas
y cada una de las instrucciones que recibe y
El visualizador o display
Si no existiera un medio de visualización tan
gráfico y colorido como los displays de tubo fluorescente, el analizador de espectro tal vez no se
hubiera popularizado.
Los visualizadores de este tipo basan su funcionamiento en el principio de las válvulas de
vacío, mejor conocidas como bulbos (figura 6).
Para que un display de tubo fluorescente pueda funcionar, es necesario que los filamentos de
este último reciban un voltaje de alimentación
(generalmente 6.3 voltios de corriente alterna,
provenientes de la fuente de alimentación). También deben estar presentes las señales de exci-
Figura 6
Figura 4
Voltaje
Voltaje 2
Voltaje 1
Reset
Tiempo
ELECTRONICA y servicio No. 44
33
Figura 1
• Grid Assignment
11G
10G
B24
13G
12G
B16
B8
B8
B17
B1
B1
B9
B24
B17
14G
B16
B9
B8
B1
s
V-CD
PBC
KEY LR
t
REC ASES
RPT - 1 PGM RDM
u
EQ
SURR.
P. BASS
Dp2
1G
2G
3G
4G
5G
6G
8G
7G
R10
L8
a1
L4
t
L5
L3
L1
m
r
e
LS
(10G)
R1
n
R3
R5
R7
R11
R9
c
p
d1
R2
b
k
g
L7
L9
R6
R4
j
h
L2
R12
R8
a2
L6
L11
12G
9G
L10
L12
RS
Dp1
d2
(14G)
(2G to 9G)
• Pin Connection
Pin No.
53
52 51
50 49
Connection
F2
F2 NP
NP
Pin No.
Connection
26
P7
25 24
P8
NOTE
48 47 46
NX 1G
23 22
21
45
44
43
42 41
40
31 30 29
28
27
3G
4G
5G
6G
7G
9G 10G 11G 12G 13G 14G NX NX P1
P2
P3
P5
P6
20 19
18
17
16
15 14
13
4
3
2
NP
F1
2G
39
38
12 11
37 36 35
10
9
8
34
7
33 32
6
5
P9 P10 P11 P12 P13 P14 P15 P16 P17 P18 P19 P20 P21 P22 P23 P24 P25 P26 P27 NX NP
P45
1
F1
1) F1, F2.......... Filamento
2) NP................ Sin terminal
3) NX............... Terminal sin extensión
4) DL................ Linea de datos
5) 1G to 14G... Reja
tación de las rejillas, provenientes del circuito
excitador de display (mismo que generalmente
viene dentro del propio sistema de control). Y
por último, es preciso que el display reciba las
señales correspondientes a las terminales de
datos (en la figura 7 se muestra el diagrama de
conexiones de un visualizador de tubo fluorescente utilizado en un minicomponente Pioneer
modelo XR-A660 y similares).
El analizador de espectro
En el minicomponente de audio Aiwa modelo
NSX-S555, el circuito integrado BA3835F se emplea para realizar la función de analizador de
espectro. Remítase a la figura 8, y observe que
este circuito recibe por sus terminales 8 y 9 la
34
8G
señal de audio analógica; y por sus terminales
10, 11 y 12, las señales correspondientes a los
datos de control para el decodificador interno
del analizador de espectro (provenientes del sistema de control); finalmente, vea que en la terminal 17 se obtiene la salida del circuito analizador de espectro.
Con todas estas señales, el circuito integrado
analizador de espectro ejecuta acciones internas tales como la separación de los diferentes
espectros de frecuencias (de ahí el nombre de
analizador de espectro) y la separación de la señal de audio que ingresa a él mismo.
Una vez que esta última señal es separada en
sus diferentes rangos de frecuencia, el circuito
analizador de espectro envía cada parte a un circuito mantenedor de picos; y finalmente envía
ELECTRONICA y servicio No. 44
Figura 1
IC, BA3835F
BJASC 1
BIAS
18 GND
VREFC 2
VREF
17 AOUT
16 TEST
REFERENCE CURRENT
RREF 3
105 Hz
BPF
N.C. 4
PEAK
HOLD
15 N.C.
RES
N.C. 5
340 Hz
BPF
PEAK
HOLD
1 KHZ
BPF
PEAK
HOLD
3.4KHZ
BPF
PEAK
HOLD
14 SEL
RES
A-C
DIFOUT 6
DIF
A
AIN 8
VCC 9
13 N.C.
RES
C
CIN 7
MPX
12 C
ser elevada. Esto obedece a
que el visualizador debe expedir en forma gráfica el
audio reproducido en tiempo real. Y ambas condiciones se cumplen (alta velocidad de transmisión de datos,
así como expedición de resultados en tiempo real),
gracias a que la señal de reloj del sistema de control generalmente es de 4 MHz o 4
millones de ciclos por segundo, y hasta más (lo cual
contrasta con los 20 KHz o
20 mil ciclos por segundo de
la señal de audio).
Comentarios finales
RES
10.5KHZ
BPF
11 B
PEAK
HOLD
RES
DEC
los datos a un multiplexor, para que éste mezcle
todas y cada una de las señales provenientes de
los diferentes filtros pasa-banda y entregue los
resultados por la terminal 17 en forma de datos
digitales.
La señal que sale del circuito analizador de
espectro es enviada al sistema de control, el cual,
después de procesarla, la envía al excitador del
visualizador; desde aquí se enviarán al
visualizador las señales correspondientes, para
que este dispositivo proceda a encender los segmentos indicados y entonces se realice el despliegue de datos.
Como se podrá dar cuenta, la velocidad de
transmisión de datos entre el circuito analizador de espectro y el sistema de control tiene que
¿Ya se dio cuenta que el funcionamiento de un sistema
analizador de espectro no es
10 A
tan complicado como aparenta? Si no está totalmente
de acuerdo, sólo recuerde
que la mayoría de los procesos involucrados en
la ejecución del sistema se encuentran dentro
de circuitos de alta escala de integración; y éstos, por lo general, son de montaje superficial y
rara vez tienen fallas.
Cuando usted enfrente algún problema en
este circuito, proceda a medir los voltajes de alimentación que se suministran a los diferentes
circuitos involucrados en el sistema; y verifique
la presencia de las señales de entrada (tanto en
el circuito analizador de espectro como en el sistema de control), de las señales de control provenientes del sistema de control, y de las señales de salida (tanto del analizador de espectro
como del circuito excitador del display).
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• Diagrama de equipos
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• Derecho a la compra
a crédito de un
multímetro y/o un
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2 Procedimiento para armar, desarmar y ajustar mecanismos de magazine
6
7
8
9
10
11
12
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1˚ de Diciembre 2001
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5
EVA FECHA •
NU
N
4
Diploma de asistencia
HA •NUEVA F
FEC
EC
HA
VA
UE
3
de 7 discos y más, incluyendo 24 y 51 CD de las marcas PANASONIC,
JVC, SONY y AIWA.
Cómo sustituir funciones del microprocesador para efectos de
comprobación de los mecanismos de CD.
Fallas que provocan los motores de carga, deslizamiento y de giro de
disco.
Procedimiento práctico y eficiente para realizar ajustes de los
servomecanismos de enfoque y seguimiento en cualquier reproductor de
CD.
Método práctico de trazado de señales en todo el reproductor de CD.
Los circuitos integrados más comunes en los reproductores de CD.
Qué hacer cuando el display marca NO DISC.
Solución de fallas de salto de canciones, efecto de disco rayado, lectura
sólo de las primeras canciones, giro desbocado del disco, giro al revés del
disco, lectura tardía y lectura sólo de algunos discos.
Tres procedimientos de ajustes en el reproductor de CD:
• Con osciloscopio • Sin osciloscopio • Con disco estroboscópico.
Fallas comunes en servomecanismos y procedimientos de reparación.
Procedimiento para descifrar matriculas de transistores y diodos de
montaje de superficie (sustitutos comerciales).
México, D. F.
14 y 15 de Diciembre 2001
Escuela Mexicana de Electricidad
Revillagigedo N° 100
Centro, a una cuadra
del metro Balderas
COMO DETECTAR
FALLAS INDICADAS
POR EL CODIGO F61 EN
COMPONENTES DE
AUDIO PANASONIC
Encendido
Marca
Código F61
Sí
Sí
Medir a la salida de
conectores de bocinas
si hay voltaje de DC
No
Cambiar IC Amp.
Checar bocinas
Desconectar DC DET
de pista lateral
Enciende Display
No
Desconectar DC DET
de microprocesador
No
Checar 5V REF.
Checar fuente de
alimentación 515.6V
No
Activar RLY502 corto
en platinos RLY500
corto CYEQ505+
En los modelos más recientes de
componentes de audio Panasonic el
código F61 aparece cuando se
detecta un error en el
funcionamiento electrónico interno.
Este aviso, con el que se protege a la
circuitería de la sección de salida de
audio y fuentes de alimentación,
llega a aparecer ocasionalmente en
el momento de dar servicio al
equipo. En el presente artículo
analizamos el origen de dicho
código, así como un procedimiento
útil para aislar la falla que pudiera
ocasionar su aparición.
ELECTRONICA y servicio No. 44
Armando Mata Domínguez
Introducción
En los modelos más recientes de componentes
de audio Panasonic, el código F61 aparece cuando se detecta un error en el funcionamiento electrónico del aparato. Este aviso, con el que se protege a la circuitería de salida de audio y de fuente
de alimentación, llega a aparecer ocasionalmente cuando se le da servicio al equipo; sobre todo
cuando las tarjetas de circuito impreso se
desensamblan y luego son reinstaladas, pues ello
puede provocar algún corto entre las terminales
de los conectores, sin que el técnico lo advierta.
Para explicar de la mejor manera posible el
funcionamiento de los circuitos de protección y
el procedimiento de aislamiento de averías, nos
apoyaremos en los diagramas de los componen-
37
Figura 1
DC DET 1
Cto. de
protección
DC DET 2
Cto. de
protección
Fuente de
alimentación
CPU
Cto. de
audio
El voltaje de la línea DC-DET 1 también disminuye, cada vez que lo provoca o lo indica el
circuito protector de CD. Cuando éste detecta que
existe voltaje de CD en las bocinas, las protege y
evita que sean dañadas; serían afectadas, cuando sufriera daños el circuito integrado amplificador de potencia de audio.
Operación de los circuitos de protección
Origen del código F61
El circuito DC-DET 1 se encarga de proteger a
las líneas de la fuente de alimentación (7.5, 9 y
10V), por medio de D308 y D310 (figura 2A).
Cuando estos diodos detectan que hay un excesivo consumo de corriente (lo cual provoca la
disminución de los 5V de referencia de la línea
DC–DET 1), a través de la terminal 33 del microprocesador “avisan” a éste que existe un error
en la fuente de alimentación; y así, finalmente,
aparece el tan mencionado código F61.
El circuito protector DC-DET 2 (figura 2B) es
responsable de detectar cualquier anomalía que
surja en las líneas de alimentación (5VSW, 9 V y
15V). Esto lo hace a través de los diodos D307 y
D309, que determinan que el consumo de energía es excesivo cuando disminuyen los voltajes
en las terminales de cátodo de dichas líneas (lo
cual, a su vez, provoca que el nivel de voltaje de
5 voltios de la terminal 34 del microprocesador
disminuya y que, en consecuencia, aparezca el
código F61).
Asociado también a la terminal 34 del microprocesador, queda Q307. Por medio de su terminal de base, este transistor sensa las variacio-
Una vez que se da la orden de encendido del
equipo, el código F61 se despliega automáticamente en el display e impide que se realice cualquier otra función (reproducción de CD, TAPE o
TUNER). Esto se debe a que una de las dos terminales del microprocesador (DC-DET 1 ó DCDET 2) sufre una disminución de su voltaje nominal de 5 voltios (nivel lógico alto, figura 1).
La disminución de voltaje en la línea DC-DET
1 ocurre cada vez que, a causa de un excesivo
consumo de corriente de algún dispositivo dañado (corto total o parcial), se produce una disminución de voltaje en las líneas de la fuente de
alimentación de CD (7.5 V), MO (10V), LED (9V)
y del ánodo del diodo D312
(7.5V).
Figura 2
En tanto, la disminución
CD7.5 V
B+15 V
LED9V
MO10 V
del voltaje de DC-DET2 ocurre cuando se reduce el voltaje de la fuente de alimenD308
tación en las líneas de B+
DAP202KT146
D310
25V, B- 25V, B+ 9V, B- 9V, B+
DAP202KT146
DC DET1
15V, y SW 5V. Esto último se
DC DET2
debe a un corto parcial o
-4.0V 3.74V
(5.32V)<5.06V>
-3.94V((-4.02V))
5.27V
-4.02V
(5.34V)
total causado por algún disQ307
KRC111STA
positivo asociado a cual0.0V
SWITCH
quiera de estas líneas.
DC DET
+
D309
D307
DAP202KT146
C331
50V4.7
38
1SS355TE17
tes SC-AK22, SC-AK33, SC-AK44 y SC- AK55, que
son muy similares entre sí; y aunque su circuitería es igual a la de otros modelos de la misma
marca, existen diferencias en el número de identificación de sus componentes; por lo tanto,
muchos de los datos que proporcionemos pertenecen también a otros modelos de equipos de
audio Panasonic.
R313 39k
R316 15k
ELECTRONICA y servicio No. 44
nes de voltaje de las líneas de +7.7 y –7.9V, que
polarizan al circuito integrado reforzador de
audio. Cuando este circuito tiene daños, provoca la disminución de voltaje de cualquiera de las
dos líneas y que, como resultado, el propio Q307
se condicione en modo de conducción (cerrado)
y finalmente aparezca el código F61.
Dependiendo del modelo de equipo, el circuito
protector de CD, que protege a las bocinas, va
asociado a la línea DC-DET 1 ó DC-DET 2.
Circuito protector de CD
El circuito protector de CD, también evita que la
llegada de voltaje de corriente directa queme las
bobinas de voz del circuito amplificador de potencia. En este sentido, recordemos que las bocinas no deben recibir voltaje de CD; positivo o
negativo, el nivel que del mismo haya en una u
otra bocina se reflejará en la base y emisor de
Q501 y Q503 (figura 3A); y, como sabemos, tal
hecho provocará que cualquiera de estos dos
transistores conduzca y que disminuya el voltaje en la terminal DC-DET del microprocesador; y
entonces aparecerá de inmediato el código F61
(lo cual, a manera de protección, impedirá que
el equipo funcione para propiciar que el usuario
lo lleve a un centro de servicio).
Sobre la misma línea DC-DET se asocia el circuito protector de sobreconsumo, encargado de
verificar cualquier variación de voltaje en las lí-
Figura 3
Aislamiento de averías
Para aislar eficazmente cualquier avería, es recomendable que se ejecute el procedimiento indicado en la figura 4. El objeto principal es aislar
problemas en la fuente de alimentación, en cualquiera de los circuitos de protección e incluso
en el microprocesador; pero recuerde que cualquier problema en los mecanismos de los
Salida de audio
izquierda, derecha
Q501
DC DET
neas de voltaje de –25 y de +25V. El voltaje de
una u otra puede disminuir, debido a un excesivo consumo de corriente por parte del circuito
integrado amplificador de potencia de audio.
El circuito protector de sobreconsumo está
formado por los transistores Q506 y Q507, los
cuales, en sus terminales de base, reciben directamente de la fuente de alimentación las líneas de voltaje (figura 3B). Y cada vez que a causa de estar dañado el circuito integrado
amplificador de potencia consuma corriente en
exceso, provocará que disminuya el voltaje en
cualquiera de las dos líneas (+25 ó –25V). Esto
propiciará que Q506 ó Q507 empiecen a conducir y que, como resultado, se reduzca el nivel de
voltaje normal (5V) de la terminal DC-DET del
microprocesador; y entonces, de inmediato –lo
adivinó usted– aparecerá el código F61 en el display del equipo (impidiendo el funcionamiento
de éste, para proteger contra daños mayores a
la fuente de alimentación).
(5.16V)<5.16>
5.16V((5.17V))
[5.15V]
B+ 25V
Cátodo D517, 515
(5.14V)
<5.16V>
5.16V
(0V)<0V>
(1V 0V))
[0V]
(-0.05V)<0.06V>
0.06V((0.06V))
[-0.06V]
KCT3199GRTA
Circuito de protección
Q506, Q507
Q503
0.01 V
B- 26V
Anodo 518, 516
(5V)<5V>
5V((5V))
[5V]
D519
(0.0V)
Q506
(0V)<0V>
0V((0V))
[0V]
KTC3199GRTA
SWITHDETECTOR DE DC
Q501, Q503
(5V)<5V>
5V((5V))
[5V]
R544
47K
D520
D519-D522
MTZJ20BTA
(0V)<0V>
0V((0V))
[0V]
Q507
(0.0V)
D521
R545
ELECTRONICA y servicio No. 44
D522
39
40
Checar fuente de
alimentación 515.6V
No
Checar bocinas
Cambiar IC Amp.
Sí
Activar RLY502 corto
en platinos RLY500
corto CYEQ505+
No
Checar 5V REF.
Desconectar DC DET
de microprocesador
No
Enciende Display
Desconectar DC DET
de pista lateral
No
Medir a la salida de
conectores de bocinas
si hay voltaje de DC
Sí
Código F61
Marca
Encendido
Sí
Cambiar
microprocesador
Sí
Checar Q307 y
Q218
B (-2.7V)
C (0.0V)
E (0.0V)#
Cambiar Q218
Sí
Cambiar IC 501
Sí
Checar voltajes IC501
todos sus PIN
Sí
Checar circuito DC DET,
Q502 Q504
Sí
Desconectar DC DET
tarjeta de poder
No
Checar voltajes
de CN 503 y 504
Verificar todos los
voltajes de IC501 y
fuente de poder
Activar RLY 502
corto en platinos
RLY 500 corto
CYEQ505+
+ Nota: Los números de posición de los relevadores
cambian dependiendo del modelo
# Nota: Estos números de posición de TR, cambian
dependiendo del modelo
Checar el colector
de Q217 (-2.7V)#
Desconectar la base
del Q218 de tarjeta
lateral
RUTA DE CORRECCION PARA EL CODIGO F61
Cambiar D541, abierto
Checar D539,
D540 y D541
Sí
Checar voltajes de
fuente (salidas)
Figura 4
ELECTRONICA y servicio No. 44
Tabla 1
CN503
PIN NO.
OHMS
VOLTAJE
1
3.8M
0.0V
2
3.8M 8.51K
0.0V
3
8.57K
3V
4
3K
7V
5
INFINITO
0.0V
6
7
8
9
11.29M
INFINITO
1.8K
4.6M
69V
-1V
7V
10.5V
10
293K
6.8V
11
INFINITO
0.0V
12
INFINITO
0.0V
CN504
Mediciones óhmicas y de voltaje de tarjeta lateral
conectada a la tarjeta de power
CN603
CN604
PIN NO.
OHMS
VOLTAJE
PIN NO.
OHMS
VOLTAJE
1
INFINITO
5.6V
1
86.8k
0.0V
2
INFINITO
1.9V
2
0
0.0V
3
5V\.3M
0.0V
3
500K
5V
4
5.3M
0.2V
4
1.8K
4V
5
5M
4.8V
5
-11M
-29V
6
INFINITO
0.5V
6
INFINITO
0.0V
7
INFINITO
6V
7
300K
0.3V
8
5.7K
0.0V
8
170K
0.0V
INFINITO
0.0V
9
INFINITO
4.8V
PIN NO.
OHMS
VOLTAJE
9
1
INFINITO
6.3V
10
5.7K
5.27V
10
5M
0.1V
2
95K
14V
11
INFINITO
0.5V
11
INFINITO
0.0V
3
3M
7.7V
12
INFINITO
8.3V
12
100K
0.0V
4
0
0.0V
13
INFINITO
2.3V
13
3.16M
0.2V
5
10M
0.0V
14
INFINITO
0.9V
14
3M
0.3V
6
10M
0.0V
15
INFINITO
3V
15
10K
0.3V
7
4M
0.0V
16
INFINITO
0.0V
16
3.25M
0.3V
8
10M
0.0V
17
3.7K
4.6V
17
3.25M
0.3V
9
10M
0.0V
18
1.5M
0.0V
10
INFINITO
0.0V
19
0
0.0V
11
3.1
0.0V
20
2M
0.0V
12
4M
0.0V
reproductores de CD o de audiocasete puede provocar la aparición del código F61, debido al forzamiento del motor correspondiente; por eso es
necesario verificar las condiciones operativas de
cada uno de los mecanismos, en caso de que la
causa no se encuentre mediante el procedimiento descrito; y si bien éste es aplicable sobre todo
a los modelos inicialmente mencionados, también sirve para otros modelos –tomando en cuenta que lo único que cambia es el número de identificación de sus dispositivos.
Debido a que con frecuencia resulta dañado
el circuito integrado amplificador de potencia de
audio, es necesario verificar que los niveles de
voltaje que polarizan a cada una de las terminales sean correctos. También se recomienda comprobar que, con respecto a chasis, no haya corto
circuito en las terminales aisladas; con este propósito, adopte la tabla B como un medio de re-
ELECTRONICA y servicio No. 44
ferencia correspondiente a mediciones realizadas en el circuito integrado matrícula
RSN311W64A-P. Le recordamos que esta fuente
de consulta es útil también para circuitos de diferente matrícula, empleados en otros modelos
de equipos de audio Panasonic.
Consideraciones finales
Las tablas que enseguida se muestran, son otro
medio de consulta útil para el servicio a estos
aparatos; en ellas se especifican niveles de voltaje y valores óhmicos medidos con respecto a
tierra, tanto de los diferentes conectores asociados en las tarjetas de circuito impreso lateral y
frontal, como de los conectores de la fuente de
poder correspondientes a los modelos AK-22,
AK- 33, AK-44 y AK-55.
41
Tabla 2
Mediciones óhmicas y de voltaje con
respecto a tierra del IC501
PIN No.
OHMS
VOLTAJE
1.SOL.
47K
0.0V
2.SOR.
50.5K
0.0V
3.+VCC HI
3.65M
59.5V
Mediciones
óhmicas y de
voltaje de los
conectores de
tarjeta power con
respecto a tierra
S/tarjeta lateral.
CP500
PIN NO.
1.LED 8.4V
2.14.5V
3. CD7.5V
OHMS
VOLTAJE
INFINITO
8.8V
CARG. Y DES.
14.4V
INFINITO
2.3V
4.SGND
0
0.0V
5. L-CH
12.57K
0.0V
4.-VCC HI
760K
-60V
6. R-CH
12.99K
0.0V
5. L OUT
3.0K
0.0V
7. SL-CH
13.72K
0.0V
14.02K
0.0V
6. +VCC LOW
85.7K
28.9V
8. SR-CH
7. -VCC LOW
60K
-29V
9.+CIN
3085
0.0V
8. R OUT
3.0K
0.0V
10. S/C
INFINITO
0.0V
9. AC IN
22K
0.0V
11. GND2
10. GND
0
0.0V
12. FAN
11. -C OUT
40.5K
0.0V
12. +C OUT
26K
0.0V
13. -DISP HMUT
10K
S/C
14. IH DET
480K
-0.3V
15. +DI SENS
500K
29V
1.P GND
0
0.0V
16. -DI SENS
600K
-29.7V
2. P GND
0
0.0V
17. RELAY
12.8K
S/C
3. TUNER
18. +CN
15.7K
0.0V
4. -7.0V
19. -CN
3.6K
0.0V
5. S/C
20. -VD
2.2M
-50
21. +VD
2.1M
50.6V
7. P CONT
22. R IN
13.9K
0.0V
8. 7.5V
23. L IN
13.7K
0.0V
9. MO 9.5V
0
0.0V
CARG.Y DES.
0.0V
CP501
PIN NO.
6. -8
OHMS
VOLTAJE
22K
0.0V
2.79M
-7.3V
INFINITO
0.0V
-12.6M
-79V
6M
-2.6V
2.71M
7.3V
1.4M
10.7V
0
0.0V
10. DC DET
INFINITO
0.0V
25. SIR
17K
0.0V
11. S/C
INFINITO
0.0V
26. SIL
17K
0.0V
12.HP SW
INFINITO
-3.2V
24. IN GND
AJUSTES DE SERVO
EN EQUIPOS AIWA
Alvaro Vázquez Almazán
Introducción
Actualmente, el ajuste del
servomecanismo es uno de los
principales problemas en la
localización y reparación de fallas de
un reproductor de discos compactos.
En este artículo presentamos,
además de una revisión teórica del
funcionamiento de cada servo, los
procedimientos para realizar el
ajuste de los mismos a través del
modo de servicio; utilizaremos para
ello, un modelo de la marca Aiwa.
Como sabemos, los servomecanismos son los
circuitos encargados de controlar la lectura de
la información grabada en el disco compacto;
es decir, su principal función radica en mantener enfocado correctamente el haz de luz sobre
la superficie del mismo.
Todos los reproductores de discos compactos cuentan con cuatro tipos de servomecanismos: de enfoque, de seguimiento, de desplazamiento y de giro de disco. Dichos circuitos trabajan
en conjunto, por lo que cualquier falla en uno de
ellos afecta a los demás; y a su vez, esto provoca
que la reproducción del disco no sea adecuada.
Servomecanismo de enfoque
El servomecanismo de enfoque es responsable
de colocar la lente del recuperador óptico a una
distancia que permita el enfoque adecuado en
la superficie de datos del disco. Así se compensan, en la medida de lo posible, los defectos de
44
ELECTRONICA y servicio No. 44
Figura 1
Figura 3
Fotodetectores en un OPU típico
+
A
B
+
Comp.
_
D
C
+
fabricación que pudiera tener el disco compacto
(figura 1).
Como usted sabe, dentro del recuperador óptico existen diversos elementos cuya función es
doble: generar el rayo de luz láser que se envía
a la superficie de datos del disco y convertir en
señal de RF o señal de diamante la luz “rebotada” por el disco. Los elementos encargados de
dicha conversión son los fotodetectores (figura
2).
Estos fotodiodos reciben
la información de los
haces secundarios. Su
función es detectar
cuándo el láser está
fuera de la pista
correcta, en cuyo caso
inducen al
servomecanismo de
"tracking" a ejercer
su función correctora.
E
A
B
C
D
F
En este mosaico de diodos semiconductores (llamado
"detector de 4 elementos") se recibe el rayo láser
principal que retorna del disco y se traduce en una señal
eléctrica, en la cual se incluyen los datos musicales.
Este mosaico también ejerce una función de autocontrol, pues cuando el haz láser no se encuentra
correctamente enfocado sobre la superficie de datos el
patrón de luz que se forma no es perfectamente circular,
lo que induce al servomecanismo de enfoque a ejercer
su acción correctora.
Los fotodetectores
Son dispositivos sensibles a la luz, que convierten ésta en voltaje. El valor de ese voltaje de-
Figura 2
Lente de enfoque
Lente cilíndrica
Espejo
semitransparente
Lente
colimadora
ELECTRONICA y servicio No. 44
pende de la magnitud de luz que se les aplique a
los propios fotodetectores.
Cada reproductor de discos compactos posee
un conjunto de seis fotodetectores, de los cuales los fotodetectores A, B, C y D se utilizan para
detectar el enfoque correcto (figura 3) y los otros
dos se utilizan para el seguimiento.
Enfoque correcto
Se logra cuando el voltaje a la salida del comparador es cero, debido a que el voltaje que entregan los fotodetectores A y C es igual al que entregan los fotodetectores B y D (figura 4A).
Disco muy cerca
Fotodetectores
El voltaje a la salida del comparador es positivo,
debido a que el voltaje entregado por los
fotodetectores A y C es mayor que el voltaje que
entregan los fotodetectores B y D (figura 4B).
Rejilla de
difracción
Disco muy lejos
Diodo láser
El voltaje a la salida del comparador es negativo, debido a que el voltaje entregado por los
fotodetectores A y C es menor que el voltaje que
45
Figura 4
El recuperador óptico realiza una función equivalente a la del fonocaptor (en un disco de acetato convencional)
o una cabeza magnética (en un cassette); esto es, recoge la información previamente grabada en el medio de
almacenamiento.
A
Enfoque correcto
Rejilla de
difracción
Semi-espejo
Dispositivo de 2 ejes
(lente objetivo)
Lente
colimadora
Haz láser
Lente
cilíndrica
1.7 µm
Detector de
4 diodos
B
A
Detector
C
D
B
_
(B+D)
+
Semi-espejo
Dispositivo de 2 ejes
(lente objetivo)
Lente
colimadora
Amplificador
excitador
Disco
Diodo láser
Mayor que 1.7 µm
Rejilla de
difracción
Lente
cilíndrica
A
Detector
D
B
C
_
(B+D)
+
(A+C)
+Vdc
Disco muy lejos
Semi-espejo
Haz láser
Dispositivo de 2 ejes
(lente objetivo)
Lente
colimadora
Diodo láser
Menor que 1.7 µm
Rejilla de
difracción
Disco
Lente
cilíndrica
Detector
entregan los fotodetectores B y D (figura 4C).
Dependiendo de la magnitud de voltaje a la salida del comparador, el circuito servomecanismo
ajusta la posición de la lente de enfoque. Esto
garantiza que el haz de luz láser permanecerá
enfocado.
46
OVdc
(A+C)
Disco muy cerca
Haz láser
C
Amplificador
excitador
Disco
Diodo láser
A
B
D
C
Amplificador
excitador
_
(B+D)
+
(A+C)
-Vdc
Servomecanismo de seguimiento
Su función es procurar que el haz de luz láser se
mantenga siempre sobre la pista de información
correcta. Para el efecto, se auxilia de los
fotodetectores E y F (figura 5).
ELECTRONICA y servicio No. 44
Figura 5
Dispositivo de 2 ejes
Haz lateral
Aprox. 2.0µm
Lente
objetivo
Haz principal
Bobina de
tracking
Aprox. 2.0µm
Haz lateral
Fuera del tracking
Tracking correcto
Bobina
de tracking
E
Imán para
tracking
A
—
C
B
Detectores
+
D
Bobina de
enfoque
Imán para
tracking
F
(Recuperador
óptico)
Imanes para enfoque
Funcionamiento
Cuando el haz principal (que se utiliza para detectar el enfoque) está en posición correcta de
lectura, la luz reflejada por los rayos secundarios (que se dirigen hacia los fotodetectores E y
F) es idéntica. Entonces, a la salida del comparador el voltaje será de 0 voltios y, por lo tanto,
Figura 6
A Tracking
correcto
no será necesario realizar ningún ajuste (figura
6A).
Cuando el haz principal se desvía de su posición correcta, alguno de los fotodetectores recibe menos luz. Esto provoca que la salida del
comparador pierda el equilibrio, y que, dependiendo del fotodetector que esté recibiendo menos luz, entregue un voltaje positivo o negativo
(figura 6B y 6C).
Servomecanismo de desplazamiento
B Tracking
cargado a la
derecha
ELECTRONICA y servicio No. 44
C Tracking
cargado a la
izquierda
Trabaja en coordinación con el servomecanismo de seguimiento, pues detecta la magnitud de
la señal de error de seguimiento (TE) y la compara con un valor específico de voltaje. Si la señal de error de seguimiento se encuentra por
encima del voltaje de referencia, el servomecanismo de seguimiento enviará, a través del excitador, un pulso de voltaje al motor de desplazamiento; entonces se moverá todo el bloque
óptico, para asegurar el seguimiento de las pistas de información del disco (y de esta manera,
en una serie de pasos secuenciales de ajuste y
47
velocidad a la que gira el motor de giro. Para detectar esta velocidad y detectar así también la
velocidad a la que gira el disco, compara la señal
de radiofrecuencia con una señal de referencia.
Figura 7
Disco (vista lateral)
Operación conjunta de los
cuatro servomecanismos
OPU
RF
Motor
de sled
Analicemos el funcionamiento de los cuatro servomecanismos en conjunto:
AMP
FE
Servo focus
TE
Servo tracking
Servo sled
desajuste de seguimiento), el recuperador óptico se va desplazando poco a poco y de adentro
hacia fuera, sobre toda la superficie del disco (figura 7).
El servomecanismo de giro o CLV
Este circuito es el encargado de que la velocidad lineal de giro de disco (CLV) sea constante.
Durante la lectura de los tracks iniciales, esta
velocidad debe ser de 500 rpm y de 200 rpm en
los tracks finales. Para lograr esto, debe controlar el voltaje aplicado al motor de giro (también
conocido como motor spindle).
Con el fin de llevar a cabo el ajuste de velocidad que en su caso sea necesario, este servomecanismo tiene que detectar con exactitud la
1. Cuando se coloca un disco y se da la orden de
PLAY, el equipo inicia un modo de búsqueda
de enfoque (focus search). Si el haz de luz láser logra enfocarse correctamente, se podrán
activar los demás circuitos sin ningún problema.
2. Una vez enfocado el haz de luz láser, empieza a funcionar el servomecanismo de CLV, con
lo que el disco empieza a girar.
3. Se activa el servomecanismo de seguimiento,
para localizar la pista de datos e iniciar la lectura de los mismos. En ese momento, bajo el
control de los servomecanismos de enfoque
y seguimiento, el haz de luz láser se sitúa sobre la superficie de datos del disco y se empieza a controlar la velocidad de giro de éste.
4. Finalmente, conforme avanza la reproducción
del disco, siguen en funcionamiento los tres
servomecanismos anteriores y comienza a operar el servomecanismo de desplazamiento.
Ajustes de servomecanismos
En los reproductores de discos compactos Aiwa,
el ajuste de los servomecanismos se realiza de
forma automática dentro de su respectivo cir-
Figura 8
48
ELECTRONICA y servicio No. 44
Tabla 1
MODO/
NUMERO
TECLA DE
FUNCION
INDICACION
Todas las
lámparas
encendidas
Modo de inicio
Número 1
OPERACION
CIRCUITOS A CHECAR
* Todos los filamentos encendidos
* Checa los filamentos
* Prueba el sistema de control
* Pruebe el circuito APC
* Mide la corriente del láser
* Mide la forma de onda de seguimiento de enfoque
* Mide la forma de onda de error de enfoque
(DPR es ignorado durante el modo de búsqueda)
* Comprueba todos los circuitos servo
* Comprueba el circuito DPR
Modo de
busqueda
Número 2
STOP
CD
* Diodo láser siempre está encendido
* Búsqueda de enfoque en operación
continua
* Motor de giro en constante
movimiento
Modode
reproducció n
Número 3
PLAY
Normal
* Reproducción normal
* La búsqueda de enfoque es continua
si la TOC no puede ser leída
Modo transversal
Número 4
PAUSE
Normal
• Encendido y apagado del servo de
seguimiento
• Se enciende o se apaga cuando la
tecla PAUSE es presionada
• Comprueba el balance de seguimiento
Modo de
desplazamiento
Número 5
FF
CD TEST
• El recuperador óptico es desplazado
hacia la periferia del disco
RWD
CD TEST
• El recuperador óptico es desplazado
hacia la parte interna del disco
Modo de giro
Número 6
TAPE
REC
Todas las
lámparas
encendidas
• El motor gira hacia la derecha o
hacia la izquierda al presionar la tecla
correspondiente
• Comprueba el circuito de giro
• Comprueba motor de giro
Modo RF AGC
Número 7
TUNER
AGC ON/OFF
• Se enciende o se apaga cada vez
quese oprime la tecla
• Para regresar al modo inicial,
presione la tecla CD tres veces
• Comprueba si el PC se encuentra en
buen estado
• Comprueba el circuito amplificador de RF
cuito integrado. Por tal motivo, gracias a la incorporación de los modos de servicio, en esta
sección es muy fácil localizar la falla en cuestión, y, relativamente, se requiere muy poco del
servicio técnico.
Para entrar al modo de servicio del reproductor de discos compactos, ejecute el siguiente procedimiento:
•
•
•
•
Comprueba el circuito de desplazamiento
Comprueba el circuito de seguimiento
Comprueba la operación del mecanismo
Comprueba PU
1. Conecte el equipo a la red eléctrica; al mismo
tiempo, mantenga oprimido el botón de función CD; después de algunos segundos
(aproximadamente 4), aparecerá en display el
mensaje TEST; esto indica que nos encontramos en el modo de servicio (figura 8).
2. Utilizando las teclas del control remoto, puede activar las funciones y aplicaciones nece-
Tabla 2
Párametro de ajuste (ENCENDIDO= 1, APAGADO =0)
Valor desplegado por el auto ajuste (* es hexadecimal)
F
OFFSET
BIAS
GAIN
F
OFFSET
BIAS
GAIN
F
0
0
0
F
Sin despliegue
Sin despliegue
Sin despliegue
F
1
1
1
F
**
**
**
F
1
1
0
F
**
**
Sin despliegue
F
1
0
1
F
**
Sin despliegue
**
Sin despliegue
F
1
0
0
F
**
Sin despliegue
F
0
1
1
F
Sin despliegue
**
**
F
0
1
0
F
Sin despliegue
**
Sin despliegue
F
0
0
1
F
Sin despliegue
Sin despliegue
**
ELECTRONICA y servicio No. 44
49
Tabla 3
Párametro de ajuste (ENCENDIDO= 1, APAGADO =0)
Valor desplegado por el auto ajuste (* es hexadecimal)
T
OFFSET
BALANCE
GAIN
T
OFFSET
BIAS
GAIN
T
0
0
0
T
Sin despliegue
Sin despliegue
Sin despliegue
T
1
1
1
T
**
**
**
T
1
1
0
T
**
**
Sin despliegue
T
1
0
1
T
**
Sin despliegue
**
T
1
0
0
T
**
Sin despliegue
Sin despliegue
T
0
1
1
T
Sin despliegue
**
**
T
0
1
0
T
Sin despliegue
**
Sin despliegue
T
0
0
1
T
Sin despliegue
Sin despliegue
**
sarias para lograr el ajuste del servomecanismo (tabla 1).
3. Para salir del modo de servicio, basta oprimir
el botón POWER.
Despliegue de datos en el modo auto
ajuste de servomecanismo
Para visualizar en display el resultado del proceso de auto-ajuste, ejecute el siguiente procedimiento:
2. Presione la tecla de función “AUX” hasta que
aparezca “T***” en el display.
3. Seleccione ON u OFF para cada ajuste (tabla
3).
4. Presione la tecla PLAY para reproducir un CD.
5. Presione la tecla de función CD dos veces.
6. Los valores de auto ajuste “T******” aparecerán en el display.
7. Oprima la tecla de función una vez, para regresar al modo normal.
Comentarios finales
Ajuste de enfoque
1. Coloque el equipo en modo de servicio.
2. Presione la tecla de función TAPE, hasta que
en el display aparezca el mensaje “F***”.
3. Seleccione ON u OFF, para realizar los ajustes
seleccionados (tabla 2).
4. Presione la tecla PLAY, para reproducir un CD
de audio.
5. Presione dos veces la tecla de función CD.
6. Los valores del auto-ajuste “F******” aparecerán en el display.
7. Oprima dos veces la tecla de función CD, para
regresar al modo normal.
Ajuste de seguimiento
1. Coloque el equipo en modo de servicio.
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diodos o capacitores de la fuente.
3 Fallas comunes y soluciones en las fuentes de alimentación conmutadas de las
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
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CHASIS GX
Segunda y última parte
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Encendido inicial y oscilación
En la primera parte de este artículo
se describió la estructura general de
la fuente de alimentación de los
televisores Zenith chasis GX. En este
segundo artículo analizaremos el
trabajo que realiza dicha fuente,
considerando flujos de corriente y
haciendo una descripción de los
diagramas. Además, al igual que en
la primera parte, al final podrá
encontrar algunas recomendaciones
útiles que le ayudarán a localizar y
solucionar más prontamente fallas
en estas fuentes.
52
El funcionamiento del circuito se basa en los
cambios de voltaje que se inducen en el secundario del transformador y que ocurren cuando
varía la frecuencia de switcheo del circuito resonante LC, que se forma básicamente con la
inductancia L, la cual presenta el devanado primario del transformador de poder TX3404 junto
a la capacitancia de CX3415 (figura 5).
Cuando la frecuencia del circuito oscilador
disminuye, aumenta el voltaje generado Vo.
Cuando dicha frecuencia aumenta, disminuye
este voltaje (figura 6).
Por lo general, este circuito funciona en una
frecuencia de entre 28 y 40KHz aproximadamente, que varía con respecto a la variación presentada por las cargas y frente a las variaciones del
voltaje de línea. Al aplicar el voltaje de polarización de B+ sin regular, éste llega al ICX3431 por
medio del devanado primario del transformador
TX3401, en donde el transistor interno del integrado se encuentra inicialmente en estado de
corte. Al mismo tiempo, el voltaje B+ provoca
ELECTRONICA y servicio No. 44
Figura 5
Figura 6
Curva de resonancia de un circuito LC
Circuito equivalente de encendido inicial
TX3404
+ 150 V
Sin reg.
fr
Vo
+
RX3404
L
IC3431
3
2
Ib
+
—
VBE
Ic
QSWT
ON
Vo
—
A
Zona de trabajo
B
C
4
f (kHz)
RX3403
una circulación de corriente Ib por RX3404, que
polariza directamente al transistor Q SWT en su
unión BE del circuito ICX3431 en sus terminales
2 y 4.
De esta manera, el circuito se cierra a tierra
por medio de RX3403; y en ese momento el Q
SWT (interno de IC) se activa, permitiendo que
circule una cantidad considerable de corriente
en el primario del transformador de poder Ic;
dicha corriente provoca un campo magnético
dentro del mismo transformador, permitiendo
que se genere un Vo en el secundario del transformador. Hasta este momento sólo ha trabajado el transistor de poder Q SWT del circuito integrado.
Corte del transistor de poder
Al circular corriente por el primario del transformador de poder, se inducen voltajes en los devanados secundarios; y de uno de ellos, se rectifica su periodo negativo para obtener un voltaje
de control. Esto es, en las terminales 11 y 14 del
transformador se induce el pulso negativo, el
cual se rectifica y se filtra a través del diodo
D3409 y el capacitor C3413, respectivamente.
En la figura 7 se muestra el diagrama donde
se ilustra el flujo de corriente que se lleva a cabo
cuando se obtiene el voltaje de -41 voltios. Observe que dicha corriente va desde tierra GND
hacia 150 V. Al circular la corriente note que en
la resistenica Ras (resistencia antisaturación) se
genera un voltaje que se refleja a la unión E-B
de Q LIM, provocando su activación y llevándolo a la saturación plena.
ELECTRONICA y servicio No. 44
28
40
Como sabemos, en ese momento la resistencia de la unión CE se vuelve muy baja (casi cero
ohms) y se refleja hacia la unión BE del transistor Q SWT; entonces dicha unión se pone "en
corto" y hace que Q SWT se desactive o pase al
estado de corte; a su vez, esto hará que se interrumpa la corriente de colector, que es la misma
que circula por el devanado primario del transformador TX3404.
Al suceder esto, el campo magnético se colapsa internamente en el transformador, induciendo un voltaje de polaridad opuesta en las
terminales 11 y 14 del circuito de control de regulación y provocando que regrese al estado inicial (cuando no hay circulación de corriente en
el transformador TX 3404, el transistor Q SWT y
Figura 7
Circuito equivalente del ciclo de corte de Q SWT
TX3404
+ 150 V
I=0
RX3404
GND
– RAS +
VEB
+
–
Ic = 0
3
2
QSWT
OFF
ON =
RB
QLIM
4
RX3403
REG
REG
1
-41V
_
CX3413
+
11 +
V0 4
_
14
D3409
53
Q LIM desactivados y Vo igual 0 voltios). En este
instante, el circuito se encuentra en las condiciones que se muestran en la figura 5; es decir,
en estado de encendido inicial, y a partir del cual
el proceso se repite.
Este ciclo se repetirá una y otra vez, mientras
el aparato esté conectado a la red de CA de línea. Es así como se produce el proceso de oscilación del circuito.
Figura 8
Circuito equivalente en condición de OCP
TX3404
+ 150 V
I
OCP
ACTIVADA
El voltaje que se induce en las terminales 11 y
14 del transformador de poder es directamente
proporcional a los demás voltajes secundarios
inducidos. Así que las variaciones que se produzcan en éstos, también se producirán en este
devanado de control.
Dichas variaciones se rectifican y filtran en el
circuito formado por D3409 y CX3413. Y entonces generan el voltaje de retroalimentación que
debe inyectarse al circuito integrado regulador
por su terminal 1, para provocar los respectivos
cambios de frecuencia que ajustarán el voltaje
de salida con el fin de mantenerlo dentro de un
nivel adecuado de regulación.
Como vimos en la figura 6, los aumentos de
frecuencia que sufra el circuito de conmutación
provocarán una disminución de los voltajes de
salida. Estos mismos voltajes aumentarán cuando disminuya dicha frecuencia, porque este circuito se encuentra trabajando en la zona B de la
curva de respuesta a la frecuencia de un circuito
resonante LC.
OFF
QSWT
I
QX3401
Regulación
OVCD
+
ON
–
I
RX3406
+
VBE
RX3403
_
En el momento en que por una falla de cualquier componente del circuito llegara a aumentar la corriente del primario del transformador I
hasta un nivel elevado, se produciría una caída
de voltaje a través de las terminales de RX3403;
y si esta caída llega a ser de unos 0.6V, provocará que una corriente circule a través de la unión
BE de QX3401; a su vez, esto hará que se active
dicho transistor y que la resistencia de la unión
CE baje a casi cero ohmios.
Como podemos darnos cuenta, esta condición
provoca que la base del transistor Q SWT (dentro de ICX3431) llegue a un nivel de cero voltios
o tierra y que este mismo transistor se conmute
al estado de corte (o apagado). Entonces se interrumpirá el ciclo de la oscilación del circuito, y
se detendrá la generación de voltajes secundarios.
Circuito de refuerzo de corriente
de excitación
Protección de sobrecorriente (OCP)
Este circuito se encarga de sensar los niveles de
corriente I que circulan por el primario del transformador. Esta corriente, que es la misma que
circula por el transistor de poder Q SWT interno
del circuito integrado, cortará la oscilación cuando su nivel alcance niveles peligrosos que pudieran dañar al circuito.
La resistencia RX3403 cuantifica la corriente
que circula a través de ella; con esto, genera un
voltaje que es directamente proporcional a los
cambios de corriente que la atraviesan (figura 8).
54
Este circuito sirve para inyectar una corriente
instantánea adicional a la base del transistor Q
SWT, con el fin de garantizar una saturación plena de éste cuando se encuentra en estado activo (figura 9). Para realizar esto, durante el periodo inicial y los periodos de corte del transistor
Q SWT, el diodo D3407 cargará al capacitor
CX3416, almacenando la energía por medio de
campos eléctricos internos a éste.
Por otro lado, durante los periodos de activación o saturación del transistor Q SWT, la energía almacenada se descargará por medio de la
ELECTRONICA y servicio No. 44
Figura 9
Circuito simplificado de refuerzo de corriente
C3416
RX3407
+
16
QSWT
+
_
D3406
D3407
I
_
11
RX3403
OCP
resistencia RX3407, a través de la unión BE del
transistor QSWT; de esta manera se reforzará la
corriente de su base, garantizando que la corriente de su colector alcance un nivel adecuado. Todo este proceso permite que los voltajes
secundarios alcancen su nivel nominal. De tal
manera que cuando exista una falla en este circuito de refuerzo de corriente, los voltajes secundarios de la fuente bajarán.
Voltajes secundarios
Ahora bien, para explicar el proceso de los
voltajes secundarios, utilizaremos el diagrama
de la figura 10. Observe que en forma permanente, la fuente de poder produce tres voltajes
principales:
a) +130V regulados, que se suministran a los circuitos de deflexión, se generan por TX 3404/
1 y 4; se rectifican y filtran por medio de D3410
y CX3420, y se estabilizan por medio de una
resistencia que drena una mínima cantidad
de corriente en condición de espera.
b) +15VSB, generados en TX3404/8 y 5, protegidos por FX3402 contra algún corto; rectificados y filtrados por D3411, C3424 y L3407, y se
suministran posteriormente al relevador de
desmagnetización.
c) +8VSB, que se generan en TX3404/3 y 6; están
protegidos por FX3403, y son rectificados y filtrados por D3412 y C3422, respectivamente.
El voltaje de +5V necesario para energizar al
microcontrolador, a la EEPROM y al receptor de
control remoto, se obtiene a la salida del circuito integrado regulador lineal IC3442 (en su terminal OUT). Este circuito se alimenta con los
+15V SB producidos por D3411 y C3424, los cuales llegan también a este regulador a través de
R3413.
Voltajes switcheados
En esta sección se obtienen los voltajes necesarios para alimentar al televisor, cuando éste recibe la orden de encendido (figura 11). En ese
Figura 10
+130V regulados
1
D3410
CX3420
R3431
TX 3404
4
FX3402
D3411
OUT
IN
L3407
5V
REG
+15V Stand by
8
5VSB
R3413
C3424
5
+8V Stand by
3
FX3403
D3412
C3422
6
ELECTRONICA y servicio No. 44
55
mismo momento, el microprocesador envía un
pulso de nivel alto H (de 5V) con el fin de dejar
pasar los voltajes switcheados al circuito y que
éste empiece a funcionar. Al encender el televisor, aparece un voltaje que polariza directamente
a la unión BE de Q3402; entonces éste se activa,
y su resistencia se reduce de C-E a casi cero
ohms; a su vez, esto provoca que de inmediato
pase el voltaje positivo de +15 VSB a través de
las resistencias R3414 y R3418, cerrando su circuito a tierra por el transistor Q3402 (C-E).
Al circular corriente por la resistencia R3414,
se produce una caída de voltaje que polariza directamente a la unión BE de Q3403; entonces
éste se activa y aparece el voltaje de +15V audio
(que, como su nombre lo indica, alimenta a los
circuitos de salida de audio del televisor).
También habrá una circulación de corriente
de tierra hasta +15 VSB, a través de los componentes Q3402 (C-E), R3421 y R3422. Al igual que
en el caso anterior, la circulación de corriente
por R3422 provocará la polarización directa de
Q3404; entonces éste se activará, y permitirá el
paso de voltaje en su colector (llamado ahora
+15 VSW).
En el momento de encender el televisor, este
voltaje aparecerá tal y como acabamos de explicar; primero provocará que se active el circuito
de desmagnetización y, al mismo tiempo, atravesará R3420 con destino a un regulador integrado de 9V (que se encarga de producir los
+9VSW que se suministran a la jungla del televisor); entonces aparecerá la señal de excitación
horizontal, que es la encargada de activar el flyback y generar entre otros los voltajes secundarios de B+ para los transistores de salida de video, el voltaje de alimentación para el circuito
de deflexión vertical y el voltaje de filamentos
del cinescopio.
Fallas comunes
El televisor no enciende
Revise FX3401. Si se encuentra abierto, es muy
probable que haya un corto en el circuito. Pero
antes de colocar un circuito en buen estado, con
la ayuda de un óhmetro revise el circuito integrado ICX entre sus terminales 2 y 3; y 3 y 4,
56
respectivamente. Si la resistencia medida es del
orden de algunos ohmios o de cero ohmios, significa que el transistor interno de poder está en
corto; retírelo, y haga una inspección visual de
la zona del regulador; si nota que alguna pieza
está quemada, sustitúyala de inmediato.
Una vez que haya retirado el IC, también con
la ayuda del óhmetro mida las resistencias que
forman parte de esta sección, para saber si se
encuentra alguna dañada.
Si descubre que el IC está dañado, con la ayuda del óhmetro revise también el transistor de
salida horizontal. La finalidad de esto, es verificar que no se encuentre en corto. Y no olvide
revisar otros componentes críticos de la sección
de deflexión horizontal. Cuando ya no encuentre nada anormal, proceda a reemplazar las piezas dañadas y conecte el televisor a un variac
de CA con un voltaje de aproximadamente
30VCA. Al ejecutar este paso, mida el consumo
de CA; además de ser bajo, debe permitir que el
oscilador de la fuente se active y que se midan
los voltajes secundarios (sobre todo el B+).
Si hasta aquí todo se encuentra en orden,
puede empezar a incrementar el voltaje de CA
en pasos de 10 voltios, con el fin de ir monitoreando el B+ regulado. Si todo está bien cuando
usted realice esto, el voltaje se “amarrará” en
130V pese a que se haya incrementado el nivel
de CA de entrada; de otro modo, el circuito no
estaría regulando.
El televisor se apaga continuamente
Es un síntoma clásico de que, en primera instancia, la fuente está empezando a dejar de regular; y de que los voltajes generados aumentan
a tal grado, que hasta se activa el circuito de protección contra emisión excesiva de rayos X.
Cuando esto suceda, verifique si hay fuga en
D3409, si se ha alterado el valor de RX3409 o si
CX 3413 se ha desvalorizado. Es común que este
filtro se desvalorice, porque trabaja durante todo
el tiempo que el televisor se encuentre conectada a la línea. Y cuando esto último ocurre, el
voltaje de los secundarios aumenta y activa al
circuito de protección; esto provoca que algunas veces, se llegue a dañar el transistor de salida horizontal; sustituya el filtro por un compo-
ELECTRONICA y servicio No. 44
Figura 11
+ 15 V
SB
+
ON 5V
H
R3414
VBE
OFF 0V
L
R3418
_
Q3403
R3422
5V
Q3402
+
VBE
_
+
_
R3421
Del microcontrolador
pulso de encendido
VBE
Q3404
+ 15V
audio
R3420
IN
OUT
9V
REG
+ 9 VSW
+15VSW
Cuando esto sucede, es común que se dañen el
termistor de entrada de línea de CA y el fusible;
también, que C3401 se ponga en corto. Pocas
veces, el problema afecta al regulador o al puente
de diodos; aun así, es conveniente realizar las
mediciones de rutina con el televisor apagado,
con el fin de detectar si otro componente está
dañado; y como la resistencia RX3401 también
se ha llegado a abrir ante situaciones de este tipo,
no estaría de más revisarla también.
haber hecho una sola medición de resistencia,
nos hemos tomado el atrevimiento de pedir ayuda a algún compañero.
Otra evidencia de que ha ocurrido esta falla,
es que el televisor sigue “muerto” pese a que ha
sido reparado luego de recibir alguna descarga
o corto, que dañó al circuito regulador de poder.
Si éste es su caso y pensaba solucionar el problema con la sustitución del componente dañado, debe considerar que muy comúnmente el
regulador STR 53041 tenga defectos de fabricación o que a veces se dañe al poco tiempo de
haber sido instalado. Trate de conseguir refacciones de buena calidad.
El televisor está “muerto”
Comentarios finales
Cuando esto sucede, el televisor cae en un completo estado de inactividad. Y al hacerse una revisión general, aparentemente todo está en orden: fusible correcto, puente correcto, IC
correcto, B+ sin regular correcto. Sin embargo,
no puede lograrse que el conmutador principal
oscile.
Usualmente, esta falla se debe a un descuido
por parte del técnico. ¿Cuál? Olvidó revisar la
resistencia RX3404, que es responsable del inicio de la oscilación. Y es que, por lo general,
pensamos que como se trata de una resistencia
de valor elevado, es poco probable que se llegue
a dañar; pero la realidad es muy diferente. De
modo que por no haber hecho esta medición,
tenemos que trabajar de más; incluso, por no
Damos por terminada la descripción de algunas
de las fallas que con mayor frecuencia ocurren
en esta fuente conmutada. Es producto de la recopilación de diversas experiencias que se han
tenido en nuestro centro de servicio.
Si acaso usted recibe un televisor que presenta
una falla diferente a las que hemos analizado, le
recomendamos que empiece con una revisión
minuciosa de los componentes de la fuente y de
los circuitos que ésta alimenta; ahí puede estar
el origen del problema.
Mientras tanto, continúe familiarizándose con
el funcionamiento de los televisores modernos.
Es una buena fórmula para que se le facilite su
reparación.
nente nuevo de buena calidad, para estar seguros de que esto no se repetirá pronto.
El televisor sufrió una descarga
ELECTRONICA y servicio No. 44
57
MEDIDOR UNIVERSAL
DE COMPONENTES
Tic800
Adquiera los
instrumentos y
herramientas del
METODO
Alberto Franco Sánchez
[email protected]
de REPARACION del
PROF. J. LUIS OROZCO
El Tic 800 es un instrumento muy
valioso para comprobar el estado de
diversos dispositivos, tales como
diodos convencionales, zener, VDR,
capacitores, diodos de hornos de
microondas y transistores de
potencia. En el presente artículo
hablaremos de la forma en que se
prueban los VDR y los diodos zener.
Este proyecto forma parte de las
herramientas e instrumentos puestos
en práctica por el Prof. J. Luis Orozco
Cuautle para facilitar el servicio
técnico. En próximos números
hablaremos de otros proyectos.
Clave
900
902
904
906
908
Descripción
Medidor universal de componentes Tic 800
Verifica diodos (rectificadores, zener y de
hornos de microondas), VDR, capacitores y
transistores de potencia ($160.00)
Oscilador de 60 y 15750Hz ($160.00)
Medidor de voltaje pico a pico ($130.00)
Probador de fly-backs (Pregunte precio)
Grabador de memorias EEPROM (Pregunte precio)
ELECTRONICA y servicio No. 44
VDR y zener
Los VDR y los zener forman parte de las fuentes
conmutadas. Normalmente se encuentran dispuestos en la entrada de alimentación de corriente alterna, para formar una protección contra
sobrevoltaje o fuertes descargas eléctricas en
esta porción del circuito; y al evitar que tales
magnitudes de corriente lleguen al resto del mismo, protegen contra daños a otros componentes tales como transistores de potencia y
capacitores (figura 1).
Los diodos zener se localizan después de la
sección de rectificación y filtrado, a la salida de
la fuente de alimentación (figura 2). Por ejemplo, en un televisor evitan que la sección de ba-
Clave
Descripción
909
Fuente de alimentación de 0-33V (Pregunte precio)
911
Probador de MOSFETs (Pregunte precio)
913
Probador y reactivador de cinescopios ($1,900.00)
DIM2
Variac electrónico ($150.00)
HV-5
Punta de alto voltaje ($120.00)
ALLEN
Juegos de llaves Allen ($35.00)
59
A la venta en las refaccionarias donde adquiere ELECTRONICA Y SERVICIO y en nuestras oficinas centrales
Prueba
Figura 1
AC
Al resto del
circuito
rrido horizontal sea dañada por cualquier falla
que se produzca en la regulación de la fuente.
Sin esta acción protectora de los diodos zener,
se incrementaría en exceso el voltaje que sale
de la fuente, el cual se suministra a los circuitos
del aparato en cuestión.
Al llegar a su voltaje de ruptura, estos elementos se disparan de inmediato; y se ponen en
corto, provocando que se abran las protecciones del circuito (fusible de línea o resistencias
de protección).
Cuando un componente se extrae de algún aparato electrónico o es blanco de sospechas, generalmente es medido con el multímetro; tal es
el caso de las resistencias o diodos rectificadores;
pero no es posible saber si un diodo zener conserva sus características originales de funcionamiento. Precisamente para esto es útil el probador de VDR y zener.
Estructura y operación del probador de
diodos VDR y zener
Este dispositivo cuenta con dos bloques principales: circuito generador de alto voltaje (500V
aproximadamente) y etapa de salida (figura 3).
Figura 3
AC
Alto
Voltaje
Protección
Dispositivo
bajo prueba
Probador de diodos VDR y zener
Para verificar los VDR y los diodos zener, se puede utilizar este proyecto, el cual fue diseñado
para trabajar como interfaz entre los dispositivos sujetos a prueba y el multímetro. De hecho,
el Tic800 tiene básicamente dos funciones: medición y prueba.
Esta función es útil cuando se desea saber el
valor nominal de un dispositivo que está en buenas condiciones. Por ejemplo, no en todos los
diodos zener se graban sus valores de voltaje;
otras veces, no se aprecia la nomenclatura.
El probador de VDR y zener permite conocer
el valor del dispositivo en cuestión.
Dicho circuito consta de una salida de aproximadamente 500VCD (que no es un voltaje crítico), seguida por una resistencia limitadora de
voltaje y de corriente (que sirve como protección, para evitar la destrucción del dispositivo
sujeto a prueba).
Al componente en cuestión, se le ha de conectar en paralelo el voltímetro de corriente directa; y este aparato registrará directamente el
valor del voltaje de ruptura del dispositivo, ya
que en este nivel empezará a conducir; entonces, finalmente, será posible verificar su valor
en el multímetro.
Figura 2
Instrucciones de uso
Medición
R
D
C
Zener
60
El uso de este kit es muy simple: sólo hay que
conectar adecuadamente el dispositivo sujeto a
prueba y, en paralelo, conectar a éste el voltímetro.
En la figura 4 se muestra la forma en que estos componentes deben conectarse para su correcta medición. No olvide que en el valor regis-
ELECTRONICA y servicio No. 44
Figura 4
A
B
trado por el voltímetro puede haber una pequeña variación, generada por el circuito con respecto al valor real de dispositivo; puesto que
existe un amplio rango de trabajo que va desde
algunos voltios (para el caso de los diodos zener)
hasta más de 170V (que es el voltaje de trabajo
en que comúnmente se encuentran los VDR
empleados en televisores), cabe la posibilidad de
que haya una variación de aproximadamente
10% del valor real. En otras palabras, si un diodo
zener marca 3.4 ó 3.5V, en realidad se trata de
un zener de 3.1V.
Precauciones
Nunca olvide que este circuito genera alto voltaje; y aunque esto no es tan crítico porque no
maneja corrientes elevadas, siempre es un riesgo manejar tal nivel de voltajes. Por eso se han
colocado dos interruptores tipo push normalmente abiertos, de manera que sea preciso oprimir ambos al mismo tiempo para que el disposiFigura 5
ELECTRONICA y servicio No. 44
tivo funcione (figura 5). Gracias a esto, se reduce considerablemente el riesgo de sufrir una descarga por tocar las puntas de prueba.
Cabe señalar, además, que se trata de un circuito que utiliza una serie de capacitores; de
modo que por algunos instantes, el dispositivo
puede almacenar energía; y cuando esto sucede, debe ser descargado mediante una resistencia de 1 ohmio a 2W (figura 6). Esto también se
debe hacer cuando de inmediato vaya a medirse
otro componente; y es que, tal como ya dijimos,
el probador de diodos VDR y zener puede mantener energía por algunos instantes; y esto, naturalmente, llega a ocasionar que el valor obtenido en la prueba sea erróneo. Incluso, podría
lograr la descarga sólo con unir las puntas del
probador ya que contiene una resistencia en serie; es un poco más tardado pero también se logra la descarga.
Figura 6
61
servicio
de suscripciones
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Medidor universal de componentes Tic 800
Verifica diodos (rectificadores, zener y de
hornos de microondas), VDR, capacitores y
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28
29
30
31
32
34
35
36
37
38
39
41
42
44
45
46
Nov. 2001
Dic. 2001
40
Jul. 2001
No
23
33
43
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3 Tarjeta de Crédito
1 El País
4 Depósito CIE
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6 Plancomer Día Siguiente
3 Canadá
2 E.U.A.
del
4 Resto
Mundo
Clase de Moneda:
0 4 5 0 2 7 4 2 8 3
Número de Cheque
Importe
1.
$
2.
$
3.
$
4.
$
5.
$
6.
$
7.
$
8.
$
9.
$
Suma
7 Planauto
En firme
8 Hipotecario
Al Cobro
días
Convenio CIE
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No. de cuenta
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Día
Mes
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Importe Efectivo
Tipo de Cambio
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SELLO DEL CAJERO AL REVERSO
BANCO
AMPLIFICADOR DE
AUDIO USADO EN
TELEVISORES WEGA
Alberto Franco Sánchez
Los amplificadores
Para su etapa de amplificación de
salida de audio, los televisores Sony
Wega emplean el circuito TA8216H.
En el presente artículo describiremos
las características de funcionamiento
más importantes de este circuito
integrado, así como un circuito de
prueba y un circuito de aplicación.
También analizaremos la sección de
salida de audio de los televisores de
esta nueva serie creada por Sony.
64
En números anteriores de esta revista, ya hemos
hablado acerca de diversos circuitos amplificadores de potencia e integrados que se usan en
modulares. Ahora estudiaremos un componente que, entre otras aplicaciones, se encuentra en
los televisores Sony Wega. Se trata del circuito integrado TA8216H, fabricado por Toshiba, que contiene un par de amplificadores operacionales y
por eso se utiliza en sistemas estereofónicos. A
continuación veremos más detalles sobre él.
El circuito TA8216H
Es un circuito amplificador de audio dual, que
se instala en ciertos productos de consumo; provee una potencia de salida de 13W por canal,
con Vcc = 28V, RL = 8Ω (figura 1), y requiere de
muy pocos componentes externos para su funcionamiento. Además, contiene un circuito de
ELECTRONICA y servicio No. 44
Ganancia de voltaje
Figura 1
Al momento de cerrar el circuito (figura 3) la ganancia de voltaje está definida por las resistencias R1 y R2, según la siguiente expresión:
Figura 3
INPUT
HZIP12-P-1.78B
–
+
4/2
+
+
OUT PUT
–
5/1
+
audio muting y un circuito de protección térmica.
Los rangos de voltaje de operación dependen
de la resistencia de carga (bocinas). Se trata de:
Vcc (op) = 10 - 37V para RL = 8Ω
Vcc (op) = 10 - 24V para RL = 4Ω
_
7 / 12
R1
R2
20kΩ
400Ω
_
Gv = 20log (R1<+ R2)/R2 [dB] = 34 dB (Si tomamos los valores predefinidos del circuito integrado)
Amplificador con ganancia < 34dB
En la figura 2 se muestra el diagrama interno de
esta salida de audio. Observe la forma en que
están conectados los amplificadores operacionales. Como usted sabe, la ganancia en los amplificadores operacionales se define por la conexión de las resistencias asociadas. Aunque
dicha configuración contiene valores predefinidos de resistencias, sus condiciones iniciales se
pueden modificar de acuerdo con lo que explicaremos a continuación.
Figura 2
6
RippleFilter
9
Vcc
+
AMP 1
–
4
400Ω
OUT 1
7
El cálculo anterior se hizo en el entendido de
que no se agrega ninguna resistencia externa;
por eso se obtiene la máxima ganancia. Sin embargo, los diseñadores de aparatos de consumo
reconfiguran estos parámetros para que tengan
cierto margen de trabajo; es decir, para que soporten cualquier alteración que ocurra.
En la figura 4 se muestra un ejemplo para
cuando se coloca una resistencia (R3) externa
en serie con R2 interna. R3 reconfigura el circuito, y entonces provoca una reducción en la ganancia de voltaje tal como se muestra continuación:
Gv = 20log (R1 + R2 + R3)/(R2 + R3) [dB]
Si, por ejemplo, R3 = 220Ω, entonces Gv = 30 dB
20kΩ
5
Figura 4
3
PW-GND 10
Pre-GND
20kΩ
400Ω
INPUT
1
–
+
4/2
+
+
2
AMP 2
+
OUT2
IN2
–
12
R3
+
8
11
ELECTRONICA y servicio No. 44
_
7 / 12
–
5/1
R2
400Ω
OUT PUT
R1
20kΩ
_
65
Figura 5
I7
I1
I2
I3
THE DETECTION
CIRCUIT AT
VCC
OFF
I4
I5
D1
VCC
7 / 12
OUT
I6
Q6
D2
9
Q4
20kΩ
Q5
Q2 Q3
Q1
400Ω
1kΩ
100Ω
11
Mute
8
+
2/4
1/5
IN
NF
_
Si bien no sucede con frecuencia, cuando estas resistencias externas cambian de valor hacen que varíe el nivel de salida de audio.
Función de MUTE en el TA8216H
En este circuito integrado es posible tener la función de MUTING por medio de la terminal 11. En
la figura 5 se muestra la sección del diagrama
esquemático en que se efectúa esta función.
Al reducir a 2.8V o menos el voltaje de la terminal 11, Q1 se enciende; y también disminuye
el voltaje de base de Q2, en el circuito diferencial fabricado con Q2 y Q3.
Así que con la reducción de voltaje en la terminal 11, el circuito de entrada se activa en esta
sección e interrumpe la señal de entrada.
En la terminal 8 se coloca el capacitor para la
reducción del ruido; y en caso de que esta terminal no sea utilizada, se debe cortocircuitar con
la terminal 11. El voltaje de esta última se fija en
4V o más.
rriente inusual. Esta función causa que se interrumpa el sonido, en caso de que haya una entrada de voltaje excesiva; incluso cuando ésta
apenas rebase el voltaje de alimentación recomendado (24V).
En la tabla 1 se especifican los valores máximos de operación para este circuito, y en la tabla 2 los valores típicos de voltaje en cada una
de sus terminales.
Tabla 1
Valores máximos (Ta=25˚C)
Características
Símbolo
Valor
Unidad
Fuente de voltaje
VCC
40
V
IO (peak)
3.0
A
PD
25
W
Topr
-20~75
˚C
Salida de corriente (pico/canal)
Disipación de potencia
Temperatura de operación
Circuito de prueba
MUTING interno en Vcc OFF
Cuando Vcc = 8V o menos en Vcc OFF, la detección del circuito en Vcc OFF se activa, el voltaje
de base de Q1 se reduce y el modo MUTING entra en operación.
Gracias a la detección de corriente de salida
interna y al circuito de protección, el circuito integrado queda protegido contra cualquier co-
66
En la figura 6 se propone un circuito de prueba
para determinar el funcionamiento de este circuito integrado. Note que en la terminal 11 se
ha colocado un interruptor de 1 polo y 2 tiros; de
estos últimos, uno va conectado a tierra y el otro
a VTH =2.8V (pero puede ser de 3V para no estar
en el límite del valor para la transición a MUTE).
ELECTRONICA y servicio No. 44
Figura 2
TYP. DC VOLTAGE OF EACH TERMINAL (VCC = 28V, Ta = 25˚C)
TERMINAL No.
1
2
DC Voltaje (V)
1.6
20m
3
GND
4
5
6
7
8
9
10
20m
1.6
9.4
13.0
5.0
VCC
GND
También se presenta como opcional la instalación de un capacitor en la terminal 8. Y aunque usted puede elegir el valor de este componente, se recomienda emplear uno de 1uF.
Observe también que no se han colocado resistencias externas en las entradas de los amplificadores. Mas si lo desea, puede colocarlas para
experimentar con el nivel de audio. Si lo prefiere, puede experimentar con un potenciómetro
lineal de 1 ó 10KΩ, con el fin de que aprecie los
efectos de estas resistencias de entrada. Por último, observe la configuración de conexión para
las cargas (bocinas) que, como ya mencionamos,
pueden ser de 4 u 8Ω.
Al final, usted obtendrá un circuito que le puede ayudar a entender el funcionamiento de este
tipo de amplificadores de potencia. Y es que en
general, estos amplificadores cuentan con al
menos uno de los amplificadores operacionales.
Figura 6
+
47 µF
IN1
_
6
RippleFilter
_
+
+
AMP 1
–
4
IN1
2.2µF
400Ω
+
47µF
20kΩ
5
–
_
47µF
+
3
Pre-GND
20kΩ
400Ω
1
–
IN2
_
2.2µF
+
2
AMP 2
+
IN2
8
(*2)
+
_
ELECTRONICA y servicio No. 44
11
2.8
12
13.0
Algunos de ellos se configuran para su ganancia desde el exterior; es decir, se requieren de
las resistencias adecuadas para una ganancia específica.
Aplicación a la TV Sony Wega
Tal como ya se dijo, el TA8216H requiere de pocos componentes externos para funcionar y para
darnos una potencia de salida considerable.
Veamos ahora un circuito práctico: el de la
etapa de salida de audio del chasis AA-2U, que
se utiliza en los televisores Wega precisamente.
En la figura 7 se presenta el diagrama a bloques de esta etapa. Observe que el circuito integrado central es IC1461, del cual se muestran
las líneas de salida (R out y L out) y sus respectivas entradas (R y L) en las terminales 2 y 4, respectivamente. También podemos ver un par de
interruptores electrónicos,
que sirven para la función
de MUTE del propio aparato. Y para la función
+
Vcc
1000 µF
MUTE del chip, se aplica
_
otro par de transistores.
9
Ahora veamos la sección del diagrama esque1000
µF
OUT 1
mático para la salida de
7
_
+
audio. Para que sea esta
2.2Ω
RL
explicación sea más clara,
0.12 µF
describiremos pequeñas
porciones a la vez.
PW-GND 10
0.12 µF
En la figura 8 se muesRL
tran las entradas de la se2.2Ω
ñal de audio para cada ca_
+
nal. Observe que sólo se
12
OUT2
1000 µF
requiere de un capacitor
de acoplamiento (C1465 y
11
C1468) para que la señal
de audio sea amplificada.
VTH = 2.8V
(*1)
En el otro par de entradas
67
Figura 7
Figura 9
R1474
100
C1461
1
+
CN1462
R OUT
7
2 R IN
MUTE
L OUT 12
Q1463
R
E
E
L
Q1462
MUTE
6
Q1461
MUTE
11 MUTE
R1461
2.2k
1
2
3
4
5
6
AUDIO +B
AUDIO +B
AUDIO AUDIO NC
NC
+
+
C1478
470
AUDIO-L
R1462
10K
Q1463
DTC114EKA
OFF MUTE
R1482
0
SP. BOX (L)
CN1463
IC1461
AUDIO AMP
C1477
470
C1465
1
+
SP. BOX (R)
1
2
3
4
4 L IN
MUTE
T0 G BOARD
CN642
+
GND01
R1467
10k
Q1464
DTC114EKA
OFF MUTE
R1483
0
Q1462
2SD601A
OFF MUTE
R1472
15k
R1471
1k
T0GABOARD
CN6006
Q1461
2SD601A
MUTE
R1465
47k
R1473
1k
R1466
47k
7
9
10
11
8
AUDIO-L(+)OUT
PS1461
L
C1465
1
+
+
3
4
AUDIO-R
5
C1475
2200
C1471
0.1
R1475
100
C1468
1
C1467
220
25V
C1472
0.47
C1473
2200
C1474
0.1
C1476
2200
AUDIO-R(+)OUT
AUDIO +B
JW1433
5MM
6
+
C1478
470
+
AUDIO-L
68
+
_
R IN
S-GND
+
C1477
470
R1480
2.2K
R1470
4.7
_
R1474
100
+
C1464
0.1
25V
+
R1469
4.7
2
12
+ C1470
1
IC1461
TA8216H
AUDIO AMP
1
L OUT
MUTE
6
PWR-G
R OUT
+
R
_
Vcc
Figura 10
D1468
MTZJ-T-77-22B
Figura 8
Todos estos transistores, algunas veces llamados transistores digitales, se diseñan especialmente para la conmutación.
Ahora veamos las salidas de los amplificadores operacionales (figura 10). La señal se envía
a las bocinas a través del capacitor C1475 (para
el canal L) y del capacitor C1476 (para el canal
R), ambos de 2200µF.
D1467
MTZJ-T-77-22B
de los amplificadores operacionales encontramos dos resistencias externas que, como ya se
mencionó, modifican ligeramente la ganancia de
voltaje establecida por el fabricante. Dichas resistencias son acompañadas por un par de
capacitores que eliminan las componentes de
corriente directa que pudieran presentarse.
En la figura 9 se muestra la sección de los
transistores de MUTE. Q1463 y Q1464 reciben la
señal desde el sistema de control. Estos transistores tienen la función de enviar a tierra la señal
de audio, cuando reciben la señal de control;
cuando ésta llega a la base de los mismos, los
polariza de tal manera que conmutan y llegan a
trabajar como un interruptor que se cierra; y así,
se realiza entonces la función de MUTE. La misma acción es ejecutada por los transistores
Q1461 y Q1462, que controlan esta función para
el integrado.
L IN
AK
(AUDIO AMP)
(AUDIO CNTL/SRS)
(2NDTUNER)
(S-LINK)
Q1464
Ambas líneas de salida cuentan con una resistencia de 2.2KΩ que, junto con los capacitores,
forma un filtro pasa-altas que ayuda a reducir el
ruido. También disponen de varios componentes adicionales (que estabilizan el funcionamiento del circuito integrado y garantizan el menor
ELECTRONICA y servicio No. 44
R1481
2.2k
Figura 12
+
R
C644 +
470
25V
1
AU +B
2
AU +B
3
AU -E
4
AU -E
5
NC
6
NC
R1418
47k
_
6
3
+
5
R1407
10k
+
C1429
4.7
AUDIO-L
R1421
100
AUDIO-R
Las entradas del puente rectificador provienen de uno de los secundarios del PIT (transformador principal de la fuente conmutada), terminales 5 y 6.
Para concluir
Como se podrá dar cuenta, gracias a la interacción de los circuitos de amplificación de potencia del circuito integrado, esta sección es realmente simple. Por eso, como ya dijimos, se
R1417
22k
R1415
100
TO AK BOARD
CN1643
+ C641
2200
8
L
R1416
22k
CN642
6P
WHT
:S-MICRO
AU+B
R1423
220
7
_
4
D641
D4SBS4F
AUDIO-RECT
R643
3.3
VCC
1
R1412
47k
C1428
+
4.7
Figura 11
IC1402
NJM4558M-TE2
VAR-AMP
2
ruido a la salida) y de un par de diodos zener
(que estabilizan el voltaje de alimentación en
aproximadamente 34.5V). Mediante el componente PS1461, estos diodos, antes de abrirse, limitan la corriente hasta 2A (ya que esta línea
viene directamente de la fuente de alimentación
como un voltaje no regulado, según se observa
en la figura 11).
reduce el número de componentes externos requeridos en esta etapa.
Esto también contribuye a que la etapa sea
más eficiente, porque en vista de que emplea
pocos componentes se reducen las posibilidades de falla; y cuando alguna llega a ocurrir, es
fácil localizarla.
Tal vez donde se puedan presentar mayores
dificultades, es en los circuitos anteriores a esta
etapa de salida. Recuerde usted que existe una
serie de etapas transistorizadas que controlan
salidas auxiliares de audio (figura 12). La misma
señal de audio que se envía a la etapa de potencia, se toma para las entradas de estos amplifi-
Figura 13
2SD601A
BUFFER
J233
2P
R242
1k
L
R241
470k
R
R243
470k
GND01
Q235
2SD601A
MUTE
R244
1k
Q236
2SD601A
MUTE
ELECTRONICA y servicio No. 44
C244
0.47
+
+
R258
2.2k
C245
0.47
R260
2.2k
R257
1k
R301
1k
D248
RD3.3SB
LIMITER
VAR/FIX L
VAR/FIX R
R259
1k
69
cadores operacionales de menor potencia (ya
que la salida no requiere de más).
Como puede darse cuenta, la ganancia del
amplificador se establece por medio de resistencias externas (a diferencia del circuito anterior,
que ya tenía preestablecida una ganancia de
voltaje).
Esta etapa también cuenta con sus transistores de MUTE, como se muestra en la figura 13.
La señal de control para estos transistores es la
misma que se usa para los transistores de la etapa de potencia; por eso concluimos que todas
las salidas de audio tienen el mismo proceso, y
que lo único que varía es la potencia que entregan los amplificadores.
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microEstudio
CONTROL DE
MOTOR DE PASOS
PARA PIC12C508
Wilfrido González Bonilla
www.electronicaestudio.com
Antes de iniciar
Entre los innumerables tipos de
motores, los de pasos son quizá los
preferidos por los aficionados y
profesionales de la electrónica y la
robótica. Sus usos son tan variados,
que abarcan desde el área comercial
hasta las aplicaciones industriales. A
pesar de que los controles para este
tipo de motores se pueden diseñar
basándose en circuitos TTL, en el
presente artículo trabajaremos en la
programación de un
microcontrolador PIC12C508, el cuál
puede ser utilizado como una opción
para controlar este tipo de motores.
72
Como ya mencionamos, entre los innumerables
tipos de motores existentes a la fecha, los de
pasos son quizá los preferidos por los aficionados y profesionales de la electrónica y de la robótica. Esto se debe a que los motores de pasos
son motores eléctricos que se mueven a partir
de pulsos (figura 1).
Los motores de pasos se emplean en impresoras, manejadores de discos, alimentadores de
papel, plotters, controles en aviones, brazos
mecánicos, robots, etc.
Clasificación de los motores de pasos
Los motores de pasos pueden ser de dos tipos:
de reluctancia variable y de imanes permanentes. Como estos últimos son los más populares,
serán objeto de estudio en el presente artículo.
ELECTRONICA y servicio No. 44
Tipos de controles
Figura 1
Los controles para motores de pasos pueden ser
unipolares o bipolares (dependiendo si son o no
capaces de invertir el voltaje de alimentación en
los devanados del motor), o del tipo full step, half
step o micro step. Veamos:
Los motores de pasos pueden considerarse
como actuadores electromecánicos que mueven
su flecha en función de los pulsos que reciben.
Un pulso hace avanzar la flecha unos cuantos
grados; varios pulsos la hacen girar todavía un
poco más; por ejemplo, AIRPAX, fabricante de
motores de pasos, señala en los datos de placa
de uno de sus motores:
STEP ANGLE: 7.5 Grados
Esto quiere decir que por cada pulso el motor
avanza 7.5 grados; y obviamente, para dar una
vuelta completa (es decir 360 grados) se requiere de 48 pulsos. De tal manera, el avance de la
flecha del motor depende del número de pulsos;
y la velocidad de rotación, depende de su frecuencia.
Entre cada pulso, el motor de pasos mantiene su posición sin la ayuda de frenos o embragues. En realidad los pulsos no se aplican directamente al motor, sino a través de un control
que a su vez energiza los devanados del motor
con una secuencia predeterminada; misma que
si se invierte hace que el motor también invierta
su sentido de rotación.
Los diversos devanados del motor tienen que
energizarse según una secuencia determinada,
misma que al invertirse hace que él también invierta su sentido de rotación (figura 2).
ELECTRONICA y servicio No. 44
a) Los controles unipolares, que son los más sencillos y económicos, sólo pueden usarse con
motores de 5 ó 6 hilos. Cada devanado del motor cuenta con un tap central.
b) Los controles bipolares, un tanto más sofisticados, pueden conectarse a motores de 4, 5 ó
6 hilos. Esto se debe a que tienen la capacidad
de invertir el sentido de la corriente que pasa
por cada devanado del motor de pasos.
c) En los controles tipo full step, un pulso hace
girar el motor en una proporción igual a la de
los grados nominales de este mismo.
d) En los controles half step, un pulso hace girar
el motor en una proporción igual a la mitad
de los grados nominales de este mismo.
Retomando el ejemplo en que los grados por
paso del motor AIRPAX son 7.5, en este modo
de funcionamiento se requiere de 96 pulsos
para que el motor realice una vuelta completa.
e) En los controles micro step, un pulso hace girar el motor en una proporción igual a la décima parte de los grados nominales de este mismo.
Control de motor de pasos de
PICmicroestudio
Aunque los controles para este tipo de motores
se pueden diseñar basándose en circuitos TTL,
Figura 2
Pulsos
Driver
Motor de pasos
PIC
73
Figura 3
Figura 5
GP5/OSC1/CLKIN
2
GP4/OSC2
3
GP3/MCLR/VPP
4
PIC12C500
1
PIC12C509
VDD
8
Vss
7
GP0
6
GP1
5
GP2/TOCKI
PIC12C508
los microcontroladores modernos –como los PIC–
son especialmente útiles para experimentar en
este tipo de aplicaciones. En este artículo estudiaremos el controlador PIC12C508, de apenas
8 pines, y que es la parte principal de la tarjeta
Control de Motor de Pasos de la empresa
PICmicro Estudio (clave 503, figura 3).
Driver L298
Cabe mencionar que el control de este proyecto
es de tipo bipolar y half step, en la figura 4 se
ilustran sus características. Observe que el driver L298 se trata de un circuito que tiene dos
puentes H, cada uno de los cuales se utiliza para
un devanado del motor de pasos.
Las líneas de control de cada puente H se conectan al PIC, el cual, según la secuencia requerida, hace que la corriente circule por los devanados.
Antes de seguir con la descripción de este control, vale la pena hacer un paréntesis para presentar brevemente al PIC12C508. Si bien es uno
de los microcontroladores más pequeños de
Microchip, no es menos poderoso que “sus hermanos mayores”; de tal suerte que, pude ser configurado en muchas formas y se puede adquirir
en presentación OTP (para ser programado una
sola vez) o EEPROM (para desarrollo de prototipos).
La versión económica OTP, se usa para producción. En cambio, la versión EEPROM, puede
ser borrada con lámpara de luz ultra-violeta, y
es la que vamos a utilizar durante el desarrollo
de este programa.
Una de las características más interesantes
de este microcontrolador, es que tanto su reloj
como su reset pueden ser internos; y gracias a
esto, podemos disponer de hasta 6 entradas/
salidas; la única desventaja es que la terminal 4
sólo puede ser configurada como entrada. En la
figura 5 se especifican los nombres de las terminales; observe que GPO a GP5 son las 6 entradas/salidas.
La memoria del programa alcanza los 512
registros y la memoria RAM tiene 25 localidades. Cabe mencionar que Picmicro Estudio cuen-
Figura 4
Control bipolar
Corriente
Devanados
del motor
Figura 6
Driver L298
Pulsos
74
PIC12C508
Control de
dirección
de rotación
ELECTRONICA y servicio No. 44
Figura 7
+ 12
Fase motor
Fase motor
+
L298
+ 12
1
3
5
7
9
13
15
11
CLK
+
+
+
Velocidad
CLK
PIC12C508
1
DIR
DIR
+
555
+
ta con un Entrenador para este PIC (clave 510),
el cual se ilustra en la figura 6.
Descripción del proyecto
Retomando nuestro proyecto, en la figura 7 se
presenta el diagrama esquemático del circuito
de la tarjeta Control de Motor de Pasos. Como ya
mencionamos, el driver L298 recibe dos voltajes
de alimentación: +5 (terminal 6) para el funcionamiento de señales de control, y +12 (terminal
4) para alimentar las fases del motor. Cada línea
que se conecta al motor lleva dos diodos de protección de tipo rápido, aunque en el caso de la
figura 7, sólo se está indicando la línea de la terminal 3.
El PIC12C508 se alimenta por la terminal 1, a
través de un transistor PNP. Este último, asociado con un diodo zener de 4.7 voltios, se utiliza
como protección contra bajos voltajes.
Las terminales 2 y 3 del microcontrolador
manejan una fase del motor, y las terminales 6 y
7 la otra.
ELECTRONICA y servicio No. 44
En la siguiente tabla se muestra la lógica que
sigue el PIC para energizar a los devanados del
motor de pasos, de acuerdo con la secuencia half
step.
Pines del L298
Pines del PIC
1
2
3
4
5
6
7
8
5
6
1
1
0
0
0
0
0
1
7
5
0
0
0
1
1
1
0
0
10
2
0
1
1
1
0
0
0
0
12
3
0
0
0
0
0
1
1
1
Funcionamiento del circuito
Las entradas del PIC son DIR (terminal 4) y CLK
(terminal 5). DIR se utiliza para controlar el sentido de rotación; con una resistencia asociada,
esta terminal se mantiene en “1” y cuando la terminal atornillable se conecta a tierra, pasa a “0”;
esto da como resultado que el motor invierta su
sentido de rotación.
75
Figura 8
A
7805
5V
+
9 VAC
B
+ 12
potenciómetro del 555 hace variar la frecuencia
de los pulsos; es decir, la velocidad de rotación
del motor.
Con el puente conectado a la terminal
atornillable, el usuario puede proporcionar los
pulsos con otros equipos externos; por ejemplo,
una PC. Efectivamente, basta conectar los bornes
DIR, CLK y tierra al puerto paralelo de una PC,
para controlar el motor.
Comentarios finales
AC Motor
En tanto, CLK se utiliza para controlar el avance del motor. En cada frente positivo, el motor
avanza medio paso. Esta terminal se encuentra
conectada a un puente que permite seleccionar
la señal de avance entre externa o interna (vea
nuevamente la figura 7).
Cuando el puente se conecta al 555, éste alimenta los pulsos y hace avanzar al motor. El
En la figura 8 se muestra el diagrama de las fuentes de alimentación. Observe que la tarjeta incluye dos fuentes: una para alimentar la lógica
del circuito, y otra para alimentar al motor.
El par del motor varía conforme lo hace el
voltaje en los devanados. Este esquema nos permite experimentar con diferentes voltajes, para
optimizar el par que se requiera.
En la figura 9 se muestra una fotografía del
proyecto armado en nuestro laboratorio.
Para su comodidad, puede encontrar el software en www.electronicaestudio.com/articulos
bajo el nombre de pic1-1c.zip.
Motor de pasos
Figura 9
L298
A la PC
Ajuste de velocidad
555
PIC12C508
76
ELECTRONICA y servicio No. 44
;====== PIC1-1c.ASM =======================
;PARA MOTORES DE PASOS
;
;Para cambiar de direccion, esta se debe
cambiar durante la parte alta
;de CLK
;—————————————————————————
;
LIST
P=PIC12C508, R=HEX
;—————————————————————————
;
destination designators
w
equ
0
f
equ
1
;—————————————————————————;
cpu
equates
pc
equ
0x02
status
equ
0x03
port
equ
0x06
count
equ
0x0c
ncount
equ
0x0d
mcount
equ
0x0e
;—————————————————————————;
port
equates
DIR
equ
3
CLK
equ
2
;—————————————————————————org
0
goto
Inicio
Inicio
org
0x40
movlw b’11111100'
OPTION
movlw
tris
nop
nop
;
;
b’00001100'
port
;define puerto
clrf
port
;Apaga las salidas
clrf
count
;Limpia contador a 0
;—————————————————————————Amarre
movlw
Movwf
movf
call
movwf
0x08
count
count,w
tabla1
port
;Mueve count a w
;Lee tabla
;Amarra motor
nop
CLK_Baja
btfsc
goto
port,CLK
CLK_Baja
Checa_DIR btfsc
goto
port,DIR
Inc_Dir
Dec_DIR
count,f
decfsz
ELECTRONICA y servicio No. 44
;CLK=0 ?
;NO, checa de nuevo
;Si
;Checa DIR
;Vete a DIR0_Inc
para Incrementar
;Decrementar
goto
CLK_Sube
movlw
movwf
0x08
count
;No ha llegado a cero
;Si ha llegado a cero
;Se popne count a 8
CLK_Sube btfss
goto
nop
port,CLK
CLK_Sube
;CLK=0...CLK=1?
;No, checa de nuevo
;CLK=1, frente
positivo, sigue
Rota
count,w
tabla1
port
CLK_Baja
;Mueve count a w
;Lee tabla
;Dispaly resultado
;Checa el reloj de nuevo
0x09
count,w
status,2
CLK_Sube
0x01
count
CLK_Sube
;Incrementa
;Carga w=0x09
;count-0x09
;count=0 ?
;No, vete a
;Si, carga w=0x01
;count=1
;
movf
call
movwf
goto
;————
Inc_Dir incf count,f
Movlw
subwf
btfss
goto
movlw
movwf
goto
;———————
Tablas —————————————
—;
b’XXxx00xx’ GP2 y GP3 son entradas
tabla1
addwf
pc,f
;
retlw
0x00
retlw
b’00000001'
retlw
b’00100001'
retlw
b’00100000'
retlw
b’00100010'
retlw
b’00000010'
retlw
b’00010010'
retlw
b’00010000'
retlw
b’00010001'
;——————SUBRUTINAS —————————————
pause
movlw
0x01
movwf
mcount
loadn
movlw
0x01
movwf
ncount
decn
decfsz
ncount,f
goto
decn
decfsz
mcount,f
goto
loadn
return
;—————————————————————————;
org
0x1ff
;Graba en memoria
del programa el valor
;
movlw
0x30
;de calibración de OSC
end
;————————————————————————;
AL PROGRAMAR
;
IntRC, Quitar el Watchdog, Quitar MCLR
;
Poner Code Protect ON
;————————————————————————-
77
FORMA DE PEDIDO
Nombre
Apellido Paterno
Profesión
Apellido Materno
Empresa
Cargo
Teléfono (con clave Lada)
Fax (con clave Lada)
Correo electrónico
Domicilio
Colonia
C.P.
Población, delegación o municipio
FORMAS DE PAGO
Estado
FORMA DE ENVIAR SU PAGO
Giro Telegráfico
Notificar por teléfono o correo electrónico todos sus datos y el número de giro telegráfico.
Giro postal
Enviar por correo la forma de suscripción y el giro postal.
Depósito Bancario en
BBVA Bancomer
Cuenta 0450274283
Enviar forma de suscripción y ficha de depósito por fax o correo electrónico. Anote la fecha
de pago:
población de pago:
y el número de referencia de su depósito:
En el interior de la República Mexicana
Centro Nacional de Refacciones, S.A. de C.V.
Emiliano Zapata Sur s/n Edificio B
Depto. 001 Fracc. Real de Ecatepec,
C.P. 55000 Ecatepec, Estado de México
Teléfonos (5) 7-87-35-01 y (5) 7-87-94-45
Correo electrónico:
[email protected]
www.electronicayservicio.com
Indique el producto que desea
Cantidad
Clave
Precio
(anótelos, son datos muy importantes, para llenar la forma observe el ejemplo).
Solicite a la cajera del banco que marque en la
operación su número de referencia
MUY IMPORTANTE PARA QUE PODAMOS
IDENTIFICAR SU DEPOSITO:
INSTRUCCIONES PARA LLENAR EL DEPOSITO BANCARIO (SI ES QUE UTILIZA ESTA FORMA DE PAGO)
BBVA
Banco
DEPOSITO / PAGO
Nombre del Cliente:
Dólares
Plaza
México Digital Comunicación, S.A. de C.V.
Cruce sólo una opción y un tipo.
Opciones:
Tipos:
6 3 5 7 4 1 7
2 Inv. Inmdta./Nómina/Jr.
Importe
1.
$
2.
$
Cheques de otros Bancos:
3.
$
Al Cobro
4.
$
5.
$
6.
$
En firme
Cheques Moneda Extranjera sobre:
3 Tarjeta de Crédito
4 Depósito CIE
5 Plancomer Mismo Día
6 Plancomer Día Siguiente
0 4 5 0 2 7 4 2 8 3
Número de Cheque
Efectivo y/o Cheques Bancomer
1 Cuenta de Cheques
Referencia
1 El País
2 E.U.A.
3 Canadá
del
4 Resto
Mundo
Clase de Moneda:
días
Mes
$640.00
En el D.F.
República de El Salvador
No. 26 (pasaje) Local 1,
Centro, D.F.
Tel. 55-10-86-02
Correo electrónico:
[email protected]
Importe Cheques
$
$
Convenio CIE
Año
Importe Efectivo
$
Especificaciones: Los Documentos
son recibidos salvo buen cobro. Los
Docuementos que no sean pagados,
se cargarán sin previo aviso. Verifique
que todos los Documentos estén
debidamente
endosados.
Este
depósito está sujeto a revisión
posterior.
$
8.
9.
Al Cobro
Día
Importe Moneda Extranjera
$
7.
Suma
En firme
Fecha:
Tipo de Cambio
7 Planauto
8 Hipotecario
Moneda Nacional
No. de cuenta
$
TotalDepósito/Pago
$
$640.00
Guía CIE
Referencia CIE
Concepto CIE
9 Servicio a pagar:
100
635741
7
BBVA BANCOMER, S.A.,
INSTITUCION DE BANCA MULTIPLE GRUPO FINANCIERO
Av. Universidad 1200 Col. Xoco03339 México, D.F.
Las áreas sombreadas serán requisitadas por el Banco.
SELLO DEL CAJERO AL REVERSO
BANCO
Anotar el número de referencia de su depósito (éste es un ejemplo)
Subtotal
Gastos de envío
$100.00
Total
En Guadalajara
López Cotilla #757, Sector Juárez,
Guadalajara, Jal.
PROXIMO NUMERO (45)
Diciembre 2001
Ciencia y novedades tecnológicas
Perfil tecnológico
• Circuitos electrónicos de plástico
Buzón del fabricante
• Instalación de autoestéreos Sony. Colaboración de Sony Corp. of Panama.
Ultima parte
Leyes, componentes y circuitos
• Prueba dinámica de componentes
Servicio técnico
• El mecanismo de magazine de 3 discos Fisher
• Más sobre el servicio a hornos de microondas
• Fallas en videograbadoras relacionadas con el sistema de control
• Cómo sustituir la señal H-OUT en la etapa de barrido horizontal
Electrónica y computación
• Todo lo que usted debe saber para ser un buen usuario de computadoras
Proyectos y laboratorio
• Más sobre proyectos con microcontroladores PIC
Diagrama
Búsqu
ela co
n
su dis
tribuid
o
r
habitu
al
80
ELECTRONICA y servicio No. 44