Elektor 283 (diciembre 2003)

Detector deMetal Diminutode InducciónBalanceada

Detector deMetal Diminutode InducciónBalanceada

LA REVISTA INTERNACIONAL DE ELECTRONICA Y ORDENADORES Nº 283 3,60 €

Batería Supercap

Programador de PROM de Xilinx

El P89LPC900

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El P89LPC900

Amplificador deválvulas paraauriculares

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GENERADORDE SEÑAL DERF CON DDS

GENERADORDE SEÑAL DERF CON DDS

50 Hz a 71 MHz50 Hz a 71 MHz

RedacciónVIDELEC, S.L.

DirecciónEduardo CorralColaboradoresJose Mª Villoch, Pablo de la Muñoza, Andrés Ferrer, José Muñoz Carmona.

Coordinación EditorialIberoa Espamer, S.L.DirecciónDaniel Ripoll

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Edita

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C/ Medea Nº 4, 5ª planta (Edificio ECU) 28037 MADRIDTel.: 91 754 32 88 - Fax: 91 754 18 58

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VenezuelaDistribuidora Continental

ColombiaDisunidas, S.A.

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

Reservados todos los derechos de edición.Se prohíbe la reproducción total o parcial del contenido de estenúmero, ya sea por medio electrónico o mecánico de fotocopia, grabación u otro sistema de reproducción, sin laautorización expresa del editor.Las opiniones expresadas a lo largo de los distintos artículos, asícomo el contenido de los mismos, son responsabilidad exclu-siva de los autores. Así mismo, del contenido de los mensajes publicitarios son responsables únicamente los anunciantes.Copyright=1996 Segment BV

MONTAJE DE PROYECTOS

Generador de Señal de RF con DDS Los radioaficionados en particular, y los ingenieros de RF en general,darán la bienvenida a este diseño. Este generador de señal de RFactualizado dispone de varias características reseñables y es el equipoideal para comprobar receptores de HF y de VHF, para alineamientode filtros, con amplificadores de FI y demoduladores de AM y FM. Esteinstrumento puede usarse incluso como una fuente de señal de muybaja frecuencia, ya que inicia su funcionamiento en los 50 Hz.

Amplificador de válvulas para auriculares No solamente los amplificadores de potencia pueden generar el codi-ciado ambiente cálido del “sonido de las válvulas”. Los amplificadoresde auriculares también pueden hacerlo. Lo que hay de especial en esteproyecto es queese efecto se con-sigue utilizandouna tensión deánodo segura de,tan sólo, 40 V.

40

6

CONTENIDONº 283 ELEKTOR DICIEMBRE 2003

ARTÍCULOS INFORMATIVOS

Proyectos de construcción

6 Generador de Señal

de RF con DDS

28 Preamplificador a

Válvulas (II)

34 Programador de PROM

de Xilinx

40 Amplificador de Auriculares

a Válvulas

52 Batería de Carga Superior

64 Detector de Metal Diminuto

de Inducción Balanceada

Artículos informativos

46 El P89LPC900

50 Central de medida

de precisión (III)

54 Motores de paso operados

en continua

56 Válvulas de Baja Tensión de

Lámina (II)

Regulares

3 Sumario

19 Noticias

26 Ojeada al próximo número

27 Libros

60 Nuevos Libros

61 EPS

Detector de Metal Diminuto deInducción BalanceadaLo más destacado de este proyecto es que podemos construirnuestro detector de metales IB (es decir, de Inducción Balance-ada) a partir de componentes propios. El método IB de detec-ción de metales tiene un buen índice de penetración y discriminabastante bien entre metales férricos y no férricos.

64

El P89LPC900 (I)Bajo la referencia P89LPC900, la casa Philips ha introducido enel mercado una nueva y completa familia de microcontroladores,sucesora del 80C51, que tienen un número de terminales com-prendido entre 8 y 80, y quese basan en una memoriaFlash (programable en elpropio circuito).

Motores de paso operados en continua Este circuito ha sido diseñado específicamente para permitir que

un pequeño motor paso a pasopueda girar en una dirección a unavelocidad muy baja. Su principalaplicación está en el área del

modelismo.

54

46

RFYCOMUNICACIONES

6 Elektor

Mientras la combinación de unmultímetro ordinario y un rudi-mentario trazador de señal esperfectamente adecuada paramuchos bancos de trabajo deaficionados que intentan hacerfuncionar sus circuitos hechosen casa, aquellos que están inte-resados en circuitos de radio yde alta frecuencia en general,necesitan unos equipos que,normalmente, son bastante mássofisticados.

En particular, el diseño máscomplejo en el mundo de la RF,exige normalmente ajustes bas-tante precisos que, en la práctica,se traducen en el uso de un gene-rador de señal de RF “decente”con posibilidad de modulación,bien sea interna o externa.

La mayoría de nuestros lectoresestarán de acuerdo en que esta-mos hablando de piezas para losequipos de prueba que no resultaneconómicas. Por ello esperamosque el presente diseño sea valo-

Generador de Señalde RF con DDSRango de frecuencias: de 50 Hz hasta más de 70 MHz

Diseñado por G. Baars, PE1GIC. [email protected]

Los radioaficionados en general y los ingenieros de RF en particular, daránla bienvenida a este diseño. Este generador de señal de RF actualizadodispone de varias características reseñables y es el equipo ideal paracomprobación de receptores de HF y de VHF, para alineamiento defiltros, con amplificadores de FI y demoduladores de AM y FM. Esteinstrumento puede usarse incluso como una fuente de señal de muy bajafrecuencia, ya que inicia su funcionamiento en los 50 Hz.

rado muy positivamente, porque es un diseñode RF y por el interés que todos los diseños enRF despiertan. El generador descrito en esteartículo ofrece unas buenas prestaciones, demanera que puede emplearse en las pruebasmás habituales en los trabajos de servicios yreparación y, además, es bastante sencillo demontar.

Concepto y diagrama de bloquesEl diseño general del Generador de Señal deRF se muestra en la Figura 1. A primera vistapodemos pensar que se trata de otro circuitocon un microcontrolador en el corazón delconjunto, pero esta vez el término más ade-cuado para nuestro diseño es el de módulo“DDS”, ya que es aquí donde se generan lasseñales de RF propiamente dichas.

RFYCOMUNICACIONES

8 Elektor

Especificaciones– Frecuencia de salida ajustable entre 50 Hz y 71 MHz.– Tamaño del paso de frecuencia de 31 Hz hasta 1 MHz.– Nivel de señal de salida ajustable entre 0 dBm y – 127 dBm (de 0,224 Vrms a 0,1 μVrms).– Modulación interna de AM, con 1.000 Hz al 30 %.– Modulación interna de FM, con 1.000 Hz y una desviación de 3 KHz, 10 KHz o entre 20 y

90 KHz.– Teclado de 16 teclas para poder introducir la frecuencia y otras funciones.– Pantalla LCD de 2 x 16 caracteres que muestran la frecuencia, el paso de la frecuencia y

el nivel de la señal de salida.– Nivel de salida de espurios comprendido entre – 40 y –50 dBc (dependiendo de la frecuencia).– El rango de frecuencia cubre las Fis intermedias estándar como 445 KHz, 5,5 MHz, 10,7

MHz, 21,4 MHz, 45 MHz y 70 MHz.

LCDencoder

keys

020299 - 13

CLK DDS

AM

– 32dBLPF VGA – 64dBout

Figura 1. Diagrama de bloques del Generador de Señal de RF con DDS.

donde W es una “palabra de fre-cuencia” programable de 32 bits.

En consecuencia, el tamaño delpaso será de:

180 MHz / 232 = 0,0419 Hz

Por medio de un programa, seconfigura el paso más pequeño a unvalor algo más familiar, como 1 Hz.

Debido al tipo de diseño internodel módulo DDS, es inevitable que segeneren un cierto número de señalesespurias en su interior, particular-mente debido a que la señal de salidaes de 180 MHz, por lo que no hayforma de evitar el uso de un filtro(módulo “LPF” en el esquema de blo-ques general). El filtro aplicado eneste montaje es de tipo Butterworthpaso/bajo, que garantiza suficiente-mente la supresión de los productosde la señal no deseados.

Si deseamos controlar el nivel dela señal de salida es obligatorio usarun atenuador ajustable. Éste es elmotivo por el que el filtro estáseguido de un módulo VGA (Ampli-ficador de Ganancia Variable) con-trolado digitalmente. Utilizando estemódulo VGA podemos configurar laganancia en el rango de los 31 dB,con pasos de 1 dB.

El módulo VGA, a su vez, estáseguido por dos atenuadores de 32 y64 dB, respectivamente. La configu-ración de atenuación total permiteajustar la señal de salida entre 0 y – 127 dBm (decibelio milivatio). Elmódulo VGA que hemos utilizado eneste proyecto duplica un controladorde señal de salida de 50 Ω.

Si queremos controlar toda la cir-cuitería interna de nuestro proyecto,la utilización de un microcontroladores la mejor opción, sino una opciónindispensable,. En nuestro montaje,el microcontrolador actúa sobre elmódulo DDS, los atenuadores y lainterfaz de usuario, este último for-mado por un teclado, una pantallaLCD y un conmutador rotativo.

Esquema eléctrico del circuito

Como nuestros lectores descubriránmás adelante, el circuito está repar-tido y dividido entre dos placas decircuito impreso. La división estáreflejada en el propio esquema del

El término DDS es una abrevia-ción de la terminología inglesa“Direct Digital Synthesizer” (es decir,Sintetizador Digital Directo). El DDSrequiere una señal de reloj para sureferencia de frecuencia. Esta señalse pasa a través de un multiplicadorde frecuencia de x 6, interno en elDDS. De este modo, aplicando unafrecuencia de reloj de 30 MHz en elmódulo DDS, la frecuencia interna dereloj pasa a ser de 180 MHz, que estambién la frecuencia más alta a laque el módulo DDS puede trabajar.Esta señal de salida, con forma deonda senoidal, tiene una frecuenciaf0 igual a :

f0 = W x (fclk / 232)

Si no quieres perderteentre montañas de teoría,porque lo que te interesa

es la informáticadel mundo real,

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circuito eléctrico. Hablando desde el punto devista de las placas, el esquema eléctrico de laFigura 2 muestra el propio generador deseñal, mientras que la circuitería de control, lafuente de alimentación y la interfaz de usua-rio aparecen en la Figura 3.

Los distintos elementos que hemos tratadocon relación al diagrama de bloques podemosencontrarlos fácilmente en los esquemas eléc-tricos referenciados. Así, en la Figura 2, elgenerador de reloj está construido alrededordel circuito integrado IC1, mientras que elmódulo DDS se esconde dentro del circuitointegrado IC2. El filtro paso/bajo podemosencontrarlo alrededor de las bobinas que vandesde L6 a L15, el módulo VGA está integradosobre el circuito integrado IC3 y los atenua-dores están situados alrededor de los relésRe1, Re2 y Re3. Los conectores K1 y K2 estáninterconectados con los conectores K2 y K3 dela Figura 3, respectivamente.

Por su parte, en la Figura 3, la mayoría denuestros lectores se detendrán rápidamentepara identificar el circuito integrado IC2 como

RFYCOMUNICACIONES

10 Elektor

Figura 2. Esquema eléctrico de la parte de RF del generador.

el microcontrolador. El teclado estáconectado al conector K1, y la panta-lla LCD al conector K4. El conmuta-dor S1 es un codificador rotativomientras que el transformador Tr1, elpuente rectificador B1 y el circuitointegrado IC3, son los elementosprincipales de la fuente de alimenta-ción. La circuitería que está alrede-dor del circuito integrado IC1 formaparte de un modulador de AM y sólose justifica su posición en este cir-cuito porque no ha podido colocarseen la otra placa (ver Figura 2).

El funcionamiento y la funcionali-dad de cada una de las secciones delos circuitos que hemos visto se tra-tarán en los siguientes párrafos.

Generador de relojUn oscilador de 30 MHz controlado

en temperatura, TXCO, sólo puedeobtenerse como un componente yafabricado y bastante caro; además, el

cristal de cuarzo de 30 MHz tambiénes difícil de conseguir. La solución aestos problemas ha consistido en uti-lizar un oscilador de 10 MHz en com-binación con un triplicador de fre-cuencia. De este modo seremos capa-ces de emplear cristales de cuarzodisponibles en el mercado y muchomás baratos, al mismo tiempo quepodemos ajustar más fácilmente lafrecuencia del oscilador (en nuestrocaso con el condensador C22). Porsupuesto, nuestro oscilador no serátotalmente inmune a las variacionesde temperatura, pero en la prácticafuncionará de manera satisfactoria, yaque el equipo trabajará normalmentea temperatura ambiente

Las puertas IC1b e IC1c, y loscomponentes que la rodean, formanel oscilador. El triplicador de frecuen-cia está construido alrededor de lapuerta IC1e, mientras que IC1d actúacomo “buffer”.

RFYCOMUNICACIONES

11Elektor

Figura 3. Control, alimentación einterfaz de usuario.

1 2

3 4

5 6

7 8

9 10

K1'

S2

A

S3

B

S4

C

S5

D

S6

3

S7

6

S8

9

S9

#S10

2

S11

5

S12

8

S13

0

S14

1

S15

4

S16

7

S17

*020299 - 12a

KEYPAD

Cumplir el DDSEl módulo DDS está constituido de tres partes. En la primera de ellas tenemos un NCO(Numerical Controlled Oscillator, es decir, un Oscilador Controlado Numéricamente), elcual en el caso del AD 9851BRS, es un contador de 32 bits que suma la frecuencia de unapalabra de 32 bits para cada pulso de reloj. Un pequeño valor para la “palabra” provocaque el estado del contador se incremente lentamente, mientras que un valor mayor lo hacerápidamente. Enviando los 10 bits de menor peso de este contador a un conversor D/A, através de una función denominada “Sine Look Up Table”, se crea una tensión de salida conforma senoidal en la que su frecuencia es variable.Como la tensión de salida está cuantificada con la frecuencia de reloj, los productos dedicha frecuencia no deseados también serán generados, incluyendo la componente fclk – f0.Obviamente, cuando la frecuencia f0 = 1/2 fclk se dará el caso de que fclk – f0 será igual a f0.El resultado de esto es que la frecuencia de salida útil más alta conseguida en el móduloDDS estará limitada al 40 % de la frecuencia de reloj. Si no deseamos esta limitación, debe-remos utilizar un filtro paso/bajo que nos proporcione suficiente supresión de los produc-tos de la frecuencia no deseados.Otra desventaja del uso de un módulo DDS es que su nivel de salida no es constante. Dehecho, este nivel viene descrito por una curva (sen x / x), con x = pi x f0 / fclk.Algunos cálculos adicionales nos indican que (sen x / x) es igual a 0,76 ó – 2,4 dB, con f0 =0,4 fclk. Mientras que en un receptor donde el módulo DDS se utilice como oscilador localel error no será demasiado grave, este error es bastante más importante en el caso de ungenerador de señal de RF. Como consecuencia, el nivel de salida del módulo VGA secorrige en varias frecuencias de salida. Para conseguir obtener esta función modificada, hasido necesario implementar una rutina especial en el programa de control.

FiltroInherente al diseño del propio circuito, el

módulo DDS genera no sólo la frecuencia f0deseada, sino también los espurios múltiplosfclk, fclk – f0, y los múltiplos de estos. Se

La combinación del cristal X1 y delcircuito integrado IC1 puede susti-tuirse por un módulo oscilador decuarzo de 30 MHz con un encapsuladoDIP de 14 terminales (si pudiésemosconseguirlo), el cual se podría conec-tar en el zócalo reservado para IC1. Pordesgracia, los bloques osciladores deocho terminales no pueden montarsesobre la placa y requieren unas peque-ñas modificaciones que tendremosque realizar nosotros mismos.

DDSLa circuitería que rodea al circuito

integrado IC2 sigue muy de cerca lassugerencias de aplicación del fabri-cante. El circuito integrado DDStiene diferentes conexiones de ten-sión, cada una de las cuales propor-ciona su propia parte a la compleji-dad de dicho circuito. Para mantenerlos niveles de señal de los espurios alnivel más bajo, todas las conexionesde alimentación que llegan a este cir-cuito se realizan a través de filtros dealimentación independientes consti-tuidos por una bobina de choque yun condensador de desacoplo.

La resistencia en el terminal 12 delmódulo DDS (en nuestro esquema, R3),

se utiliza para definir la corriente desalida del módulo DDS. Sin embargo, sipermitimos que una señal de audiopueda variar esta resistencia, podremosobtener una señal modulada de AM.

entiende que un filtro es bueno cuando man-tiene los niveles de los espurios a la salida lomás bajo posible. El filtro utilizado en nuestrodiseño es un filtro Butterworth paso/bajomodificado, que ha sido dimensionado paradejar pasar frecuencias de hasta 75 MHz.Como con una frecuencia de salida f0 de 71MHz la componente fclk – f0 se produce a 109MHz, el filtro necesita tener una pendiente debajada bastante fuerte. Esta condición lasatisface plenamente el filtro utilizado ennuestro montaje, ya que es prácticamenteplano entre 0 y 71 MHz, mientras que llega-mos a obtener una atenuación máxima de 50dB para señales por encima de los 95 MHz.

El filtro tiene una doble implementación, yaque se necesitan utilizar las dos salidas delmódulo DDS para obtener una modulación deAM simétrica.

VGAEl circuito integrado IC3 comprende un

amplificador/atenuador de ganancia variablecontrolado digitalmente, con una caracterís-tica de amplitud plana sobre el rango com-pleto de frecuencias en el que estamos traba-jando. La ganancia es ajustable en pasos deunos 0,75 dB a lo largo de todo el rango, quees algo mayor que los 31 dB requeridos.

Como el módulo VGA está pensado comoun circuito que controla una carga de 75 Ω yque mantiene su impedancia de salida deforma dinámica, la salida del correspondiente

RFYCOMUNICACIONES

12 Elektor

(C) ELEKTOR020299-1

C1 C2

C3

C5

C8

C10

C11

C12 C13 C14C15

C16

C17

C18

C19

C20C21

C22

C23

C24C30

C32 C33 C34

C35

C36

C37

C38

C39

C40D1 D2 D3

IC1

IC4 IC5

K1

K2L1

L2

L3L

4L

5

L6

L7 L8L9

L10

L11

L12 L13L14

L15

L16

L17

L18 O1

R1

R2

R3

R4

R5

R6

R7

R8

R9 R10

R11

R12

R13

R14R15

R16

R17

R18

R19

R20R21

R22

R23

R24

R25

R26R27

R28

R29

R30

R31

RE1

RE2

RE3

T1 T2 T3

T4

X1

T

0

++

02

02

99

-1

C4

C6

C7

C9

C25

C26

C27

C28C29

C31

IC2

IC3

(C) ELEKTOR020299-1

Figura 4. La placa de circuito impreso para la circuitería del generador de señal viene marcada por sus conexiones muy cortas y sugeneroso plano de masa.

LISTA DE MATERIALES

Placa del generador de señal(020299-1)

Resistencias:R1,R2 = 49Ω9R3 = 6k8R4,R9 = 53Ω6R5 = 12kR6 = 10kR7 = 43Ω2R8 = 86Ω6R10-R13,R16-R19,R22-R25 = 105ΩR14,R20,R26 = 1k69R15,R21,R27 = 2k0R28 = 1kR29 = 560ΩR30 = 100kR31 = 150k

Condensadores:C1,C2,C3,C5,C8,C10,C30,C32,C33,

C34,C38,C39 = 100nF, distanciaentre terminales de 5 mm

C4,C6,C7,C9,C25-C29,C31 = 100nF,SMD con encapsulado 0805

C11,C14,C16,C19 = 18pFC12,C13,C17,C18 = 68pFC15,C20 = 5pF6C21 = 10pFC22 = 40pF ajustable (trimmer)C23 = 22pFC24 = 220pFC35,C36 = 22μF, condensador

electrolítico de 10 V radial

C37 = 47μF, condensador electrolíticode 10V axial

C40 = 10nF

Inductors:L1-L5,L16,L18 = 4μH7L6,L11 = 120nHL7,L9,L10,L12,L14,L15 = 150nHL8,L13 = 220nHL17 = 1μH2

Semiconductores:D1,D2,D3 = 1N4148T1-T4 = BS170IC1 = 74HCU04IC2 = AD9851BRSIC3 = AD8321ARIC4 = 7805IC5 = 7809

Varios:K1 = Conector tipo “boxheader” de

16 terminales DIL (2 x 8)K2 = Conector tipo “boxheader” de

10 terminales DIL (2 x 5)X1 = cristal de cuarzo de 10 MHz.

(resonancia serie CL 32 pF) omódulo oscilador de 30 MHz, DIL 14

Re1,Re2,Re3 = TQ2-9V o TQ2-12V3 puentes hechos con hilos 1 caja de hoja delgada, de 160 x 48 x

25 mm de tamaño PCB, Placa de circuito impreso, con

código de pedido 020299-1. (Ver página de nuestro Servicio deLectores)

circuito debe terminar en una carga de 75 Ω.En nuestro circuito se ha utilizado un par deresistencias para crear un conversor de nivelde 75 a 50 Ω. De este modo, el módulo VGA escapaz de generar fácilmente 0 dBm, que equi-valen a 1 milivatio o 0,224 Vrms sobre 50 Ω.

AtenuadoresSi deseamos que nuestro generador propor-cione niveles de señal de salida por debajo delos – 127 dBm sobre una carga de 50 Ω (lo queequivale a 0,1 μVrms), tendremos que haceruso de atenuadores adicionales. El propiomódulo VGA ya proporciona una atenuaciónde 31 dB, de manera que nosotros sólo ten-dremos que añadir un atenuador de 32 dB yotro de 64 dB. Este último comprende dos sec-ciones de 32 dB conectadas en serie, las cua-les son fáciles de generar en la práctica, sinriesgo de una falta de precisión o pérdidas

RFYCOMUNICACIONES

13Elektor

(C) ELEKTOR 020299-2

B1

C1

C2

C3C4

C5

C6

C7

C8

C9

C10

F1

H1 H2

H3H4

IC1

IC2

IC3 K1

K2

K3

K4

K5

P1 R1

R2

R3

R4

S1

TR1

X1

32mATEXP

020299-2

(C) ELEKTOR 020299-2Figura 5. La placa de circuito impreso de lafuente de alimentación y de control es muchomás espaciosa.

LISTA DE MATERIALES

Placa de la fuente de alimentacióny de control (020299-2)

Resistencias:R1 = 22 K, array SIL de 4 unidades R2 = 82Ω 5WR3 = 10kR4 = 330ΩP1 = 10k potenciómetro “preset”

Condensadores:C1,C2,C5,C7,C8,C10 = 100nF,

distancia entre terminales de 5 mmC3,C4 = 33pFC6 = 270pFC9 = 4700μF, condensador

electrolítico de 25 V radial

Semiconductores:B1 = B80C1500 puente rectificador de

encapsulado rectangular (80 V piv, 1,5 A)IC1 = MAX7400CPAIC2 = AT 90S8515 8PC programado,

con código de pedido 020299-41 (verpágina de nuestro Servicio de Lectores)

IC3 = 7805

Varios:K1,K3 = Conector tipo “boxheader”

de 10 terminales DIL (2 x 5)K2,K4 = Conector tipo “boxheader”

de 16 terminales DIL (2 x 8)K5 = Bloque terminal de dos hilos,

para montaje en placa de circuitoimpreso y con separación entreterminales de 7,5 mm

S1 = Codificador rotativo, BournsECWIJ o ddm427 (Conrad Electronics)

X1 = Cristal de cuarzo de 8 MHz.(resonancia serie CL 32 pF)

TR1 = Transformador de tensión dered de 12 V / 4,8 VA, por ejemplo,Gerth 1 x 12 V / 400 mA

F1 = Fusible de 32 mAT, conalojamiento para montaje en placa decircuito impreso

5 puentes hechos con hilos Teclado de 16 teclas, de matriz

(Velleman) Pantalla LCD de 2 x 16 caracteres con

luz de fondoPCB Placa de circuito impreso, con

código de pedido 020299-2 (verpágina de nuestro Servicio deLectores)

asociadas con un único atenuador de 64 dB.Los relés utilizados en este circuito (Re1,

Re2 y Re3) están configurados para conmutarlas acciones de los atenuadores dentro y fueradel circuito bajo el control del microprocesa-dor. A pesar de su precio relativamente bajo,estos relés son perfectamente útiles para fre-cuencias de hasta 1 GHz. En la práctica estosmodelos de 12 V pueden llegar a funcionarcon tan sólo 9 V de tensión en su bobina.

Control y AVRLos distintos circuitos que forman el Gene-

rador de Señal de RF son controlados por unmicrocontrolador modelo AT 90D8515 de la casaAtmel (circuito integrado IC2 en la Figura 2).Este controlador RISC de 8 bits ofrece 32 líneasde E/S y una velocidad de ocho MIPS, lo que lohace ideal para este tipo de trabajo.

El control en paralelo del módulo DDSgarantiza que su programación es lo bastanterápida para modular suficientes muestrascuando se está utilizando modulación FM. Sinembargo, debemos señalar que esto requiere eluso de 11 líneas de E/S. Para ahorrar algunosrecursos de E/S, la pantalla LCD y el tecladocomparten un cierto número de terminales delprocesador.

El codificador rotativo controla una línea deinterrupción para asegurar que el programa nopierde ningún pulso. La pantalla LCD se usaen su modo de bus de 4 bits, de manera quelos datos se copian en dos fases de transfe-rencia. Esto también se ha hecho para ahorrarla capacidad de las líneas de E/S. Por último,

debemos comentar que está fuera delugar que el módulo DDS y el móduloVGA compartan líneas de E/S,debido al riesgo que se produciría deincrementar los niveles de los espu-rios generados.

Teclado, pantalla y codificadorLa interfaz de usuario diseñada

para el Generador de Señal de RFestá formada por una matriz LCD de 2x 16 caracteres, un teclado con unamatriz de 4 x 4 teclas (conectado alconector K1 de la Figura 3) y uncodificador rotativo (S1). La pantallaLCD conectada a K4 nos proporcionala lectura para la frecuencia, el saltode frecuencia y el nivel de salida. Elteclado nos permite introducir la fre-cuencia de trabajo deseada así comocontrolar otras distintas funciones. Elcodificador rotativo se utiliza paraajustar la frecuencia de señal, selec-cionar el tamaño del paso de fre-cuencia y ajustar el nivel de salida dela señal.

La corriente de alimentación de laluz trasera de la pantalla LCD estálimitada a un valor seguro con el usode la resistencia serie R2. En la prác-tica, una tercera parte de la corrienterecomendada garantiza un brillo sufi-ciente para la pantalla. De este modo,el ahorro de corriente puede alcanzarlos 200 mA.

El potenciómetro P1 actúa comoajuste de contraste de la pantalla LCD.

Modulador de AMLa mayoría de los generadores de

señal de RF que nuestros lectorespueden abordar económicamente,utilizan una modulación de AM del30%, con un tono de 1.000 Hz.

Como el módulo DDS no disponede una provisión interna para realizarla modulación de amplitud, se hatenido que añadir un circuito externoque realice dicha función. La resis-tencia en el terminal 12 del móduloDDS determinará el nivel de salidaDDS. Si utilizamos un transistor FET(T4), su resistencia puede variar deforma dinámica. La señal senoidalaplicada al transistor FET se obtienefiltrando una onda cuadrada desde elterminal 15 del procesador. El filtro encuestión es bastante escarpado yestá construido alrededor del circuitointegrado IC1 de la casa Maxim, unMAX 7400CPA, un filtro paso/bajoelíptico (ver Figura 3). El filtrosuprime la frecuencia fundamentalde la onda cuadrada, lo cual da comoresultado una onda senoidal de 1 kHzbastante limpia.

Modulación de FMLa modulación de frecuencia (FM)se realiza por programa, con el

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Figura 6. La placa del generador de señal en ningún modo es fácil de construir.

modulación de AM, la interrupción del tem-porizador provoca que una señal cuadradaaparezca en un terminal de E/S. Para la modu-lación de FM, se añade una muestra de fre-cuencia, proveniente de la tabla de búsquedade forma de onda, a la frecuencia actual y elresultado se envía al módulo DDS.

- Interrupción del Codificador: Cuando seproduce una interrupción del codificador, lasacciones que se producirán serán aumentar oreducir la frecuencia, el tamaño del paso de fre-cuencia o el nivel de salida. A continuación, y apesar de lo que otros suelen hacer, la pantallade lectura se actualiza. La función del codifica-dor se determina por medio del teclado.

Funciones del tecladoEl usuario puede acceder a todas las funcio-nes de este instrumento por medio del tecladoy el codificador rotativo. Las funciones delteclado se han definido como sigue:

* el codificador rotativo controla eltamaño del paso de frecuencia.

0 el codificador rotativo controla la fre-cuencia de la señal de salida.

# el codificador rotativo controla elnivel de la señal de salida.

0 – 9 frecuencia de la señal de salida.D introduce la frecuencia de la señal

de salida.A modulación AM / FM / off.B formato de los atenuadores en pan-

talla, dBm o V.C desviación en FM : C0 – C9 (C0 = 3

KHz; C1 – C9 = 10 – 90 KHz).D señal de salida on/off.

Notas:– La frecuencia de salida deseada no aparece

en la salida hasta que se pulsa la tecla “D”.– Si hemos seleccionado modulación FM uti-

lizando la tecla “A”, la pantalla nos mostrará“FI”. Después de pulsar la tecla”C” (pantalla:“F?”), podemos introducir la desviacióndeseada utilizando el teclado numérico.

– Al presionar “*” podemos seleccionar eltamaño del paso aplicado a la frecuenciaactual en la pantalla, por ejemplo, el incre-mento o decremento provocado por unclick en el codificador rotativo. El tamañodel paso aparece en la esquina inferiorizquierda de la pantalla. El nivel de salidaaparece en el otro lado.

Fuente de alimentaciónEl circuito completo consume hasta los 400mA con una tensión de alimentación de 12 V,lo cual nos permite utilizar un transformador

microcontrolador empleando untemporizador de procesos internosy una tabla de búsqueda de formade onda senoidal que contiene lospasos de frecuencia. La modulaciónde frecuencia con un tono de 1.000Hz de una onda senoidal se obtieneenviando 32 muestras al móduloDDS, a una velocidad de tempori-zación de 32 kHz. El número demuestras y la distancia de la fre-cuencia de muestreo son lo sufi-cientemente grandes para garanti-zar un espectro modulado razona-blemente limpio.

El teclado nos permite seleccionarla modulación de frecuencia con unadesviación de 3, 10, 20, 30 y asíhasta 90 kHz. La configuración demodulación de frecuencia a 3 kHz dedesviación es el modelo utilizadotípicamente para equipos NBFM,como radios móviles personales,mientras que la desviación de 70kHz es el valor nominal para la radio-difusión de FM.

Las tablas de ondas generalespara la función de modulación deFM han sido desarrolladas utili-zando un programa específicoescrito en Pascal.

El programa

El código ejecutable del microcontro-lador fue creado utilizando un pro-grama ensamblador con más de2.000 líneas de programa. Amplia-mente hablando, este programa estáformado por tres bloques principales:

- Módulo Principal: En el móduloprincipal, el teclado se verifica conti-nuamente y la tecla presionada estáunida a una función asociada. A par-tir del programa principal se va lla-mando a un determinado número desubrutinas que controlan, entre otrascosas, la pantalla LCD. En este blo-que del programa también se inicia-liza el temporizador de interrupciónpara las modulaciones de AM y FM.

El programa principal viene pre-cedido por una interrupción de resetque configura todo el programa ytodo el circuito en su estado de iniciode donde partir.

- Interrupción del Temporizador:La interrupción del temporizador seactiva a una velocidad de 2.000 ó32.000 Hz para una modulación deAM y FM, respectivamente. Con una

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Figura 7. Los circuitos integrados SMD IC2 e IC3 se montan en la cara inferior dela placa, junto a decenas de componentes SMD pasivos. El montaje de IC2 es deun cuidado especial, debido a que la separación entre sus terminales es de tan sólo0,65 mm.

de tensión de red relativamente pequeño,dentro de la propia placa. Después del pro-ceso de rectificación y filtrado, se han utili-zado varios reguladores para crear las distin-tas tensiones de alimentación necesariaspara el circuito. Cada parte del circuitorecibe su propia tensión de alimentación. Elcondensador C3, en la placa de control, vigilala tensión de alimentación del microcontro-lador, mientras que los circuitos integradosIC4 e IC5 de la placa principal proporcionanlas correspondientes tensiones de alimenta-ción para los módulos DDS (más el osciladorde reloj) y VGA.

Como el circuito dispone de su propiafuente de alimentación de red conectada,deberemos centrar nuestra atención en laparte de la seguridad eléctrica, cuandocomencemos a realizar el ensamble de todala electrónica dentro de la caja. En particulardeberemos asegurarnos que estamos utili-zando un buen cable de red. Si lo deseamos, eltransformador de tensión de red se puede

omitir de la placa que se muestra enla Figura 5 y sustituirlo por unadaptador de tensión de red, de 12V y 0,5 A.

Por último, un consejo: si damosalgunas vueltas del cordón de red através de un cable de ferrita se redu-cirán las interferencias de RF que sepuedan pasar a la tensión de red.

MontajeComo ya hemos mencionado ante-riormente, el circuito global del gene-rador está repartido entre dos placasde circuito impreso, una para el pro-pio generador de señal y la otra paralas secciones de control y de alimen-tación. La primera placa se corres-ponde con el esquema eléctrico de laFigura 2, de la que su diagrama depistas y serigrafía de colocación decomponentes se muestra en la

Figura 4. Para la segunda placa, lacorrespondencia se establece entre elesquema eléctrico de la Figura 3 yel diagrama de pistas y la serigrafíade componentes que se muestran enla Figura 5.

La placa combinada de control yalimentación de la Figura 5 disponede un esquema espacioso y sólo con-tiene componentes convencionales,por lo que su montaje será fácil paracualquiera que tenga unos mínimosconocimientos y dotes para el mon-taje de prototipos electrónicos prác-ticos. No debemos olvidarnos demontar todos los puentes con hilos(cinco en total) que hay que realizarsobre esta placa.

La placa de circuito impreso mos-trada en la Figura 4 tiene un tratototalmente diferente. Si partimos delhecho de que siempre tendremosque tener en mente los detalles deestabilidad y una radiación mínima,el diseño de la placa sigue la tradi-ción de la mayoría de los diseños deRF, en donde las conexiones debenser lo más cortas posibles, los com-ponentes deben de tener sus termi-nales separados lo mínimo posible ydebe haber la máxima cantidad deespacio eléctrico entre las distintaspartes del circuito.

Por todo ello, el montaje de laplaca del generador de señalrequiere mucho cuidado, precisión,dotes para realizar buenas soldadu-ras y una mano firme. Esto se debea que los circuitos integrados IC2 eIC3 tienen un encapsulado SMD, locual se puede aplicar también adocenas de condensadores de aco-plo y desacoplo que están localiza-dos alrededor de estos circuitos inte-grados. Todos estos componentesSMD están montados en la parteinferior de la placa.

La soldadura de componentesSMD requiere que el montadortenga ya una cierta habilidad paraello. Mientras que el circuito inte-grado IC3 es relativamente fácil demanejar y montar, la soldadura delcircuito integrado IC2 y su coloca-ción sobre la placa, pueden suponerproblemas imprevistos sobre elcomponente, ya que la separaciónentre sus terminales es de tan sólo0,65 mm. En primer lugar, limpiare-mos cuidadosamente los puntosdonde van soldados los distintosterminales del circuito integrado y,

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Figura 8. Diagrama de conexionado.

Componentes

El autor de este artículo ha obtenido todos loscomponentes para este proyecto de un sumi-nistrador especializado en componentes deRF: Barend Hendriksen, en Brummen, Holanda(www.xs4all.nl/~barendh/Indexeng.htm).

El teclado utilizado en el prototipo es unmodelo de una matriz de 16 teclas suminis-trado por el fabricante Velleman (www.velle-man.be). La pantalla LCD es un modelo alfa-numérico estándar de la industria de 2 x 16caracteres (de fabricantes como Mitsubishi,Hyundai, etc...). Por último, el codificador rota-tivo es un modelo de la casa Bourns con 24posiciones por vuelta.

Medidas de sensibilidadEn muchos casos utilizaremos un generadorde señal de RF para medir la sensibilidad deun receptor o de un amplificador de FI. Lo nor-mal es que deseemos conocer la sensibilidaden unidades de microvoltios (μV) con unacierta relación de señal/ruido. Podemos utili-zar el siguiente método para obtener unosbuenos resultados de medida con un mínimoesfuerzo.

En primer lugar, conectaremos el Genera-dor de Señal de RF a la entrada de receptorpor medio de un trozo corto de cable coaxialde alta calidad de 50 W, como puede ser elRG 58C/U, terminando sus extremos en sen-dos conectores BNC. Desconectaremos cual-quier ordenador que pueda ser sospechosode generar cualquier tipo de radiación espu-ria sobre el receptor. Ajustaremos el genera-dor de señal para la frecuencia de trabajo dereceptor y retiraremos la señal de pruebausando la tecla “D”. Seguidamente, con elcontrol de volumen de receptor suficiente-mente elevado, utilizaremos un multímetroo un osciloscopio para medir el nivel deruido de AF producido por el receptor. Intro-duciremos de nuevo la señal de prueba eincrementaremos el nivel de salida desde supunto más bajo (- 127 dBm) hasta un nivelen el que el nivel de ruido de AF haya caídoa la cuarta parte del que había sin una señalde entrada. La diferencia representa unarelación de señal/ruido de:

20 log10 (4) = 12 dB, o 12 dB SINAD.

Para obtener un valor de sensibilidad de 20dB SINAD en nuestro receptor, incrementare-mos el nivel de salida del generador hasta quela tensión de ruido haya caído a una relaciónde 1/10.

(020299-1)

a continuación, intentaremos retirarla máxima cantidad de estaño quehaya en los puntos de soldadura,utilizando trencilla para desoldar.Podemos utilizar una pequeña gotade pegamento para fijar el circuitointegrado en su lugar. También esinteresante utilizar alguna lente deaumento o una lupa para verificarque todos los terminales están ali-neados correctamente con los pun-tos de soldadura del cobre. Si fuesenecesario, retocaremos la posicióndel circuito integrado y, por último,dejaremos que el pegamento realicesu función.

Con el circuito integrado colocadofirmemente en su posición, soldare-mos primero los dos terminales cen-trales utilizando hilo de estaño fino ysin cargar en exceso el soldador conestaño, de manera que evitemos loscortocircuitos. Debemos dejar que elcircuito integrado se enfríe duranteel proceso de soldadura de los dife-rentes terminales con los que vamostrabajando. Una vez que todos los ter-minales han sido cubiertos total-mente de estaño, la cantidad exce-dente se puede retirar por medio dela trencilla de desoldar. En este pro-ceso también deberemos tener cui-dado de que el circuito integrado nose caliente demasiado, por lo quedeberemos hacer esta limpieza envarios pasos.

La siguiente acción a realizar esutilizar un multímetro que nos per-mita medir la resistencia y verificarque no existen cortocircuitos entrelos terminales adyacentes del circuitointegrado. Si encontramos alguno,volveremos a aplicar la trencilla dedesoldar hasta no quede ningún cor-tocircuito.

La fotografía de la Figura 6 nosmuestra la placa del generador deseñal de un prototipo terminado,mientras que la Figura 7 representaun detalle más cercano de la carainferior de la placa, mostrándonoslos alrededores del circuito inte-grado IC2.

La cajaPor razones obvias, para cualquiergenerador de señal de RF se debeutilizar una caja metálica, por lo quenuestro proyecto no va a ser unaexcepción. La buena noticia es queserá suficiente utilizar una sola caja

no muy grande. Así, en el mercadopodemos encontrar cajas de acerocubiertas de estaño plateado y contapas desmontables, de varios tama-ños. En nuestro caso, el tamañorequerido es 160 x 48 x 25 mm.

La placa del generador de señalpermite montar una pequeña pantallametálica, de manera que puedansepararse las distintas secciones delcircuito. La posición de estas panta-llas se indica, por medio de líneas, enla serigrafía de la placa de circuitoimpreso. En el caso de nuestro proto-tipo, no se encontraron medidas dife-rentes con las pantallas colocadas oretiradas, por lo que decidimos qui-tarlas. Por supuesto, aquellos quesean más perfeccionistas son libresde montar dichas pantallas, si lo con-sideran necesario.

A continuación, las distintas uni-dades que forman el conjunto delequipo pueden ensamblarse juntas,permitiendo montar la circuiteríatotal del generador de señal en lacaja correspondiente. Nuestras pla-cas del prototipo fueron montadasen una caja hecha a medida y reali-zada con piezas de placas de cir-cuito impreso con la cara de cobrecompleta, de manera que las distin-tas partes se unieron soldando suscaras de cobre. Eléctricamente, esteencapsulado del prototipo es equi-valente a realizar uno con una cajametálica.

Como ayuda adicional a nuestrotrabajo de montaje, la Figura 8proporciona un diagrama de cone-xionado básico que nos muestracómo se interconectan las dos pla-cas, la pantalla LCD y el codificadorrotativo.

En el hipotético caso de que apa-rezca un texto de fallo o no aparezcatexto en la pantalla inmediatamentedespués del encendido del equipo,no debe cundir el pánico. En talcaso, les recomendamos que nosenvíen un correo electrónico con-tándonos sus problemas, aunque loprimero que debería hacer es ajus-tar el control de contraste de la pan-talla LCD, por medio del potenció-metro P1. Si el comportamiento delcodificador rotativo parece que lohace en el sentido contrario aldebido, sencillamente deberemosintercambiar los hilos de las dosconexiones más externas, ya que laconexión central es la masa.

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Atmel Corporation anuncia dos nue-vos miembros de la familia de micro-controladores Flash tinyAVR concapacidad debug on-chip. El tiny13 yel tiny2313 han sido diseñados pararesponder a los requerimientos deaplicaciones operadas con batería yportátiles, ofreciendo consumo debaja potencia y un alto nivel de inte-gración de sistema en un encapsu-lado pequeño. Estos nuevos dispositivos AVR ayu-dan a los ingenieros de diseño areducir los costes de desarrollo,tiempo de diseño y coste de produc-ción. El tiny13 y el tiny2313 combi-nan un microcontrolador potente contecnología de memoria Flash de bajapotencia. El interface debugWIRE permite On-Chip Debug, una característica nor-malmente disponible sólo en disposi-tivos más grandes. Como los diseña-dores de sistema ejercen presión parallevar productos al mercado en tiempode desarrollo cada vez más cortos, laproducción tiene que comenzar antesde que el desarrollo de software sehaya completado. On-Chip Debugofrece al diseñador la oportunidad derealizar todo el debugging en el pro-ducto finalizado.Los dos nuevos dispositivos incluyennumerosas características que permi-ten una reducción significativa decoste de sistema. El Detector Brown-Out elimina la necesidad de un com-ponente externo del sistema, mientrasque el Oscilador RC Calibrado On-

Chip puede eliminar el cristal externoo resonador. El menor consumo de potencia puedereducir el coste de la fuente de alimen-tación o ampliar la vida de la batería.Además, el tiny2313 tiene 2 KBytes dememoria Flash Self Programing más128 Bytes de EEPROM y SRAM y 18

líneas I/O. 8 pines de interrupciónhacen que el dispositivo sea muy fia-ble ante eventos del mundo real.Teniendo 4 canales PWM, el micro-controlador es capaz de controlar múl-tiples salidas analógicas. La resoluciónvariable dota de gran libertad para tra-tar la resolución PWM versus la fre-

Airpax, empresa representada enEspaña por Anatronic, S.A., anunciala serie VeriSense 3000 de sensores detemperatura, especialmente indicadospara monitorizar y regular la tempera-tura en equipos y procesos.Los sensores representan la elecciónideal para trabajar con termistores,RTD o IC y se encuentran disponiblesen diferentes ensamblajes estándaresde bajo coste, incluyendo ‘straight’,flange-mount’, ‘threaded’, ‘air’ (sensorexpuesto) y ‘threaded bolt’.La serie VeriSense 3000 se presentacon rangos de temperatura de -40 a+125 °C, 0 a +100 °C y -25 a +85 °C,dependiendo del sensor elegido.

Las aplicaciones típicas para lossensores VeriSense 3000 incluyenregistradores de calibre y entrada decontrol electrónico para motoresrefrigerados con agua, monitoriza-ción de temperatura de sistemashidráulicos y compresores indus-triales, así como diferentes aplica-ciones de gestión térmica en fuen-tes de alimentación y tarjetas de cir-cuitos impresos.

NU E V O S S E N S O R E S D E T E M P E R AT U R A

NU E V O S M I E M B R O S D E S U FA M I L I A D E M I C R O C O N T R O L A D O R E S T I N YAVR

Nuevos microcontroladores tinyAVR diseñado para aplicaciones móviles.

Nuevos sensores detemperatura Airpax.

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cuencia PWM. Esta última ventajatambién se puede usar para generarondas de salida arbitrarias.

El tiny13 tiene la mitad de densidadde memoria y líneas I/O con un con-vertidor A/D de 10 bit de 4 canales,

haciendo que el dispositivo sea idealpara aplicaciones de bajo coste quetrabajan con señales del mundo real.

Advantech Co. Ltd., empresa represen-tada en España por la División de Siste-mas de Aspid Comunicaciones, S.A.,anuncia el ordenador monotarjeta de ele-

vado rendimiento PCA-6185, que hasido diseñado para cumplir los requeri-mientos de potencia y ancho de bandaI/O en aplicaciones de red e industriales.

El PCA-6185 soporta procesador IntelPentium 4 con tecnología Hyper-threa-ding, junto con un interface PCI-X de64 bit, interface 320 SCSI e interface

OR D E N A D O R M O N O TA R J E TA PE N T I U M 4 C O N PCI-X

μSysCom, nueva empresa representadaen España por Anatronic, S.A., intro-duce el SBT, un dispositivo Bluetoothque permite convertir cualquier equipoexistente con un puerto serie en un dis-positivo con capacidades inalámbricas,logrando una conexión sin cables endistancias de hasta 100 metros.El SBT ha sido diseñado con las carac-terísticas de robustez y fiabilidadrequeridas para entornos industriales,soportando el rango de temperaturade -40 a +70 °C.El SBT está preparado para conectarsedirectamente a cualquier puerto seriede cualquier equipo industrial ya insta-lado o de cualquier ordenador de confi-guración. Gracias al SBT, todavía podráconectarse al puerto serie físico, ya queseguirá disponible. Y también se podráconectar a ese mismo equipo desde unordenador o PDA vía Bluetooth. El SBT está concebido especialmentepara soportar protocolos industrialesmaestro-esclavo, mediante su gestiónavanzada de buffers. El comporta-miento de estos buffers se puedeconfigurar fácilmente a través decomandos AT. Las principales funciones del SBT son:controlar equipos industriales ya ins-talados sin necesidad de cables,

ampliar las redes de equipos existen-tes sin cables adicionales y convertirinmediatamente equipos estándaresen equipos controlables a través delestándar Bluetooth. El SBT también posee conectores DB9de entrada para conexión de cualquierequipo y DB9 de salida para seguirteniendo disponible el puerto físico delequipo; indicadores LED de TD, RD,

RTS, CTS, alimentación y radio Blue-tooth; frecuencia de salida de bandaISM a 2,4 GHz y las certificacionesBluetooth y CE.

Para más información:Anatronic, S.A.Tel: 913660159Fax: 913655095E-Mail: [email protected]: http://www.anatronic.com

DI S P O S I T I V O BL U E T O O T H-S E R I E

El SBT convierte los equipos con puerto serie en inalámbricos.

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Gigabit Ethernet de puerto dual, siendoideal la solución ideal para aplicacionesembebidas, donde el elevado rendi-miento y las características industria-les son esenciales.Diseñado para desarrollar una elevadapotencia informática, el PCA-6185soporta procesadores Intel Pentium 4de hasta 3.06 GHz con tecnologíaHyper-threading, logrando que un soloprocesador opere como dos procesa-dores. Con esta tecnología, se puedenejecutar simultáneamente múltiplesinstrucciones, maximizando las fuentesCPU. Esta característica es muy útilpara sistemas de control en tiemporeal, que demandan un tiempo de res-puesta muy corto.

El PCA-6185 también se caracterizapor I/O de elevado rendimiento alta-mente integrado, como GigabitEthernet de puerto dual y Ultra 320SCSI. Ambos trabajan a 100 MHz enun bus PCI-X, eliminando los cuellosde botella del ancho en redes y dis-positivos de almacenamiento. Conuna amplia elección de backplanes,los clientes pueden crear sistemas de2 a 16 slot PCI para cumplir los reque-rimientos de expansión de aplicacio-nes específicas. Otras características son soporte dememoria DDR de 4 GB, display VGA,2 interfaces ATA 100 IDE, 4 puertosUSB, 2 puertos serie, un puerto para-lelo y un puerto teclado / ratón.

El PCA-6185 dispone de todas lasventajas industriales necesarias,tales como temporizador watchdog,MTBF grande, amplio rango de tem-peratura operativa y ciclo de vida deproducto largo. Un puerto de gestión remota per-mite al usuario monitorizar y con-trolar el sistema remotamente a tra-vés de protocolos SNMP / HTTPestándares usados con el gestor desistema inteligente SNMP – 1000 deAdvantech.Con todas estas características excep-cionales y un rendimiento magnífico,el PCA-6185 es la mejor plataformapara aplicaciones críticas.

FALCOM, empresa representada enEspaña por Aspid Comunicaciones,S.A., introduce el FALCOM NAVI-S,un receptor GPS de 12 canales parale-los integrados, que se caracteriza porel chipset de baja potencia SiRFstarII.El FALCOM NAVI-S se compone deun núcleo GPS de elevado rendi-miento, que incluye acelerador deadquisición, procesador DGPS, hard-ware de migración multi-path y motorde rastreo de satélite.

El FALCOM NAVI-S, que desarrollanuevas mejoras en rendimientoGPS, precisión, potencia informá-tica e integración de hardware, dis-pone de una antena GPS, regula-ción de potencia y circuitería deinterface, así como batería backuppara SRAM y RTC en un formatomuy compacto. El ratio de adquisición TTFF supe-rior (<45 s), junto con el consumo debaja potencia, permite la creación

de soluciones eficaces de navega-ción, rastreo, seguridad y monitori-zación. El nuevo dispositivo se puede conec-tar a todo tipo de equipos que sopor-ten RS232 o USB (por ejemplo, orde-nadores, laptops, PDA, etc.). El cablede 2,5 metros se puede realizar amedida para soportar una gran varie-dad de dispositivos handheld están-dares. Las opciones de montaje (basemagnética o adhesivo) ofrecen flexibi-

RE C E P T O R GPS D E 12 C A N A L E S PA R A L E L O S FALCOM NAVI-S

AAEON, empresa representada enEspaña por la División de Componen-tes de Aspid Comunicaciones, S.A.,anuncia la nueva tarjeta compactaPMC-6893, que está especialmenteindicada para aplicaciones multime-dia high-end y de red.Su fácil actualización permite haceruso de todas las ventajas de desarrolloIntel de sus procesadores Pentium II yCeleron de 1.4 GHz o incluso superiorvelocidad. Por lo tanto, la tarjeta PCM-6893 es la elección ideal para aplica-ciones embebidas que requierencaracterísticas de elevado rendi-miento informático y bajo coste. La tarjeta PCM-6893 se presenta con unVIAR Twister-T North Bridge integradoy acelerador gráfico AGP 4X 2D/3D.Con interface LVDS de canal dual de 18/ 36 bit, se puede utilizar este nuevodispositivo para display CRT y panelesLCD TFT de hasta 36 bit.La tarjeta también incluye cuatro puer-tos serie de elevada velocidad (tres RS-

232 y uno RS-232 / 422 / 485), un puertoparalelo multimodo (ECP / EPP / SPP),dos drives floppy, cuatro puertos USB,un controlador IDE Ultra DMA / 33 einterface de teclado PS / 2 y ratón.

Otras características son 10/100 MbpsFast Ethernet, soporte de memoriaCompactFlash Tipo II y DOC, y fun-ción de salida de televisión.

NU E VA TA R J E TA C O M PA C TA PCM 6893

Tarjeta PCM 6893 AAEON.

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Ahlborn, empresa distribuida porEuro Instruments, S.L., anuncia eldata logger universal ALMEMO8990-8 sin display propio, que estáespecialmente indicado como uncomponente en sistemas de adquisi-ción de datos descentralizado. Tam-bién puede ser empleado como unmódulo independiente stand-alone,pudiendo conectar diversos sensoresa cada módulo.Este data logger universal con memo-ria para adquisición de datos ON yOFFLINE posee un encapsulado plás-tico (135 x 69 x 226 mm) ideal paramontaje de 19”, 9 entradas de medi-ción, hasta 18 canales de medición y2 conectores para módulo analógico ode interface. Al igual que el modelo 3290-8, elALMEMO 8990-8 posee las funcionesde inicio / detención vía tiempo ofecha, valores de limitación, softwareo teclado, mediante una memoria de130 kB (extensión hasta 520 kB).

El ALMEMO 8990-8 también disponede funciones adicionales (canales vir-tuales o compensación de temperaturaambiente y presión) y un adaptador defuente de alimentación 12 V / 200 mA.

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

DATA L O G G E R U N I V E R S A L

lidad adicional durante el procedi-miento de instalación. El concepto FALCOM NAVI-S es labase perfecta para la creación deaplicaciones compactas, eficientes,

de baja potencia y bajo coste querequieren entrada de señal de ras-treo GPS en un dispositivo informá-tico portátil.

Para más información:Aspid Comunicaciones, S.A.U. General Aranáz, 49 - 28027 MadridTel: 913717756 / Fax: 913201018E-mail: [email protected]

Data logger universal Ahlborn.

Panasonic España acaba de poner ala venta la KX-HCM280, una cámaraIP, con un potente zoom óptico de21 aumentos de foco automáticoy manual, para transmitir imá-genes de vídeo por Internet sinnecesidad de PC ni puertoUSB a través de una conexióna la red.Esta cámara, de fácil instala-ción y puesta en marcha,cuenta con una elevada veloci-dad de movimiento en formatoJPEG y con un sensor de imagenCCD de 380.000 píxels. Su puerto USBpermite transmitir vídeo sobre la red(hasta 30 imágenes /seg. con sufi-ciente ancho de banda) desde cual-quier lugar del mundo (a través deuna red Lan/Wan).De hecho, con el ancho de bandanecesario, se pueden ver imágenesactualizadas de forma automáticacada cierto tiempo, incluso contro-lar la resolución, la calidad o el bri-

llo de la imagen, y programar lasfunciones de la cámara, por ejemplo

las horas de funcionamiento, lascapturas de imagen o la dura-

ción de las secuencias filma-das. En este sentido, hayque destacar que la KX-HCM280 puede llegar aalmacenar en su MemoriaRAM hasta 560 imágenesde (320 mm x 240 mm). La

cámara, además de sobremesa, puede situarse en el

techo; en los dos casos, la pode-mos controlar remotamente. Así, el

objetivo puede rotar horizontal-mente 350º y verticalmente 120º.Adicionalmente, la KX-HCM280cuenta con funciones de alarmaconectadas al sensor: externo, ocuando el software remoto detectamovimiento en el espacio monitori-zado, la cámara se activa, grabauna secuencia (con posibilidad depregrabación) o bien saca fotogra-

NU E VA CA M A R A I P D E PA N A S O N I C C O N Z O O M OP T I C O D E 21 A U M E N T O S

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Panasonic España acaba de poner a laventa el TU-CT20, un descodificador ozapper digital para la recepción de laTelevisión Digital Terrestre (TDT) querevolucionará la calidad visual de la TVanalógica. Se trata del primer equipo dePanasonic para TDT dirigido al mer-

cado español, un segmento de mercadodonde la compañía de nuevo demues-tra su vocación de líder con un equipocuya calidad de imagen y sonido esequiparable al del mejor Home Cinemay cuya señal es visiblemente superior ala de la TV convencional.

El mayor atractivo que proporcionaeste equipo es la recepción de grannúmero de programas de televisión decalidad digital, con una calidad equi-parable a la de los mejores sistemas decine en casa, tanto en imagen comoen sonido. Además, con el TU-CT20

PA N A S O N I C P R E S E N TA E L TU-CT20, S U P R I M E R D E S C O D I F I C A D O RPA R A E L M E R C A D O E S PA Ñ O L D E TV DI G I TA L TE R R E S T R E

fías, dependiendo de la configura-ción previa escogida por el usuario,y envía una señal de aviso vía e-mail para que éste se conecte a lared para ver las imágenes endirecto al igual que una webcam oalmacena las fotografías la graba-ción y se las envía por correo elec-trónico. También puede activar unrelé externo manualmente o al acti-varse el sensor. Esta alarma funciona a través deuna conexión relé externa: de estamanera, se puede activar o desacti-var remotamente.“Con la KX-HCM280 Panasonic pre-senta una cámara IP que mejora lasprestaciones de las ya existentes ensu gama e incorpora una elevada tec-nología” afirma Santiago Martín,Marketing Manager de Telecomuni-caciones Profesionales ProductManager de Centralitas e IP de Pana-sonic España.Por último, cabe señalar que la KX-HCM280 se ha empleado por primeravez en España en el campeonato mun-dial de natación recientemente cele-brado en Barcelona.

La KX-MCM280 puedetransmitir imágenes devídeo por Internet sinnecesidad de PC conpuerto USB.

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es posible elegir y almacenar en lamemoria del equipo hasta 999 cade-nas de TV y radio, en VHF y UHF yFM, respectivamente.Así, gracias a una sencilla antena,por ejemplo, podemos lograr unanítida recepción en el televisor encualquier lugar, aunque desde Pana-sonic se recomienda que sea el ins-talador o punto de venta autorizado

quien compruebe si la antena estáadaptada a la TDT.De todas maneras, el descodificadorTU-CT20 se ha diseñado pensando enla comodidad del usuario, por ello, sepuede colocar en cualquier en posi-ción, incluso vertical. La mejor tecno-logía de Panasonic se ha puesto, denuevo, al servicio del público quebusca nuevas ideas.

En este sentido, el TU-CT20 es idóneopara la TDT por aspectos tales comosus excelentes componentes, su com-patibilidad con sistemas de videotextoy la posibilidad de actualizar periódicay automáticamente el software víaseñales aéreas.Otras características destacables deeste modelo son: su navegador paraseleccionar emisoras, su conexiónmediante euroconector, tomas deaudio de tipo cinch/RCA y conexiónRF para TV.“Se trata de un producto pensadopara llevar la Televisión Digital acualquier lugar” afirma Jordi Rincón,Product Manager de Televisión enPanasonic España. “Panasonic, conel TU-CT20, apuesta por la televisióndigital. No sólo el diseño y tecnolo-gía, sino también el deseo de unatelevisión de calidad superior, es loque nos lleva a promover este mer-cado del futuro“ añade.

Para más información:Panasonic EspañaAvda. Josep Tarradellas, 20-30, 5º 08029 BarcelonaTel.: 93 425 93 85e-mail: [email protected]

El Nuevo modelo de Addi-Data,APCI-3122, es una tarjeta que pro-cesa señales de entrada y salida digi-tales y controla máquinas medianteseñales de salida analógicas. El aisla-miento óptico entre la parte analó-gica y digital permite esta combina-ción así como señales analógicas dealta corriente.

Las 10 entradas digitales de hasta 24V leen los estados digitales externosy las 12 salidas digitales de 24V, concorriente máx., de 500 mA y que seponen a cero en caso de cortocir-cuito, sobrecalentamiento o fallo en laalimentación, se pueden leer inme-diatamente después de conectar laalimentación

TA R J E TA D E C O N T R O L D I G I TA L C O N S A L I D A S A N A L Ó G I C A S

El TV-CT20 es un descodificador desarrollado para el mercado español de TV Digital Terrestre

Las entradas y salidasdigitales se filtran me-diante diodos, filtros LC yopto acopladores pararechazar las perturbacio-nes entre el PC y los peri-féricos.Se pueden utilizar 4 salidasanalógicas adicionales pa-ra controladores de pro-ceso. Estos canales estáncompletamente separadosde la parte digital. Las sali-das están en un conectorseparado SUB-D. Las sali-das están a cero cuandoconecta la alimentación. El

aislamiento óptico en-tre el PC y los periféri-cos así como los filtrosEMI y la protección dediodos permiten unaprecisa señal de salida.Incluye dos relojes queproprorcionan una basede tiempos indepen-diente del reloj del PC.El software soportadoincluye los herramien-tas para WindowsXP/2000/NT 4.0 y Linuxasí como ejemplos deprogramación para C,VB ...

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24 Elektor

SBS Technologies, empresa represen-tada en España por Aspid Comunica-ciones, S.A., anuncia el PC industrialcon doble Ethernet para maximizar lautilización de los tres slot de expan-sión y permitir simultáneamente larecogida de datos y los enlaces. Presentado en un compacto chasisde metal con protección EMI prepa-

rado para el montaje rail DIN, el PC6se caracteriza por un procesador Pen-tium compatible (266-333 MHz),fuente de alimentación integrada yventilación con heatsink.El PC6 está disponible como un pro-ducto estándar que ofrece un buennúmero de características, entre lasque incluyen un diseño de montaje

muy conveniente para minimizar eltiempo de instalación, un rango detemperatura extendido de -40 a +70°C para aplicaciones sin ventiladoresen entornos adversos, y mínimo con-sumo para permitir el uso en aplica-ciones móviles. El PC6 viene equipado con configu-raciones flexibles DRAM y gran

PC IN D U S T R I A L PA R A CA R R I L DIN C O N CO M PA C T FL A S H Y D O B L E LAN

Wavecom, proveedor líder de módulosinalámbricos integrados y empresadistribuida por DIODE España, S.A.,ofrece toda la capacidad en voz ydatos GSM/GPRS que se pueda nece-sitar en una sola unidad compacta. Elmódem INTEGRA M2106 proporcionacapacidad certificada (FTA) state ofthe art GPRS de clase 10 y una pilaTCP/IP embebida, para correo electró-nico, Internet y otras aplicaciones decomunicaciones de datos. La tecnología WISMO Within le ase-gura un rendimiento estable y fiableen las redes GSM/GPRS que utilice,durante toda la vida de sus aplicacio-nes Wireless.El alto nivel de integración delmódulo y su reducido tamaño, le per-mite integrarlo de manera rápida ysencilla en su equipo, proporcio-nando todas las funciones de conec-tividad wireless sin rediseñar susequipos existentes. Gracias a las herramientas de des-arrollo Open AT, puede descargar suaplicación directamente en la plata-forma, mediante el uso de la capaci-

dad interna disponible de memoria yde procesado, y así eliminar compo-nentes y elementos adicionales.

Para más información:DIODE España, S.A.Tel: 914 568 100 / Fax: 915 554 917www.diode.es

MÓ D E M GSM/GPRS INTEGRA D E WAV E C O M

Módem GSM/GPRS INTEGRA de Wavecom para aplicaciones Wireless.

número de periféricos, incluyendointerface de video, FlashDrive y tresslot PC/104+ para posibilitar expan-siones a medida, tales como Inter-bus-S, Profibus y Device-Net. El PC6también ofrece opciones a medida:de etiqueta, de set de característi-cas, de encapsulado y de tarjeta,todo ello para cumplir los requeri-mientos exclusivos de muchas apli-caciones.Desarrollando un diseño flexible yrugerizado con inmunidad al shocky la vibración, el PC6 ha sido dise-ñado para aplicaciones OEM embe-bidas y económicas que requierensoluciones compactas PC / servidor,tales como automatización de pro-ceso y control, adquisición y procesode datos, control de máquinas, sis-temas de test, transporte público,impresoras digitales y sistemas deinformación.Los sistemas operativos soportadosson Windows NT, VxWorks, MS-DOSy muchos otros.

Para más información:Aspid Comunicaciones, S.A.U.General Aranáz, 49 - 28027 Madrid

Tel: 913717756 / Fax: 913201018E-mail: [email protected] www.aspidcom.com

CYMEM, S.A., empresa líderen el desarrollo y fabricaciónde componentes y equipospara telecomunicación, infor-mática y electrónica, pre-senta su nuevo filtro telefó-nico de A.M., especialmenteindicado para aquellos casosen se escuchan señales deradio de A.M. por el auriculartelefónico. La instalación de este filtro esmuy sencilla. Hay que fijar lacaja antes de la entrada delPTR – T/L (en caso de queexista) o, sin no existe, hayque fijar el dispositivo cercade la roseta del abonado. Si se instala cerca de la roseta,hay dos posibilidades: pegarlaa la pared, previo pelado delvelcro de la base de la caja(excepto en los modelos conprotección de fuerza) o atorni-llarla a la pared haciendo usode los tornillos que al efecto seencuentran adheridos a la cara interiorde la caja. La base de la caja y el cir-cuito impreso llevan dos huecos pordonde deben pasar los tornillos.Tras esto, hay que introducir los hilosdel par por los orificios laterales de la

caja, insertarlos en las clemas y ajus-tar la presión de los hilos insertadosmediante los tornillos de sujeción.Caso de existir toma de tierra, se debeinsertar el hilo en la clema que tiene laindicación.

Para más información:CYMEM, S.A.Tel: 914 777 347 Fax: 914 777 547E-mail: [email protected]: www.cymem.es

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25Elektor

Carril DIN con CompactFlash y doble LAN SBSTechnologies.

Filtro telefónico de A.M.

FI LT R O T E L E F Ó N I C O D E A.M.

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26 Elektor

PRÓXIMONÚMERO

La feria del SIMO TCI cele-brada durante el pasadomes de Noviembre dejóuna visión particularmenteimportante por parte dequienes están liderando eltránsito hacia la sociedadde la información, en unmomento como el actual,en el que se vislumbra esepunto de inflexión hacia elnuevo despegue de lastecnologías. La Editorial Larpress es-tuvo presente en dichaferia con un stand ubi-cado en el Pabellón 9,dedicado a las aplicacio-nes profesionales, pró-ximo a importantes firmasdel sector informáticocomo Microsoft, PandaSoftware y Grupo SP,entre otros.

El balance de este año hadejado la cifra de 864expositores con los últi-mos avances del sectorde las tecnologías de laInformación, lo cual hacontribuído a establecerun nuevo récord encuanto a empresas expo-sitoras. Por otra parte, losdatos recogidos estimanque más de 280.000 per-sonas han visitado la feriafrente a los 272.460 delaño anterior. Muchos de esos visitantesse dieron cita en nuestrostand con la finalidad deintercambiar opiniones ycomprar revistas editadaspor nuestra compañia: PcPro,Future Music, Elektor,Computer Music y AudioClásica.

SIMO

MÓDULO USB I/OEsta pequeña placa realmente sólo es una aplicación de PIC controlado, sin prácticamente com-ponentes adicionales. Sin embargo, funcionalmente, es un módulo universal de I/O con dos entra-das analógicas (rango 0-5 V) para usar en un puerto USB.

VISUALIZACIÓN DE TEXTO DESPLAZABLEEste proyecto consta de veinte displays de LED alfanuméricos que son atacados por nues-tra popular placa Flash Micro 89S8252. La interface micro-display se realiza a través de losdrivers ULN2803.

MEDIDOR RPM PARA MODELISMO R/CEste circuito microcontrolador mide la velocidad rotacional del motor del vehículo y muestra los valores con una gran preci-sión. El instrumento es ideal para comprobar y poner a punto tanto los motores de combustión como los de mezcla.

AMPLIFICADOR CON FET¿Un amplificador con transistores que da la calidad de las válvulas? Seguro, y esto no supone undiseño muy complejo. Básicamente, necesitamos un FET de potencia que opere en clase A, otro FETque actúe como fuente de corriente y un FET de baja potencia que excite a todos. La mayor cali-dad sonora que se obtiene después del sonido de las válvulas procede de una realimentación ceroen combinación con un factor de rizado muy bajo.

LIBROS

27Elektor

Elektor ofrece a sus lectores una selección de libros técnicos de gran valor para aficionados y profesionales. Todos ellos están escritos en inglés, elidioma más utilizado en el ámbito técnico.

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AUDIOYVIDEO

28 Elektor

Un factor importante con este tipo deequipos es la caja donde se alojarán losdistintos elementos que los componen.Para el prototipo hemos seleccionadoun modelo estándar de la casa ConradElectronics. Esta caja está formada deunas tapas negras, inferior y superior,que están realizadas en una robustahoja de acero de 1,5 mm, junto con dospaneles frontales de aluminio de unespesor de 1 mm. Tanto la tapa inferiorcomo la superior disponen de abertu-ras de ventilación.

Los bordes de los paneles frontaleshan sido doblados en ángulo recto paraformar labios, de manera que las tapasinferior y superior se sujetan a ellos uti-lizando cuatro tornillos de auto-rosca.Los paneles frontales tienen una finacapa mate de acabado y una lámina decobertura para protección. Por motivosde sencillez, vamos a llamar al panelque tenemos delante “panel frontal” yal opuesto “panel trasero”.

Construcción mecánicaEl montaje elegido por el autor deeste artículo está basado en conse-

Preamplificador a Válvulas (II)MontajeDiseñado por Bob Stuurman

En la primera parte de este artículo se describió todo lo referente a lasplacas de los circuitos impresos. Ahora es el momento de echar unaojeada a cómo se ensamblan todas juntas. Primero describiremos laconstrucción mecánica del equipo, después de lo cual centraremosnuestra atención en el cableado completo de todo el conjunto.Concluiremos con un pequeño repaso a las especificaciones yprestaciones del equipo.

sión de red, un pequeño ventilador y elconector de tensión de red hembra.

La fuente de alimentación se monta contrala parte trasera de la sección de canal, con eltransformador de red situado en el centro, latarjeta del circuito de baja tensión a laizquierda y la tarjeta del circuito de alta tensióna la derecha. Las dos placas amplificadoras semontan sobre el frontal de la sección de canal.

guir la mayor sencillez posible. Uti-liza una sección de canal en formade U, formada por una hoja de alu-minio de 1,5 mm, con unas dimen-siones de 290 x 155 x 85 mm (verFigura 1).

Todos los subconjuntos del pre-amplificador se montan sobre el cen-tro de esta sección de canal. Se utili-zan cuatro separadores de 15 mmpara sujetar la sección de canal alpanel frontal, del mismo modo que seusan cuatro separadores de 20 mmpara fijar dicha sección al panel tra-sero. Los paneles de la caja se fijan alos separadores mediante tornillos demétrica M3 y 5 mm de longitud(M3x5). El resultado final es que lasección de canal de aluminio está“suspendida” entre los paneles fron-tal y posterior.

Por lo tanto, existe un espaciode 15 mm entre la cara frontal de lasección de canal y el panel frontal.Esto proporciona espacio sufi-ciente para montar los mandos delos potenciómetros y de los conmu-tadores, así como los engranajespara los potenciómetros de

balance. El indicador LED deencendido y el conmutador de ten-sión de red, se montan directa-mente sobre el panel frontal. En laparte trasera, el espacio de separa-ción tiene una profundidad de 20milímetros. Esta zona aloja la tar-jeta de E/S (colocada sobre separa-dores de 15 mm), el filtro de la ten-

AUDIOYVIDEO

29Elektor

276

74

155outside

290

85

20

15FRONT

020383 - 2 - 14

Figura 1. Entre los paneles frontal y trasero se ha suspendido una sección de aluminio conforma de U, en el interior de la caja, utilizando separadores de 15 mm en el panel frontal yseparadores de 20 mm en el panel trasero.

Especificaciones Nivel de señal nominal, “Out” 450 mV (380 mV entrada)Nivel de señal nominal, “Line Out” 220 mV (380 mV entrada)

Impedancia de entrada (CD/Sintonizador/...) 120 k

THD+N, ‘Out’ 0.1 % (450 mV salida)Relación señal ruido, “Out” 80 dBA

Ancho de banda (con volumen máximo) < 10 Hz–35 kHz (–3 dB)

Réplicas < –65 dB (1 kHz)<–40 dB (20 kHz)

Separación de canal > 76 dB (1 kHz)> 60 dB (20 kHz)

Sensibilidad de micrófono (450 mV salida) 5 mV (1 kHz)Relación señal ruido, micrófono > 53 dB

Ajuste de bajos (teórico) +18/–9 dB (50 Hz)Ajuste de agudos (teórico) +9/–10 dB (10 kHz)

Curvas de respuesta medidas:El Gráfico A representa el espectro de frecuencia a máximo volumen.La distorsión está producida, principalmente, por el segundo armónicoa – 60 dB, lo cual explica el valor de 0,1 % para THD + N. Para realizar la medida se ha suprimido el armónico fundamental. Elrizado de la fuente de alimentación y el ruido inducido por el transformador están por debajo de los – 90 dB y es prácticamentedespreciable.El Gráfico B muestra la respuesta en frecuencia con el control de tonos en sus posiciones neutral, mínimo y máximo. La respuesta en fre-cuencia actual puede variar debido a las tolerancias de los componentes (potenciómetros y condensadores).

-150

+0

-140

-130

-120

-110

-100

-90

-80

-70

-60

-50

-40

-30

-20

-10

dBr A

20 90k50 100 200 500 1k 2k 5k 10k 20k 50k

020383 - 2 - AHz

-20

+20

-18

-16

-14

-12

-10

-8

-6

-4

-2

-0

+2

+4

+6

+8

+10

+12

+14

+16

+18

dBr A

10 40k20 50 100 200 500 1k 2k 5k 10k 20kHz 020383 - 2 - B

A

B

Todas estas placas del circuito se montany se sujetan sobre separadores de 10 mm.Por motivos de seguridad, para las placas dealta tensión se utilizarán separadores deplástico.

Entre las placas de la fuente dealimentación y el amplificador se hacolocado una lámina de aluminio,con un espesor de 1 mm y unaaltura de 55 mm, con un pequeño

labio doblado a lo largo del borde. Ellabio de esta lámina se sujeta pordebajo de los separadores de las pla-cas del amplificador, de modo queconsigamos una fijación segura enla sección de canal. En el prototipo,se ha montado un pequeño con-ducto de plástico para cable (deltipo con una tapa de bisagra), a lolargo del borde de esta lámina dealuminio, por el lado de las tarjetasde los amplificadores, de modo quepodamos disponer de un caminopor dónde pasar los distintos cables.Este conducto para cable se puedever fácilmente en la fotografía quese muestra en la Figura 2, la cualtambién muestra la colocación delas placas de los circuitos y los otroscomponentes.

Detalles Ventiladores para enfriar.Las aperturas de ventilación de

las tapas superior e inferior soninsuficientes para la cantidad decalor que tiene que disiparse. Tam-poco queremos deformar la cajahaciendo una gran serie de aguje-ros sobre la misma, de manera quehemos optado por montar unpequeño ventilador en la parte tra-sera de la caja. Una resistenciaserie (en el prototipo es de 82 Ω)hace que el ventilador gire de unmodo más lento, y puesto que se hamontado utilizando cojinetes deplástico, el ruido generado es prác-ticamente inaudible. El aire gene-rado por el ventilador se dirigedirectamente hacia el radiador delcircuito integrado LM 317. Estofuerza la creación de un flujo de airea través de la caja, al mismo tiempoque elimina el calor generado porlas válvulas.

Después de atornillar firmementelos paneles frontales y traseros a losseparadores, los agujeros de suje-ción para las tapas superior e infe-rior no estarán totalmente alineadoscon los correspondientes orificiosde los paneles frontales. Por estemotivo es prácticamente imposiblecrear una sección de canal en formade U con unas dimensiones preci-sas. En consecuencia, los separa-dores del panel trasero deben seralargados, utilizando arandelas,hasta que los agujeros estén aline-ados. Esto también indica que el

AUDIOYVIDEO

30 Elektor

Figura 2. Una visual “a vista de pájaro” del interior del preamplificador. Todos losconexionados son correctos y los paneles delantero y trasero se han sujetado a la secciónde canal, donde los mandos de los potenciómetros ya han sido montados.

Figura 3. Los potenciómetro de balance están acoplados por pares de engranajes. Elespaciado entre centros es de 25 mm.

A continuación tendremos que hacer unpequeño truco: es bastante sencillo montarlos potenciómetros de balance con unaposición central que pueda detectarsefácilmente, al mismo tiempo que podemosdisponer de un aviso de tope. Esto se con-sigue colocando una pequeña flecha en lospotenciómetros de volumen y de control,con el mismo tipo de engranaje empleadopara el control de balance. Si logramosconstruir una hoja que salte, que estéunida a una bola de acero (como los roda-mientos de una bicicleta, por ejemplo) yque golpee contra los dientes de los engra-najes de plástico, obtendremos un sonidoque nos indicará los golpecitos de parada.Del mismo modo, podemos detectar laposición central de los mandos con tan sólosuprimir uno de los dientes de las ruedasdentadas, más concretamente el quecorresponda a la posición central. Todoesto se muestra más claramente en la foto-grafía de la Figura 3.

ventilador puede ser apresado entrelas dos superficies, por lo que podrárealizar su trabajo sin producir nin-gún ruido.

Conmutador de encendido / apa-gado.

Para mantener el cableado de latensión de red (una fuente potencialde interferencias) lo más corto posi-ble, el conmutador de encendido yapagado debe montarse, preferible-mente, lo más cerca posible de laentrada de tensión de red. Por ello,se recomienda utilizar un conmuta-dor pulsador con la correspondienteextensión mecánica, que permita sufácil acceso desde el panel frontal.En el prototipo se ha utilizado unmontaje especial para conseguiresto. Dicho montaje consiste en unconmutador de palanca con unaprolongación hecha en casa, aun-

que no vamos a aburrirles con deta-lles adicionales.

Control de Balance. Como ya mencionamos en la pri-

mera parte de este artículo, el con-trol de balance se ha construido uti-lizando dos potenciómetros decaracterísticas logarítmicas, quehan sido acoplados de maneramecánica mediante unos engrana-jes de ruedas dentadas (ver Figura3). Para ello, se taladrará y se gol-peará suavemente para poder colo-car los tornillos de métrica M3.Como el material es bastanteblando, es una buena idea limar, lomás liso posible, los mandos de lospotenciómetros. Esto nos permitiráque los engranajes de ruedas pue-dan sujetarse de forma segura consólo hacer una leve tensión de lostornillos.

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31Elektor

Gnd-Out

Gnd

-Pho

no-L

Line

-In-L

Gnd

-Pho

no-R

Line

-In-R

L

R

K2

1413121110

987654321

K2123456789

1011121314

redyellow

redyellow

blue

greyblue

grey

white

white

whitewhite

Fan

Rfan82

F2250 mAT

S2

IEC/filter

LED display

S1-Select

0 V*

12.6 V

1 - Phono2 - Cd3 - Tape4 - Tuner5 - Aux

1

23 4

5

= twisted

15 V 12.6 V=

0 V*

~

Tr1

Tr2260 V=

230 V~0 V

K12 3 4 5

0

+12.6V

0V*

0V

020383 - 2 - 15

+260V

0V

+260V

+12.6V

0V*

= flatcable

Figura 4. Diagrama de conexionado para el cableado de la alimentación.

Dibujo del panel frontal.Está claro que cada lector es libre de aña-

dir en el panel frontal las etiquetas, textos ysímbolos que desee, de acuerdo con su gustopersonal. Para aquellos que prefieran unasolución ya hecha, en la página web de Elek-tor disponen de una serigrafía del panel fron-tal que pueden descargar de manera gra-tuita. Además, también es adecuada paraconseguir realizar un buen taladrado delpanel frontal.

El cableadoLa lámina de aluminio central, colocada en lasección de canal, dispone de cuatro orificiosque están alineados con las conexiones de lasplacas de los circuitos para las tensiones defilamento y la tensión elevada. Esto permiteque el cableado pase a través de dicha lámina.Estos agujeros están localizados a una alturamedia de la lámina.

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32 Elektor

K2

1413121110987654321

K2123456789

1011121314

25 mm

Sp1 Sp2

BassVolumeTreble

3 2 1 3 2 1P4 P2

1 2 3 1 2 3

P2 P4

3 2 1P1

1 2 3P1

P5123

321

P5

1 2 3K1

3 2 1K1

Gnd

-Pho

no-R

Line

-In-R

Gnd

-Pho

no-L

Line

-In-L

Gnd-Out

L

R

020383 - 2 - 16

Figura 5. Diagrama de conexionado parael cableado de la señal.

LISTA DE COMPONENTES MECÁNICOS

– Caja metálica dividida en dos secciones, 300 x 200 x 110 mm (ancho xfondo x alto), de la casa Conrad Electronics, referencia # 520489*.

– Conector de tensión de red con filtro interno.– Ventilador de 40 x 20 mm, 20 mm de espesor y 12 VDC de

alimentación.– 2 engranajes ABS 50 .M0.5, de la casa Conrad Electronics, referencia #

237850*.– S1 = conmutador rotativo de 6 posiciones, 2 polos y que abre el circuito

antes de pasar a la siguiente posición, de la casa Conrad Electronics,referencia # 709751*.

– S2 = conmutador de tensión de red.– F2 = fusible de 250 mAT (lento), con alojamiento.– Lámpara LED de señal, de 12 VDC.– 4 botones negros de 21 mm.– 4 tapas para los botones, rojos con línea, de 21 mm.– 1 botón de 28 mm.– 1 tapa para botón, roja, de 28 mm. * www.int.conradcom.de

bajos y agudos hasta que la onda cuadradasea lo más perfecta posible. Con los poten-ciómetros ajustados para conseguir estacondición, nos aseguraremos que el mandode control de tono apunta con su flecha a laposición “0”.

La alineación del control de balance seinicia ajustando el potenciómetro debalance del canal derecho (hacia el mandoal que está sujeto) a su posición de mitad derecorrido. A continuación, giraremos el otropotenciómetro (¡pero no los engranajes den-tados!) hasta que las señales de salida de losdos amplificadores tengan amplitudes simi-lares. Con los potenciómetros en esta posi-ción, fijaremos el engranaje en su posición.Si aún encontramos alguna pequeña dife-rencia, ésta se puede ajustar de manera másfina, girando el cuerpo del potenciómetro.

Después de conectar un amplificadorfinal (de salida) a nuestro circuito, podemosescuchar una pequeña cantidad de ruido yalgo de zumbido residual cuando el controlde volumen está colocado en su posiciónmáxima y tenemos seleccionada la entradade micrófono. Cuando el control de volumense gira, es muy posible que lleguemos aescuchar un pequeño ruido de “carraspeo”.Este ruido se puede eliminar utilizando unapequeña lámina de metal que se conecteeléctricamente entre el cursor del poten-ciómetro y la caja. El zumbido también des-aparecerá una vez que hayamos colocadoen su lugar las tapas superior e inferior dela caja. Las dos mitades de la caja puedenestar conectadas al punto de masa centrala través de una pequeña longitud de cableflexible.

Conexión al amplificador final

Algunas veces, los cables de audio apanta-llados tienen una capacidad bastante ele-vada (de hasta 200 pF por metro). Si la dis-tancia entre el preamplificador y el amplifi-cador final es obligatoriamente bastantelarga, es importante prestar algo de aten-ción a la conexión de estos cables. En estecaso deberemos elegir trabajar con cablesque tengan una baja capacidad, de maneraque las altas frecuencias se vean afectadaslo menos posible. El autor de este artículoha usado cable coaxial RG-59 de 75 Ω (de6,2 mm de diámetro) y conectores tipo“Cinch” de alta calidad. Este tipo de cabletiene una capacidad de sólo 69 pF/m, demanera que será fácil cubrir distancias devarios metros.

(020383-2)

La Figura 4 muestra el cableadoque hay que realizar para dar alimen-tación al preamplificador. Comenza-remos conectando el transformador alas tarjetas de las tensiones de ali-mentación, fijando el cableado parael ventilador y haciendo las conexio-nes de la tensión de red entre elconector de entrada, el conmutador,el fusible y el filtro de red. Conectare-mos el terminal del filtro sobre unaorejeta de soldar, atornillada a la sec-ción de canal. Seguidamente, hare-mos las conexiones de los terminalesde filamento y de alta tensión,usando hilo de par trenzado ypasando el cableado a través de lostaladros pasantes de la lámina. Elsiguiente paso será montar los puen-tes de “filamentos” en los conectoresK2 de las tarjetas de los circuitos yconectar los filamentos de las válvu-las EF 86 en serie, utilizando unpequeño trozo de cable. Este cableserá llevado a través del conducto decanal para cable. Por último, conec-taremos el diodo LED indicador y elconmutador selector de entrada (S1).El terminal 1 de S1 se conectarádirectamente a K2 /1-2 en la placaamplificadora de la izquierda y, acontinuación, al terminal K2 /1-2 dela placa amplificadora derecha, pormedio de un trozo de cable plano.Estas seis líneas de cable plano (lascuales se reducirán a cinco termina-les antes de continuar hacia la tarjetade E/S), también se pasan a travésdel conducto para los cables.

La Figura 5 nos muestra cómose debe realizar el conexionado dela señal. Los potenciómetros devolumen, bajo y agudos se conec-tan utilizando pequeñas longitudesde cable plano, mientras que elresto de las conexiones se realizautilizando cable apantallado. En pri-mer lugar es aconsejable cortar laslongitudes correspondientes decable apantallado y conectarlo a latarjeta de E/S antes de que dichatarjeta se atornille en su posición,ya que, a partir de ese momento,será menos accesible y dificultaráel trabajo con ella.

Tendremos que poner un cuidadoespecial en las conexiones realiza-das con cable apantallado. En losconectores de ”Phono In” (Entradade Micrófonos), la pantalla del cableestá conectada al punto de masa enla placa del circuito, mientras que

en la tarjeta de E/S la misma mallaestá conectada a los puntos “Gnd R”y “Gnd L”, respectivamente, loscuales también son los puntos deconexión para la pantalla del cablede “Line In” (es decir, Entrada deLínea).

Para los cables de salida, las pan-tallas están puenteadas a los puntosde masa de las placas de los circui-tos, en P5, de cada placa amplifica-dora. Para el potenciómetro debalance, las pantallas se conectan alos terminales de la izquierda, mien-tras que en la tarjeta de E/S estánconectadas al punto “Gnd Out”, elcual es también el punto de correc-ción para la pantalla de los cables de“Line Out” (es decir, Salida deLínea). Los tres cables apantalladosque llegan a la placa amplificadorade la izquierda pasan a través delconducto para cable. La “malla demasa” está conectada a la secciónde canal de aluminio en un solopunto, que se corresponde con “GndL” en la placa de E/S.

Como podemos ver en la Figura5, los condensadores adicionales delbloqueo de DC, Cx y Cy, es mejorsoldarlos directamente a los zóca-los”Line In” (es decir, Línea deEntrada) de la tarjeta de E/S.

AlineaciónLa alineación de los controles detono se realiza mejor conectandoun osciloscopio o un milivoltímetrode AC a la salida del preamplifica-dor. Así, giraremos los potenció-metros P2 y P4 a sus límites de laderecha y de la izquierda, porturno. De este modo, en cada posi-ción, ajustaremos el potencióme-tros P3 para obtener un valormáximo y un valor mínimo para loscanales de la izquierda y de laderecha (a 50 Hz y 10 KHz, respec-tivamente).

Como hemos utilizado potenció-metros logarítmicos para los con-troles de tono, su posición centralno coincidirá precisamente conuna respuesta de frecuencia plana.Para poder encontrar el punto en elque la respuesta es plana, aplicare-mos una señal de onda cuadradade 1 KHz a la entrada (no a laentrada de micrófono) y observare-mos la señal de salida en el oscilos-copio. Giraremos los controles de

AUDIOYVIDEO

33Elektor

MICROPROCESADOR

34 Elektor

Cuando se trata de herramientas de grabaciónde memorias PROM, el modelo más comúndisponible en el mercado es el modelo univer-sal de programador de memorias PROM. Estemodelo es capaz de trabajar con la mayoría delos circuitos integrados que están actual-mente en el mercado.

El coste de un grabador de este tipo es rela-tivamente alto, por lo que la mayoría de los afi-cionados electrónicos tienen dificultades a lahora de justificar su presupuesto, especial-mente si el programador sólo se va a utilizarde manera ocasional. Sin embargo, si quere-mos controlar todo este meollo nos veremosobligados a comprar un programador, y a rea-lizar actualizaciones de los programas regu-larmente, ya que, por lo general, dejan bas-tante que desear y es frustrante que una vezadquirido un modelo de programador concretonos encontremos que poco tiempo después yaexiste un nuevo programador en el mercado.

Una solución a este problema consiste enconstruir un programador de bajo coste y escri-bir (y actualizar) la aplicación de programaciónnecesaria nosotros mismos. Una desventaja deelegir este camino es que el programador no seráun modelo tan “universal” como las unidadescomerciales que están en el mercado. El progra-mador que se describe en este artículo está dise-ñado para grabar memorias PROM serie fabrica-das por la casa Xilinx, pero también puede adap-tarse para otros fabricantes de dispositivos.

Estas memorias PROM serie se usan con-juntamente con las FPGAs (Field Programma-ble Gate Array, es decir, Arrays de Puertas deCampo Programable). Al inicio de la carga, la

memoria PROM serie carga los datosde configuración en la FPGA. Estosdispositivos se emplean normalmentepara implementar grandes y comple-jos sistemas digitales (por ejemplo,diseños para el bus PCI).

El grabador de memorias PROMdescrito en este artículo se conecta

en el puerto paralelo de la impre-sora de un ordenador. La aplicacióndel programador está escrita enTurbo Pascal y se ejecuta bajo elsistema operativo DOS, por lo queincluso los ordenadores viejospodrán emplear esta aplicación sinproblemas.

Programador PROMde XilinxGrabador de memorias PROM serie en el puerto paraleloPor Müller & Müller

El programador descrito en este artículo puede leer y escribir la familiade memorias PROM serie de la casa Xilinx. El programa para ordenadorestá escrito en Turbo Pascal y el programador se conecta en un puertolibre de impresora (Centronics).

Grabación de las memorias PROM serie

El esquema eléctrico del circuito y losdiagramas de pistas y de implantaciónde componentes de la placa del cir-cuito impreso (Figura 2 y Figura 3,respectivamente) han sido diseñadospara aceptar memorias PROM conencapsulado DIP. Para una descripciónmás completa y detallada de los com-ponentes tendremos que referirnos alapartado [1] de las “Referencias”.

La Figura 1 muestra la especifi-cación de los diagramas de tiempopara la programación de las memo-rias PROM de la familia XC 17VXX.

Como su nombre sugiere, los datosdesde y hacia la memoria PROM setransfieren de forma serie a través delúnico terminal (DATA) de la memoria.La escritura se inicia en la dirección“0000”, con el dato presentado no enbits, sino en palabras. La mayoría de lasmemorias PROM de la casa Xilix tienenuna longitud de palabra de 64 bits.

Para poder conmutar la memoriaPROM a su modo de trabajo de lec-tura o de escritura, es necesario con-figurarla con la trama de bits correcta.Estas tramas se describen bajo elencabezamiento “Programación”, aun-que para obtener mayor informacióntendremos que ver el apartado [2] delas “Referencias”. El diagrama detiempo indica la trama y secuencia delas señales necesarias para la progra-mación de la memoria PROM, losdatos se desplazan sobre un registroque tiene una longitud de 64 bits,interno a la memoria PROM, en elflanco ascendente de la señal de reloj,cuando las señales CE y OE están anivel alto. Una vez que los 64 bits hansido desplazados en el registro, la ten-sión en el terminal Vpp se aumentahasta la tensión Vpp1 y, seguida-mente, el dato se transfiere y alma-cena en la memoria. Para leer el datode la memoria PROM, la señal CEtiene que colocarse a nivel bajo,mientras que la señal OE se manten-drá a nivel alto. El dato se desplazafuera de la memoria en cada flancoascendente de la señal de reloj. Elincremento de direcciones se pro-duce a través del terminal RESET/OE.

Además de una transferencia dedato sencilla hacia la memoria

MICROPROCESADOR

35Elektor

VPP

CLK

CE

RESET / OE

DATA Ø

VPP2

TSDP

THDP TOH

TSCC

TCACTHIC

TSIC

VPP1

1 2 1 2

010109-12

Last Bit

Load PROM Internal

Data Latches

Program IncrementWord

Counter

Verify Current Device Word

Pulse

Last Bit

Figura 1. Diagrama de tiempos del ciclo de programación para el tipo de memoria PROM XC 17VXX.

Figura 2. Esquema eléctrico del circuito.

PROM, también existe una prestación espe-cial que permite que la polaridad de la señalRESET pueda invertirse, del mismo modoque también puede obtenerse alguna infor-mación interna, así, por ejemplo, podemosconocer el tipo de memoria PROM con la queestamos trabajando y el código del fabricante(código MfG).

El circuitoEn la Figura 2 se muestra el esquema eléc-trico del circuito del programador. Las salidasdel puerto de la impresora IN00 a IN07, juntocon las dos entradas ACK (reconocimiento) yPE (papel vacío), forman el conjunto de líneasde control. Un cable de impresora estándarrealiza la conexión entre un ordenador y elconector K1 de 25 terminales del programador.Las salidas del ordenador se emplean paraconmutar la tensión en el programador y paraproporcionar el dato, la señal de reloj y la señalde reset para la memoria PROM. Las dos

entradas que van al ordenador obtie-nen el dato de salida de la memoriaPROM y la señal de estado CEO.

Las señales del puerto de impre-sora provenientes del ordenadorestán terminadas en una resistenciade “pull-up” de 4,7 K (R5) y son alma-cenadas por el controlador de busIC1, 74HC245. Este circuito inte-grado obtiene las señales que con-mutan las tensiones en el interior delprogramador, de manera que esimportante asegurarse que su ten-sión de alimentación está derivadade un regulador de tensión (que nosufra conmutaciones) de + 5 V inde-pendiente (IC4). El dato serie prove-niente de la memoria PROM tambiénpasa a través de los circuitos inte-grados IC1 e IC3. La tensión de ali-mentación para IC3 proviene de latensión conmutada Vcc. Esto aseguraque el umbral de tensión de las seña-

les de la memoria PROM se corres-ponde con Vcc y que las señalesDATA, CLK, OE y CE (y las señalesde reconocimiento ACK y PE), sola-mente serán controladas cuando latensión de alimentación Vcc estéactiva. Para estar absolutamenteseguros de que la tensión Vcc nollega a pasar a nivel alto a través delos diodos de protección de entradadel circuito integrado IC3, el transis-tor T5 conmuta la tensión de alimen-tación a masa, a través de una resis-tencia de 1 K, cuando la tensión Vccestá desconectada.

El programador puede trabajar tantocon memorias PROM de + 3,3 V comocon las de + 5 V, por lo que es impor-tante utilizar un controlador tipo HCpara el circuito integrado IC3. Las fami-lias de componentes LS o ALS no soncapaces de proporcionar los niveles deseñal de salida adecuados, mientras

MICROPROCESADOR

36 Elektor

(C) ELEKTOR010109-1

C1

C2

C3C4

C5

C6

D1

D2

D3

D4

H1

H2H3

H4

IC1

IC2

IC3

IC4

IC6

JP1

K1

K2

P1 P2 P3

P4

P5

R1 R2

R3

R4

R5

R6

R7R8R9

R10R11

R12

R13

R14

R15

T1

T2

T3

T4

T5

0+

010109-1

(C) ELEKTOR010109-1

Figura 3. El programador para las memorias de la casa Xilinx utiliza una placa decircuito impreso de una sola cara.

LISTA DE MATERIALES

Resistencias:R1 = 1kR2 = 680ΩR3,R4 = 120ΩR5 = 4k7, array SIL de 8 unidadesR6,R15 = 560ΩR7-R11 = 330ΩR12,R13 = 10kR14 = 2k2P1-P5 = 2k5 potenciómetro “preset”

Condensadores:C1,C5,C6 = 100nFC2,C4 = 1μF, condensador electrolítico de

25 V radialC3 = 100μF, condensador electrolítico de

25 V radial

Semiconductores:D1,D2,D3 = 1N4148D4 = Diodo LED rojoIC1,IC3 = 74HC245IC2,IC6 = LM317TIC4 = 7805T1,T2,T3,T5 = BS170T4 = BC557B

Varios:JP1 = Conector tipo “header” SIL de 2

terminales con puenteK1 = Conector Sub-D de 25 terminales

mochos, para montaje en placa de circuitoimpreso

K2 = Zócalo DIL de 8 terminales redondeadosPCB, Placa de circuito impreso, con código

de pedido 010109-1 (Disponible a travésde PCB Shop)

Disco con los programas y ficheros del proyecto,con código de pedido 010109-11 o pormedio de una descarga gratuita de los mismos

/avEste comando se utiliza para configurar las

distintas tensiones de programación requeri-das para la memoria PROM especificada.Podemos utilizar un osciloscopio o un voltí-metro digital para verificar estos niveles detensión. El programa indica la tensión reque-rida y el terminal del zócalo de la memoriaPROM en el que será medida dicha tensión.También se indica qué tensión necesita ajus-tarse. El nombre del circuito integrado sola-mente se utiliza en este caso por motivos deapariencia.

/mEsta función lee el código MfG de los cir-

cuitos integrados. En este caso debe intro-ducirse un nombre de circuito integrado dememoria. Cuando el código MfG es correctose mostrará el mensaje “Chip identified” (esdecir, circuito integrado identificado). Si elcódigo MfG no es correcto, el código leídodel circuito integrado de la memoria serápresentado en pantalla. Si fuese necesariointroducir un nuevo circuito integrado en elfichero de información de circuitos (chi-pinfo.dat), todos los valores mostrados debe-rán convertirse a hexadecimal antes denada.

/rpEsta función lee la polaridad del bit de reset.

/bcLa función “Blank Check” verifica si todos

los bits de la memoria PROM están enblanco (es decir, = 1 ). Las especificacionesde programación sugieren que sólo tienenque verificarse unos pocos bits para deter-minar si el circuito integrado está en blancopero, para estar seguros, el programa realizauna verificación de “circuito en blanco”sobre la memoria PROM completa, ya que eltiempo adicional necesario no es excesiva-mente largo.

/bFunción Grabación. El dato almacenado

en el fichero “brenndat.bin” se programa enel interior de la memoria PROM. Esta opera-ción no programa la polaridad de la señalreset. El nombre del fichero se almacenacomo la constante “BrenndatenFileName” ypuede cambiarse en el programa en esemomento. El tamaño de los datos en elfichero debe ser siempre más pequeño oigual al espacio disponible en la memoriaPROM. Si el tamaño del fichero es másgrande que el tamaño de la memoria PROMque se proporciona en la variable “Size”, segenera un mensaje de error y el proceso degrabación no se inicia.

que la familia HCT no puede trabajarcon las tensiones de alimentaciónnecesarias. Por lo tanto, los componen-tes de la familia HC son los únicos quepueden trabajar con tensiones de ali-mentación comprendidas entre + 2 y +6 V. Las resistencias serie colocadas enlas entradas de datos del circuito inte-grado IC3 limitan la corriente deentrada cuando la tensión Vcc < + 5 V.

El terminal DATA de la memoriaPROM puede configurarse comoentrada o como salida. La resistenciaR12 se utiliza para incrementar demanera efectiva la impedancia desalida del terminal 11 de IC3. Solamentecuando realizamos una escritura sobrela memoria PROM (cuando el terminalDATA va a ser una entrada y por lotanto, tendrá una alta impedancia) lasalida del terminal 11 de IC3 (dato aescribir) aparecerá sobre el terminalDATA. Un parámetro importante de latransferencia de datos es la pendientede los flancos de la señal de la conexiónPE hacia el ordenador. Se ha utilizado laresistencia R6 para reducir los efectosde las reflexiones que se producen en elcable que, de otra manera, podríandañar la forma de onda de la señal.

El circuito requiere una única ten-sión de entrada externa, comprendidaen el rango de + 15 a + 18 V. El resto delas tensiones necesarias para realizar laprogramación se obtienen dentro de lapropia placa. Para estar lo más segurosposible en lo referente a las tensionesde la memoria PROM, todas las tensio-nes se conmutan mediante señales através del puerto de la impresora.

El programador puede utilizarmemorias PROM tanto con tensionesde alimentación de + 5 V como de +3,3 V (Vcc). El puente JP1 permite rea-lizar la selección entre estos dos nive-les de tensión y dar una indicaciónvisual sencilla de la tensión de ali-mentación seleccionada: con elpuente JP1 montado, la tensión dealimentación es de + 3,3 V, mientrasque con el puente JP1 no montado, latensión de alimentación será de + 5 V.

El terminal 7 (Vpp) requiere tresniveles de tensión diferentes quedependerán del modo de funciona-miento en que esté trabajando lamemoria PROM: Vpp1 para el modoprogramación, Vpp-nom para la lecturadel dato de la memoria y Vpp2 para laverificación del proceso de escritura.Los transistores T1 y T2 conmutanestos tres niveles de tensión a partir de

las señales de datos D1 y D2. Con latensión Vcc activada y las señales D1 yD2 a nivel bajo, el nivel en ese terminalserá de Vpp1. El secuenciamiento de latensión del programador se propor-ciona en el propio programa de ges-tión. El programa también indica losniveles de tensión correctos necesa-rios, dependiendo del tipo de memoriaPROM seleccionada, de manera queno es necesario buscar a través demontones de hojas de característicaspara obtener esta información. El diodoLED indica que las tensiones de lecturay de programación están disponibles.

Prestaciones del programaLa aplicación que controla el progra-mador está escrita en Turbo Pascal ypuede ejecutarse bajo el sistema ope-rativo DOS utilizando opciones de lalínea de comando. Entre los progra-mas que podemos descargar paraeste artículo se incluye una versióngratuita del sistema operativo DOS.Esto permite generar un disco dearranque de manera que la aplicacióndel programador pueda ejecutarseincluso si no disponemos del sistemaoperativo DOS en nuestro ordenador.

Utilizando el comando spb /? seproporciona al usuario una vistageneral de todas las opciones dispo-nibles, tales como la selección del tipode circuito integrado y el tipo deacceso requerido para la memoriaPROM (por ejemplo, lectura, escriturao bit de reset de lectura, etc). El pro-grama siempre preguntará al usuariosi el circuito integrado está colocadoen el zócalo antes de intentar conmu-tar la tensión de alimentación de lamemoria PROM: la aplicación verificasi la memoria PROM colocada en elzócalo se corresponde con el modelode circuito integrado seleccionado, almismo tiempo que también docu-menta el proceso de programación.

A continuación vamos a pasar adescribir las distintas opciones delprograma en el mismo orden en quehan sido utilizadas en el mismo:

/?Resumen general de las opciones

del programa.

/d?Puerto de impresora, donde “?” es

el número de puerto LPT conectadoal programador.

MICROPROCESADOR

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/rEste comando lee todos los datos almace-

nados en la memoria PROM y los almacena enel fichero “data.bin”. Esta funcionalidad se eje-cutará de manera diferente dependiendo de siel bit de reset ha sido ya programado o no. Porlo tanto, antes usar este comando siempredeberá leerse la polaridad de la señal de reset.

/cpEsta función cambia la polaridad de la

señal de reset. En primer lugar se verifica lapolaridad de la señal de reset utilizando laopción “/rp“ y, si es necesario, se cambiadicha polaridad. Por último, se leerá y se mos-trará el estado de la señal de reset.

Dos ejemplosPara poder leer una memoria PROM del

tipo XC 17S10, con el programador conectadoal puerto de impresora LPT1, tendremos queescribir la siguiente línea de comando: spb /rs10 /d1, donde el parámetro s10 especifica elmodelo de memoria PROM que vamos a utili-zar. Si utilizamos el comando spb /av /cp /bs200a /d2, estaremos indicando que el tipo dememoria PROM ha cambiado y que las ten-siones de programación serán configuradasde nuevo y ajustadas antes de que la memo-ria PROM se inserte en el zócalo. En esemomento, la polaridad de la señal de reset secambiará y el dato será programado sobre eltipo de memoria XC 17S200A a través delpuerto de impresora LPT2.

Entradas y salidasPara poder conmutar todas las tensiones yseñales en el circuito del programador, cadabit del byte del puerto de impresora debepoder programarse individualmente. En el

programa, el estado de los 8 bits desalida del puerto de impresora sealmacenan en la variable de 8 bits deancho denominada “dat”. Comoejemplo, si deseamos activar la ten-sión de alimentación del programa-dor, necesitaremos configurar el bitD0 (terminal 2 del conector K1) a unnivel lógico “1”. Esto lo podemos con-seguir con la línea de comando:

dat := dat or %$01

Esto configurará el bit en el pro-grama y entonces, con una instruc-ción de salida hacia el puerto deimpresora, el nuevo valor de D0 sesacará hacia el programador dejandolos bits D1 a D7 sin cambios. Paraapagar de nuevo la tensión de ali-mentación lo único que tenemos quehacer es invertir el procedimiento:

dat := dat and $fe

o como alternativa:dat : = dat and (not $01)

Y de nuevo tenemos que escribiren el puerto de la impresora. El valorhexadecimal de cada bit del puerto deimpresora LPT (y su valor hexadeci-mal inverso) se muestra en esta lista:

$01 ($FE) Vpp – Relay (REL)$02 ($FD) Vpp – nom$04 ($FE) Vpp2$08 ($FE) CE$10 ($FE) RESET / OE$20 ($FE) CLK$81 ($7F) DATA

Fichero chipinfo.datTodos los datos relativos al circuitointegrado con el que estamos traba-jando se almacenan en este fichero.La información que requiere el pro-gramador es la siguiente:

- Mm: este byte del código deidentificación identifica el fabricantedel circuito integrado de memoria(Xilinx = C9).

- IDCLK: éste es el número de pul-sos de reloj necesarios para poderleer el código del fabricante.

- ID: es la segunda parte del códigoMfG que identifica la serie modelo delcircuito integrado de memoria.

- Size: es el tamaño de la memoriaPROM en bits.

- RSTClk: éste es el número depulsos de reloj necesarios para pro-gramar el bit de Reset.

-Vcc: proporciona a la memoriaPROM la tensión de funcionamiento.

-Vpp1: proporciona a la memoriaPROM la tensión de programación.

-Vpp2: esta tensión en el terminal7 se utiliza para verificar y fijar el datoescrito en la memoria PROM. Estenivel de tensión sólo es ligeramentesuperior a la tensión de alimentacióny no está implementado en el pre-sente circuito, ya que la verificaciónde esta tensión no es esencial.

-Vppnom: ésta es la tensión en elterminal Vpp durante el proceso delectura. Debe tener al menos un niveltan alto como la tensión de alimenta-ción Vcc de los circuitos integradosde memoria.

-Name: éste es un nombre abre-viado que identifica el tipo de memo-ria PROM utilizado en la línea decomando para llamar al programa.Nunca debe usarse este mismo nom-bre para memorias PROM de otrosfabricantes, incluso si la memoriaPROM tiene la misma capacidad dememoria.

Las cuatro tensiones, Vcc, Vpp1,Vpp2 y Vppnom, se utilizan para sim-plificar las configuraciones de ten-siones cuando están usándose dife-rentes tipos de memorias PROM.Estos niveles de tensión pueden pre-sentarse en pantalla por medio de lafunción “/av”. Es posible ampliar elfichero para incorporar otras memo-rias PROM serie que tengan algorit-

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BugfixEl programa está escrito en Turbo Pascal y uti-liza una unidad del sistema llamada “Crt”. Estaunidad incluye un pequeño error que causa unerror en tiempo de ejecución en Windows si elprocesador del ordenador es un modelo Pen-tium que corre a una velocidad mayor de los200 MHz. El programa se puede ejecutar sinproblemas bajo el sistema operativo DOS.En el paquete de programas que se suminis-tra en este artículo, código 010109-11, seincluye un pequeño parche que subsana esteproblema. El programa que contiene esteparche (TPPATCH.EX) es capaz de localizary corregir el fallo en esta unidad. Si necesita-mos realizar cualquier cambio en el códigofuente de este proyecto será muy impor-tante ejecutar este parche una vez quehayamos recopilado el programa spb.exe.

Referencias:[1] Programmer Specification

www.xilinx.com/support/programr/specs.htm

[2] PROM Specificationwww.xilinx.com/isp/csapps.htm

ros que la placa puede alimentarse. La primeraverificación se debe realizar sin que la memoriaPROM esté montada sobre el zócalo de progra-mación. Después, conectaremos una tensión dealimentación comprendida entre + 15 y + 18 Va los terminales de alimentación de la placa. Eldiodo D2 asegura que no se producirá ningúndaño si, de modo accidental, cambiamos lapolaridad de la tensión de alimentación. Primeroverificaremos que la tensión de + 5 V está dis-ponible en el terminal 20 del circuito integradoIC1 y que el diodo LED D4 también está encen-dido para indicarnos que la tensión de alimen-tación está disponible en el circuito.

En este momento ya podemos instalar elprograma y ejecutarlo para trabajar con el pro-gramador. El puente JP1 permite que la ten-sión de alimentación para la memoria PROMse pueda cambiar fácilmente de + 5 a + 3,3 V(y viceversa), dependiendo del tipo de memo-ria PROM utilizada. Esta tensión tambiénpuede ajustarse para seguir los requerimien-tos de las memorias PROM que exijan traba-jar con otras tensiones de alimentación. Lacasa Xilinx está ofreciendo en la actualidadtres familias de memorias PROM, cada una deellas con una tensión de alimentación dife-rente. El dato de la tensión de alimentaciónpara la memoria PROM está almacenado en elfichero Chipinfo.dat y se puede leer utilizandola opción /av, de manera que puedan ajustarserápidamente los niveles de tensión necesarios.

Después de la instalación, la placa de cir-cuito impreso puede enchufarse al conectorparalelo de la impresora de nuestro ordenador.El diodo LED se apagará y podremos introdu-cir los comandos desde la aplicación del pro-gramador. Por ejemplo, utilizando la línea decomando spb /av /d1 s10, se hace una llamadaal programa donde /av indica cuál es la ten-sión de prueba y /d1 determina que el puertode impresora a utilizar es LPT1 (deberíamosintroducir d2 si queremos trabajar con elpuerto de impresora LPT2). Por su parte, s10indica el tipo de memoria PROM con la quevamos a trabajar.

A continuación es necesario ajustar los dosniveles de alimentación de la memoria PROM.En primer lugar se montará el puente JP1 y,con un voltímetro digital conectado a la salidade IC6 (VCC), ajustaremos el potenciómetro P4hasta que la tensión VCC alcance el valor de +3,3 V. Una vez que hemos conseguido ajustaresta tensión, retiraremos el puente JP1 y ajus-taremos el potenciómetro P5 hasta que la ten-sión VCC sea de + 5 V.

Por último, el programa indica que el ajustede las tensiones de programación se realiceen el terminal 7. Este nuevo ajuste es mejorhacerlo cuando necesitemos cambiar y traba-jar con un tipo diferente de memoria PROM.

(010109-1)

mos de programación compatibles.El máximo número de entradas vienedado por la constante maxdats, defi-nida en el fichero spb.pas, y quenecesitaremos cambiar si deseamosañadir nuevos componentes. Todoslos datos que se almacenan en elfichero chipinfo.dat han sido tomadosde la Referencia [2].

Lectura del código MfGCada memoria PROM contiene sucódigo de identificación de fabri-cante, que permite que el programa-dor la identifique. El código está for-mado por dos bytes: el primer byteidentifica el fabricante ( Xilinx utilizael código $SC9), el segundo com-prende cuatro bits que indican ladensidad de la memoria PROM, máslos otros cuatro bits que se utilizancomo información en el algoritmo deprogramación. Esto está contenidoen la segunda columna del ficherochipinfo.dat.

El código del fabricante de lasmemorias PROM se lee por medio delprocedimiento “Procedure ReadMfG-Code”. Lo primero que hay que haceres configurar la memoria PROM en elmodo de programación con las seña-les CE = 1 y OE = 0. A continuación,se envía un número definido de pulsosde reloj hacia la memoria PROM, queson descritos en las variables NIDCLKo también en IDCLK (ver la primeracolumna del fichero chipinfo.dat).Ahora, con las señales OE = 1y CE = 0,el MSB del código MfG es la salida enel terminal DATA. En este momento, elcódigo puede leerse mediante la fun-ción LeseByteMfG, de manera quecada bit ha sido desplazado fuera porla señal de reloj.

El bit de resetLa polaridad de la señal de reset de lamemoria PROM serie puede progra-marse. Cuando la memoria PROM seutiliza junto con una FPGA de la casaXilinx, es muy útil resetear la memo-ria PROM desde la señal INIT de laFPGA. Esto significa que la polaridaddel terminal de reset de la memoriaPROM tiene que cambiarse para queRESET = 0. El cambio de la polaridadde la señal de reset es un modo defuncionamiento en el que la polari-dad, una vez que ha sido programadapara trabajar con un nivel lógico

negativo en la señal de reset, nopuede cambiarse de nuevo. Por lotanto, para realizar experimentos esmejor comprobar y trabajar con el cir-cuito integrado con una tensión dereset no programada (RESET = 1).

La programaciónEl proceso de “quemado” hace que lamemoria PROM esté trabajando ensu modo de programación. Las dosseñales CE y OE deben estar a nivelalto durante, al menos, dos flancospositivos de reloj y la tensión Vppdebe corresponderse con un nivel deVpp1 [1]. En este modo de trabajo sepuede leer la información del circuitointegrado y del fabricante del mismo,al mismo tiempo que pueden escri-birse los datos en el interior de lamemoria PROM. El dato se desplazade manera serie en el interior de lamemoria PROM en bloques de 64bits y, a continuación, es volcadosobre la dirección de memoria pormedio de un pulso Vpp1 aplicado enel terminal Vpp.

El modelo de memoria PROM XC17S05D de la casa Xilinx es el únicomodelo con una longitud de registrode 32 bits. Por ello, apenas se usa yay este programador no lo soporta. Deacuerdo con las especificaciones delfabricante, después de programar elnivel de tensión en el terminal Vpp, sedebe aplicar en este punto una ten-sión Vpp2, pero esto tampoco estáimplementado en el programa. Porúltimo, el programador sale de sumodo de trabajo de programación ydesconecta al mismo tiempo las ten-siones de VCC y Vpp.

Montaje y funcionamientoLa placa de circuito impreso de unasola cara tiene una superficie de 7.263mm2. Esto proporciona suficienteespacio para que todos los compo-nentes puedan montarse fácilmente.En primer lugar deberemos montarlos cinco puentes de hilo (uno de ellosestá colocado bajo el zócalo de pro-gramación DIP de ocho terminales).

Una vez que estamos seguros quetodos los componentes con polaridadhan sido correctamente montados ensu posición (incluyendo la red de resis-tencias SIL), daremos un repaso gene-ral a la misma y volveremos a verificartodas las soldaduras para estar segu-

MICROPROCESADOR

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40 Elektor

Hay intensos debates sobre por qué, y cómo,un amplificador de válvulas suena diferente (oquizás mejor) que un amplificador con moder-nos semiconductores.

Ciertamente hay razones por las cuales unamplificador de válvulas podría sonar diferente.Primero, la particular forma de la curva caracte-rística (Ia trazada con respecto a Ug) cuya curvasuave produce inevitablemente un aumento dela distorsión cuando la tensión de controlaumenta, sobre todo cuando no se emplea rea-limentación negativa. Por otro lado, un amplifi-cador semiconductor moderno, casi siempreusa la realimentación negativa suficiente para

mantener la distorsión a un mínimo.Sin embargo, el oído humano no eslineal para los niveles de sonido másaltos, de manera que las distorsiones‘naturales’ de una válvula pueden dar laimpresión de un volumen más alto.Además, la etapa de salida de un tran-sistor produce niveles extremos de dis-torsión cuando se satura, conside-rando que una etapa de salida de vál-vula es más suave.

Un segundo factor, decisivo, es laalta impedancia interna de una válvula.El transductor de audio que se conecta

no carga la etapa, considerando que enel caso de una extrema baja-impedan-cia en la etapa de salida del transistorla propia resonancia de un altavoz oauriculares produce una carga de laetapa. Esto da una respuesta en fre-cuencia más plana, pero simultánea-mente suprime el carácter particulardel transductor audio. Ésta es una delas razones por las cuales se prefiere elsonido de un viejo equipo hecho deválvulas. Al mismo tiempo, detrás tam-bién hay un problema técnico encon-trado en el diseño de los amplificado-res de válvulas, desde que se descubrióel transformador para adaptar la bajaimpedancia del transductor de audio.

Como se mencionó en el artículoanterior dedicado a las válvulas enElektor, la característica más impor-tante de este amplificador para auricu-lares es su seguridad, ya que opera conuna tensión de ánodo bajo. El amplifi-cador requiere una línea de entrada de1 V de pico a pico y proporciona lapotencia de salida suficiente.

EL84 en ambientesextraños

La válvula EL84 (o su equivalenteamericano 6BQ5) de 5 W de potenciade salida que se encuentra normal-mente en las radios, podría ser unabuena opción para nosotros.

Amplificador de válvulaspara auriculares EL84 (6BQ5) con una tensión de ánodo de 40 V

Diseñado por B. Kainka

El hecho de que los amplificadores de potencia que entregan más potenciay que disponen del tan deseado ‘sonido de válvula’ no puedan usarse en losamplificadores para auriculares, no es del todo cierto. Lo especial de esteproyecto es que se use una tensión de ánodo de casi 40 V.

como la usada en los amplificadores para alta-voces. Las corrientes del ánodo no fluyen a tra-vés de los transformadores de la salida, ya quela magnetización causada por la componenteDC produciría la distorsión. La señal de radio-frecuencia se toma a través de un potenció-metro de volumen conectado en la rejilla 1 (G1)de la válvula. Una resistencia serie de 1 ksuprime las oscilaciones de alta frecuencia. Larejilla de la pantalla (rejilla 2) está conectada ala alimentación de potencial, mientras la reji-lla del supresor (rejilla 3) se conecta al cátodo.La señal de salida del ánodo se acopla al trans-formador de audio a través de un condensadorelectrolítico. Alternativamente, pueden conec-tarse los auriculares de alta-impedancia direc-tamente a los condensadores de desacoplo.

Comparado con un tríodo, un pentodo tieneuna impedancia interna muy alta. Esto essumamente útil para el diseño del amplifica-dor y permite usar de forma más económicalos primarios de los transformadores a la salida.

La tensión en la resistencia del cátodo man-tiene la rejilla polarizada con una tensión nega-tiva con respecto al cátodo. El punto de opera-ción de la válvula está fijado por esta resistencia.Un valor de 100 Ω proporciona una tensión en larejilla de 0,5 V con una corriente de ánodo de 5mA. Al mismo tiempo, la resistencia del cátodoproporciona una cierta cantidad de realimen-tación negativa y una reducción de la distor-sión en la válvula, sin reducir la impedanciainterna del amplificador.

Una característica particular de este circuitoes que la realimentación negativa puede des-activarse colocando unos puentes de conexión,JP1 y JP2, que conectan en paralelo los con-densadores electrolíticos de 100 μF. Esto afectaal sonido y la potencia de salida del amplificador.

Las dos curvas características (con una ten-sión del ánodo de 40 V y a 250 V) exhiben unacurva suave y muy similar entre ellas. Es preci-samente aquí donde está el secreto de las men-tiras del ‘sonido de la válvula’. Si no se hace nin-gún intento por enderezar la curva caracterís-tica que usa la realimentación negativa, seproduce inevitablemente una cierta distorsiónen la señal de audio. Éstos comprenden losarmónicos y productos de mezclado, principal-mente, los múltiplos impares de la frecuenciafundamental que es agradable para el oídohumano. Ya que el oído no trabaja linealmentecon volúmenes altos, un concierto en vivo a 100dB(A) suena mejor que una grabación. Con unamplificador de válvulas el sonido también esagradable, más ‘completo’, a más bajo volumen.

En estado de reposo, con Ug = -0,5 V, no cir-cula corriente por la rejilla. Cuando se polarizaa 0 V la corriente de pico en la rejilla puede lle-gar a 20 μA, que circulan a través de los 100 kdel potenciómetro para el control del volumenque actúa como una resistencia de filtrado de

Pero, ¿realmente tiene sentido tra-bajar con una válvula de sólo 40 V enlugar de los 250 V sugeridos en lahoja de características? La respuestaes que realmente funciona: la tensiónde ánodo de 40 V es segura y com-pletamente adecuada para nuestrospropósitos.

Nosotros conseguimos una trans-conductancia más baja y una corrientede ánodo considerablemente menor(de alrededor de 5 mA), sin dañar a laválvula. La disipación de potencia delánodo será de unos 200 mW, y debehaber potencia más que suficientepara abastecer a los auriculares.

La válvula EL84/6BQ5 es relativa-mente barata y pronto estará disponi-ble, ya que todavía está en produccióny se usa en amplificadores de alta fide-lidad y media potencia. Por supuesto,también podríamos usar EL34 oEL504, aunque estos dispositivos sonmás caros y difíciles de obtener.

Una razón bastante usada paraseleccionar EL84/6BQ5, es que ayudaa cumplir el requisito de construir unafuente de alimentación más ligera.

La válvula requiere una tensión encaliente de 6,3 V y una corriente de 0,7A, para una potencia de aproximada-mente 4,5 W. Un transformador con unencapsulado de 10 VA en el primario ydos secundarios de 6 V sería suficientepara alimentarlo. En teoría los dossecundarios pueden bobinarse en seriey usar un transformador de 12 V, peroen la práctica las tensiones de lossecundarios no son iguales. Una buenasolución se muestra en la Figura 1,donde cada válvula se alimenta de supropio bobinado del transformador. Noobstante los dos bobinados están enserie, y es fácil generar una alimenta-ción DC de aproximadamente 40 Vpara los ánodos a partir de una alimen-tación de 12 V AC: nosotros usamosaquí un circuito “triplicador”.

Amplificadores con y sin realimentación negativa

El circuito del amplificador de laFigura 2 muestra una etapa desalida en clase A bastante típica,

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41Elektor

Figura 1. Una fuente de alimentación simple.

rejilla. En este caso un amplificador de poten-cia convencional, con una tensión de ánodomás alta, usaría un valor de 100 k a 1 M. En lastensiones de ánodo más bajas este valor es crí-tico. Una resistencia de filtrado para la rejillademasiado alta produciría una pérdida adicio-nal en la tensión de la rejilla cuando circulasecorriente por la misma. Por otro lado, la impe-dancia en la entrada del amplificador no debeser demasiado baja, o no podría ser compati-ble con la salida de línea del equipo de altafidelidad ordinario. Un potenciómetro de 100 kproporciona un compromiso conveniente.

Selección del transformador Otra clave en la construcción de un buen ampli-ficador es la selección del transformador de lasalida. Un transformador de audio genuino ten-dría que ser hacerse especialmente para estaaplicación y sería por consiguiente muy caro.Por esa razón, nosotros usaremos un transfor-mador que se pueda obtener fácilmente. Puedenlograrse resultados excelentes usando un tipo detransformador correcto. El primario del transfor-mador puede ocuparse de frecuencias de alre-dedor de 50 Hz si se tiene un tamaño del núcleoconveniente y los bobinados tienen la induc-tancia correcta y resistencia de DC.

La inductancia

La impedancia de salida de la válvulase aproxima estrechamente por Ra =Ua / Ia. Según la hoja de característi-cas del EL84, la válvula debe contro-larse a 250 V y 48 mA, implicando unaimpedancia externa de alrededor de 5k. Las hojas de características real-mente recomiendan entre 4,5 y 5,2 k.

A 40 V y 5 mA nosotros obtenemos8 k. En cualquier caso, el valor selec-cionado debe estar por debajo de estosvalores. Una resistencia externa dema-siado baja lleva a un más bajo compo-nente de AC en la tensión y la corrientedel ánodo. Esto quiere decir que la ten-sión de ánodo probablemente alcan-zará el cero, lo cual redunda en unaprobabilidad de distorsión menor.

Considere un transformador conuna relación de vueltas de 230 V:18 V= 12,8:1. La proporción de impedan-cia es, en una primera aproximación,12,82:1 = 164:1. Así una impedanciade un auricular de 32 Ω se transformaen una impedancia externa de 5.240Ω. Un primario de 18 V en el trans-formador parece adecuado.

Este argumento sólo es válidocuando el transformador está direc-tamente en el circuito del ánodo. En

AUDIOYVIDEO

42 Elektor

Figura 2. El amplificador con realimentación negativa conmutable.

Cuando están usándose los auriculares dealta-impedancia estos bobinados debenponerse en cortocircuito mediante los puen-tes de conexión JP3 y JP4.

El tamaño del núcleo Para seleccionar un tamaño del núcleo conve-niente para el transformador (que corresponde a lapotencia tasada) el principio general es que untransformador más pequeño tiene una inductan-cia más alta, de manera que se puede operar amás bajas frecuencias. Sin embargo, los transfor-madores más pequeños tienen los bobinados másdelgados y por consiguiente mayor resistencia.

Así pues, ¿cómo de grande debe ser eltransformador para garantizar la respuesta enfrecuencia deseada? La segunda considera-ción es la inductancia de pérdidas inevitablesdel transformador, lo cual puede plantearsecomo si estuviera en serie con el bobinado pri-mario y para que actuase como un filtropaso/bajo, que en circunstancias extremas,puede filtrar las altas frecuencias.

La resistencia de DCAsí como en el caso anterior, la resistencia DCde los bobinados y la relación de vueltas exactaes importante. Los fabricantes especifican a

la práctica las resistencias de ánodode 1 k reducen la impedancia del cir-cuito, y es preferible hacer coincidirde forma óptima la relación de vuel-tas. Los bobinados adicionales L1 y

L2 aumentan la impedancia a las fre-cuencias más altas que, junto con lostransformadores usados, da una res-puesta global en frecuencia bastanteplana.

AUDIOYVIDEO

43Elektor

Figura 3. El diseño de la placa de circuito impreso con la sección de 32 Ω separable.

030064-1

(C) ELEKTOR

C1 C2

C3

C4

C5

C6

C7

H1 H2

H3H4

H5 H6

IN1IN2

JP1

JP2

JP3

JP4

K1

K2

L1 L2

OUT1

OUT2

P1R1

R2

R3

R4

R5

R6

R7

R8

TR1 TR2

V1 V2

X

600 Ohm

RL

T T

TL R

+40V

0

f1f2

030064-1

32 Ohm L RCOM

f1/f

2

03

00

64

-1(C

) ELE

KTO

R

LISTA DE COMPONENTES

Resistencias:R1,R3,R5,R7 = 1kΩR2,R6 = 100ΩR4,R8 = 220kP1 = 100k, potenciómetro logarítmico

estereofónico

Condensadores:C1,C2 = 100nFC3,C5 = 100μF 10V radialC4,C6 = 10μF 63V radialC7 = 100μF 63V radial

Válvulas:B1,B2 = EL84 ó 6BQ5 con el enchufe tipo

‘noval’ (18mm diam.)

Bobina:L1,L2 = 330 mH ‘Choke’ (Toko 10RBH

239LY334K)

Varios:JP1-JP4 = conector de dos pines con el

puente de conexiónK1 = conector de 3 pines para PCB, 5 mm

de separación entre pinesK= conector de dos pines para PCB, 5 mm

separación entre pinesTR1,TR2 = primario del transformador

18V/4,8VA (Gerth #421.18)PCBs, código de pedido 030064-1 y

030064-2

menudo la relación de la tensión en circuitoabierto de los transformadores más pequeños.Un transformador con una tensión de secun-dario de 10 V a plena carga, por ejemplo,entrega 13 V sin la carga, dando una regula-ción de carga del 30%. Esto debe tenerse encuenta al calcular la relación de vueltas real.

Una buena opción consiste en un transfor-mador con un núcleo de EI42 y de aproximada-mente 5 VA. La serie Gerth 4200 incluye un tipoconveniente (disponible por ejemplo en ReicheltElektronik, Alemania, orden de código 421.18-1). No es demasiado grande ni demasiado caro,ya que cuesta aproximadamente 4 euros. Garan-tizará la calidad para auriculares de 32 Ω.

¿Impedancia alta o baja?

Una respuesta en frecuencia de 30 Hz a20 kHz en los auriculares de baja-impe-dancia es muy buena cuando se usaun transformador barato. La alterna-tiva sería un dispositivo personalizadomuy caro que usa bobinados integra-dos para reducir la inductancia de pér-didas. Los transformadores de audiousados en etapas profesionales desalida a válvula son grandes y caros.

Una alternativa a estos transfor-madores especializados es experi-mentar con otros tipos diseñados

para conectarse a una salida de 600Ω. Una posibilidad interesante seríaprobar con transformadores de audioordinarios de 100 V (como ConradElectronics, orden de código 516104-77), que tiene múltiples entradas enel primario y el secundario para poderajustarse.

El esfuerzo para encontrar untransformador adecuado para la etapade salida vale la pena: los auricularesde 32 Ω entregan un sonido agrada-ble y caluroso, aunque la respuesta enfrecuencia no es tan lineal como enun amplificador sin transformador.

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44 Elektor

Las curvas característicasLa curva característica de laFigura A muestra cómo la válvulase comporta con una tensión deánodo reducida de 40 V. Com-parando con la curva de la hoja decaracterísticas (la Figura B)muestra un comportamiento simi-lar, aunque sólo con corrientesbastante más altas. Esto significaque podemos usar la válvula EL84de la misma manera que la válvulade una radio, aunque con másbaja potencia de salida. También,al usar una tensión de ánodo de40 V, la tensión de polarización dela rejilla debe reducirse.

Comparando las dos curvas carac-terísticas vemos que su posicióncambia a una tensión de ánodo másbaja, con una menor corriente deánodo y una menor tensión depolarización en la rejilla. El punto deoperación óptimo queda alrededorde Ug1 = -0.5 V e Ia = 5 mA. Ensaturación, con una señal deradiofrecuencia de 1 V de pico apico, la válvula se maneja entoncesentre -1 y 0 V, mientras que la corri-ente de ánodo varia entre 3 y 8 mA.

Cuando se polariza sobre 0 V oligeramente más, la corriente dela rejilla también llega a ser impor-tante. Por esta razón necesitamosconsiderar la característica encorriente de la rejilla (Figura C),que a su vez es algo dependientede la tensión de ánodo. Una ten-sión de ánodo más alta reduce lacorriente de la rejilla, ya que loselectrones libres son arrastradosmás hacia el ánodo, y menos haciala tierra de la rejilla.

14

12

10

8

6

4

2

00

Ug [V]

Ia[mA]

- 0.5 0.5 1

030064 - 16

- 1- 1.5- 2- 2.5- 3

Ug1 [V]

Ig2

Ia[mA]

0

Ug2= 250V

210V

Ia

Ug2

= 2

50V

210

V

- 5- 10- 15- 20- 25

030064 - 17

140

120

100

80

60

40

20

0

Ig2

IaUa = 250V

300

250

200

150

100

50

00.2

Ug [V]

Ig[μA]

0 0.4 0.6 0.8 1

030064 - 19

- 0.2- 0.4- 0.6- 0.8- 1

Figura A. Curva característica de la EL84 a Ua = Ug2 = 40 V.

Figura B. Curva característica a 250 V.

Figura C. Corriente de rejilla hasta Ug = +1 V.

(C) ELEKTOR

030064-2

C1

C2

C3

C4

D1

D2

D3

D4

F1

H1

H2

H3

H4

K1

K2

K3

R1

R2

TR1

~~

f1/f2f2 f1

0

+40V

63m

AT

03

00

64

-2

(C) E

LEK

TOR

03

00

64

-2

Figura 4. Placa de circuito impreso de la fuentede alimentación.

Ninguno de estos problemas apa-rece al usar auriculares de alta-impe-dancia y condensadores de desacoplo.

No debemos olvidar comparar elsonido con y sin los condensadoresdel cátodo. La opción aquí está entreuna distorsión más baja y más ‘sonidode válvula’. Una pequeña realimenta-ción negativa no hará daño al escu-char la música clásica; pero la músicarock definitivamente necesita un pocode distorsión al estilo válvula.

La construcciónLa placa de circuito impreso de laFigura 3 incluye una sección queproporciona 32 Ω que pueden sepa-rarse del resto del circuito. No hayningún punto adicional a resaltarsobre la construcción: sólo hay dospuentes a realizar con cable (cerca deR4 y R6). Si no es posible obtener los‘chokes’ de Toko pueden sustituirsepor los de otros fabricantes. A partirde bobinados por encima de 100 mHson raros, también es posible usar losvalores más pequeños en serie. Lasalternativas incluyen:

Neosid BS75 (código del producto00612436, 100 mH, 480 Ω, Imax = 5mA, radial)

Fastron XHBCC (código del pro-ducto XHBC-104J-01, 100 mH, 245 Ω,Isat = 60 mA, axial)

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45Elektor

Las frecuencias de corteEl circuito equivalente del transformador en la Figura A ilustra la conexión deauriculares de 32 W. La resistencia del bobinado del secundario puede considerarsecomo 10 W en serie con la carga. Hay un total de 42 W en la salida. La relación devueltas real de 9,8: 1 da una relación de impedancia de 9,82: 1 = 96: 1. El primariotiene una impedancia de 4.070 W + 875 W = 4.945 W, es decir, 5 kW. Este valorencaja bien con el valor teórico de 8 kW que, para obtener un sonido agradable,debería considerarse como un límite bastante alto. La respuesta a bajas frecuenciasestá limitada por el filtro paso/alto formado por la resistencia de carga y la inductan-cia en paralelo de 14 H (Figura B). Los -3 dB en este filtro se pueden tomar como56 Hz. En la práctica nosotros hemos medido una frecuencia de corte más baja dealrededor de 30 Hz. Esta diferencia entre la teoría y la práctica puede atribuirse alas dificultades inherentes en la medida de la inductancia del transformador. La frecuencia de corte superior la determina el filtro bajo/paso que comprende laresistencia de carga y la inductancia de pérdidas (Figura C). Usando 4.945 W y 0,5H, calculamos la frecuencia de corte, bastante decepcionante, de 1.574 Hz. Unvalor en este rango es de hecho moderado si el transformador se conecta a un ori-gen de señal de baja impedancia. Afortunadamente la impedancia dinámica de laválvula es por lo menos diez veces mayor que la resistencia de carga teórica (aprox-imadamente 8 kW). Gracias a los bobinados L1 y L2, la señal de entrada tiene unaimpedancia por encima de 80 kW en el rango más alto de frecuencias, teórica-mente la frecuencia de corte superior calculada aumenta por encima de 25 kHz. Lainductancia de pérdidas también entra en el juego: en los niveles de la señal másaltos la válvula entra más rápidamente en corte. En la práctica, éste no es un efectosignificativo, ya que los efectos de la distorsión quedan fuera del rango audible.

9.8 : 1

32

108750H5

Z = 42

030064 - 14

Z = 5k 14H

A

Figura A. Circuito equivalente al transformador y carga.

B

5k

14H

030064 - 15

f = 56Hz0

lower frequency limit

Figura B. Determinación de lafrecuencia de coste inferior.

5k

0H5

f0 = 20kHz

iR = 80k

upper frequency limit030064 - 18

C

Figura C. Determinación de lafrecuencia de corte superior.

La respuesta en frecuenciaLa medida ilustrada en la Figura Amuestra la respuesta en frecuenciarelativa del amplificador con unacarga de 600 Ω a la salida (la líneacontinua) y con una carga de 32 Ω(la línea punteada). Las curvas seobtuvieron con voltajes de ánododiferentes.

Impedancia de entrada 100 kΩSensibilidad 600 Ω, 1 mW, JP1/JP2 abierto 620 mV (THD = 4.5 %)

600 Ω, 1 mW, JP1/JP2 cerrado 370 mV (THD = 7.4 %)33 Ω, 1 mW, JP1/JP2 abierto 0.94 mV (THD = 7.5 %)33 Ω, 1 mW, JP1/JP2 cerrado 0.59 V (THD = 9.9 %)

Relación Señal-Ruido 600 Ω >62 dB (B = 22 kHz lin.)(1 mW, JP1/JP2 abierto) >88 dB(A)

33 Ω >65 dB (B = 22 kHz lin.)>90 dB(A)

THD+N 600 Ω/1 mW 4.5 %(1 kHz, B = 80 kHz, 600 Ω/0.1 mW 1.1 %JP1/JP2 abierto) 33 Ω/1 mW 7.5 %

33 Ω/0.1 mW 3.5 %Ancho de banda 23 Hz a >200 kHz (600 Ω)

20 Hz a 45 kHz (33 Ω)

-21

+15

-18

-15

-12

-9

-6

-3

+0

+3

+6

+9

+12

[dBr]

A

10 50k20 50 100 200 500 1k 2k 5k 10k 20k[Hz] 030064 - 13

A

Epcos B82144-UN (código delproducto B82144-A2107-J, 100 mH,420 Ω, Ir = 20 mA, axial)

Por último, también puede bobi-nar usted las inductancias usando unRM8 y un núcleo de N67.

Si requiere más potencia de salida, puedeprobar con transformadores con una tensiónde secundario más alta. En este caso, L1 y L2necesitarán ajustarse.

(030064-1)

INTERÉSGENERAL

46 Elektor

Los controladores basados en el 80C51 son muypopulares, máxime cuando hemos publicadomultitud de artículos con aplicaciones delmismo durante varios años. También es ciertoque las herramientas (tanto hardware como soft-ware) disponibles para este controlador son muyaccesibles y que cuentan, además, con una grancantidad de información. Debemos añadir quetambién existen muchos forum donde se puederesolver cualquier duda sobre ellos.

Philips ha sido el mayor fabricante demicrocontroladores con el 80C51, ahora, conel P89LPC900, trata de revivir esta arquitec-tura y mejorar la familia de controladoreshasta el punto de que pueda ampliarsedurante muchos años más.

En este artículo describiremos la arquitec-tura del P89LPC900. En los números siguientespublicaremos una placa programadora I/Omuy sencilla.

El corazón del controladorUna de las características más importantes delP89LPC900 es que el núcleo sólo necesita dosciclos de reloj por instrucción. Hasta ahora, enel 8051 cada instrucción constaba de 6 ó 12.Debemos decir que la máxima frecuencia dereloj se ha reducido a 12 MHz (167 ns por ins-trucción). Por tanto, aunque las versiones ante-riores corrieran a 33 MHz, hemos conseguidouna mejora por un factor de dos. Además, elhecho de reducir la frecuencia de reloj suponeuna disminución del consumo y EMI. Por tanto,el P89LPC900 es muy adecuado para diseñosde baja potencia tales como dispositivos ali-

mentados a batería. Como media, elconsumo por megahercio no esmucho menor que antes, pero pode-mos mejorarlo hasta seis veces. En lapráctica esto significa que la frecuen-cia del cristal se puede reducir deforma drástica. El consumo menor quepuede lograrse está alrededor de 1 μA.

El relojLa mayoría de los controladores 80C51existentes tienen una sencilla distri-bución del circuito de reloj: un cristal,un resonador o una señal de relojexterna que se conecta directamentea la CPU y también a los periféricos.

Por el contrario, el P89LPC900 tieneun mecanismo mucho más elaborado,

el cual permite al usuario determinarla fuente de reloj que va a llevar la CPUy los periféricos. Un estándar y, en elcontexto de los microcontroladores,muy preciso oscilador RC interno (2,5% en todo el rango de temperatura) enmuchos casos será suficiente comofuente de reloj. Incluso una UARTpuede trabajar muy bien con esta pre-cisión. En el caso de que sea necesariauna precisión mayor, el procesadorofrece la opción de medir la frecuen-cia en la salida de reloj y ajustarla conla ayuda de un registro llamado TRIM.Debemos notar que se ha seleccio-nado la frecuencia nominal de 7,3728MHz, la cual es un valor muy ade-cuado para generar todas las frecuen-cias de reloj conocidas.

El P89LPC900 (I)La arquitecturaPor M. Stottelaar Eurodis Texim

Bajo el nombre P89LPC900, Philips ha introducido una nueva familia desistemas programables que será la sucesora de la 80C51, con un númerode pines que puede variar de 8 a 80 y que están basados todos ellos enun sistema de memoria programable tipo flash. Una característicaimportante del controlador es que además de tener un gran número decaracterísticas nuevas es completamente compatible con el 80C51.

cuales 256 bytes son directos/indirectos y 512son ‘externos’.

La memoria de código, basada en tecnolo-gía flash, no sólo se puede programar repetida,sino que también puede programarse ‘InSystem’ (ISP) e incluso ‘In Application’ (IAP).Para este propósito, Philips suministra un car-gador en el arranque que puede activarsefácilmente por defecto y comunicar a travésde la UART. Un cambiador de nivel RS232 estodo lo que necesitamos para descargar elcódigo desde el PC. Esacademy proporcionatodo el software necesario (Flash Magic), elcual utiliza una interface de usuario y línea decomandos muy sencilla para enviar el ficherohex al procesador.

El cargador interno, situado en la boot dearranque, consta de código a bajo nivel que seencarga de la interacción con la memoria yparticularmente con un programa situado enla flash que controla las comunicaciones y latraducción del fichero hex. El programador sepuede usar fácilmente a bajo nivel escribiendodirectamente sobre los registros y ejecutandouna llamada ‘call’ a una dirección específica.De esta forma, podemos escribir nuestro pro-pio programa de arranque, el cual, por ejemplo,no comunique con la UART, sino que use otrométodo que escoja el programador. Este nuevoprograma de arranque puede sustituir al yaexistente. La Figura 2 nos muestra cómo serealiza una llamada al IAP en la práctica.

La memoria consta de páginas de 64 bytes.Las páginas se agrupan en sectores de 1 Kb.Tanto las páginas como los sectores se puedenborrar de forma individual, con un tiempo deborrado de sólo 2 ms. También debemos notarque cuando programamos la memoria flash noson necesarias tensiones adicionales. En elsegundo artículo trataremos el tema de la pro-gramación de memoria flash con más profun-didad. Puede que no sea necesario mencionaresto, pero la memoria de código también puedeprogramarse con un programador paralelo.

Además de las usuales memorias decódigo y datos, el P89LPC900 también tieneuna memoria EEPROM (64 a 512 bytes). A laEEPROM se accede a través de un número deregistros (puntero, datos y estatus), por lo queno es necesario escribir un código de comu-nicaciones específico, tal y como se requierepara algunos controladores cuando se accedea la EEPROM a través del bus I2C.

El P89LPC900 tiene algunas posiciones dememoria especiales: el vector de arranque(bootvector), el byte de estado y el byte de con-figuración. El bootvector determina la posiciónde arranque cuando el chip está programadoen modo ‘boot’. Este vector se programa ini-cialmente para apuntar al ‘boot de arranque’interno. El byte de estado determina si des-pués de cada reset se activa el código de usua-

También es posible actuar sobre elconsumo y conmutar ‘ya funcio-nando’ a otra frecuencia, cambiandoel valor del prescaler. Incluso el osci-lador separado para el watchdogpuede servir como fuente de reloj enlos momentos en los que la precisiónno es importante y sí lo es el con-sumo de corriente. La Figura 1 ilus-tra el circuito de reloj al completo.

La memoriaEl P89LPC900 es un completo con-trolador embebido, lo cual significaque no puede direccionar memoria

externa (a menos que se haga a tra-vés de SPI o I2C).

La memoria de datos (RAM) delP89LPC900 consta de una secciónque se puede direccionar de formadirecta o indirecta (256 bytes) y,dependiendo del tipo, se puede com-plementar con una sección de datosexterna. El nombre puede inducir apensar que es externo al dispositivo,pero en el caso del P89LPC900 ésteestá definitivamente dentro. Lasimplicaciones para el código son quese requieren las intrucciones MOVX.Un modelo reciente, el P89LPC932,tiene, por ejemplo, 758 bytes, de los

INTERÉSGENERAL

47Elektor

Figura 1. Vista completa de la distribución de reloj en el P89LPC900.

Figura 2. Aquí podemos ver cómo se ha realizado una llamada ‘call’ en un sistema IAP.

(Código de función)

(Subcódigo de función, puntero (programa de comandos))

(Número de bytes)

(Direcciones o datos)Programade usuar io

ProgramaIAP

(Datos (cuando flag de error= 0), Estado (cuando flag de error= 1))

(B i t s CRC (Comandos CRC & f lag de error= 0))

(F lag de error)

rio o el código boot. En este caso, el valor ini-cial es tal que el código boot se ejecutará.

El último byte en esta categoría es el bytede configuración que se usa para seleccionarla fuente de reloj deseada, la función del pinde reset y el sistema de configuración desupervisión. Las posiciones también se pue-den acceder a través de ISP e IAP.

Entradas y salidasDebido a que el P89LPC900 tiene un osciladorRC interno y un circuito de reset de alimenta-ción, la regla básica es que el número de pinesdisponibles para entrada y salida sea igual alnúmero de pines del encapsulado menos 2para la alimentación.

En casi todos los modelos los pines de lospuertos pueden programarse como entrada,drenador abierto, push-pull o cuasi-direccio-nal. Las excepciones son los pines del bus I2Cy la entrada de reset. Esas tienen una confi-guración diferente por su doble funcionalidad.Una vez que el procesador haya arrancado,todos los pines son puestos como entradas.Dos registros para cada puerto (PxM1 y PxM2)definen la configuración deseada. Para fun-ciones análogas hay un tercer registro queasegura que el circuito digital está completa-mente desacoplado de los pines importantes.

Naturalmente, hay varios pines que tie-nen más de una función (para comunicacio-nes, entre otros) y algunos son adecuadospara interrupciones. Hay un grupo de ochopines disponibles para usarlos como inte-rrupciones de teclado. Este mecanismo tam-bién proporciona una tabla para habilitación,que asegura que una interrupción (o un des-pertar) se genera sólo cuando tenga el perti-nente permiso.

Además de la I/O digital, otros cinco pinestienen una función de comparador analógico.Pueden usarse dos comparadores con unareferencia seleccionable (interna o externa) y

entradas conmutables para compararseñales y usar los resultados paragenerar una interrupción. Tambiénhay versiones con un ADC de 8 ó 10bits.

Cuando usamos el pin de reset,debemos tener en cuenta la funciónalternativa que tiene este pin. Inclusocuando el pin está definido como unaentrada después de conectar la alimen-tación, este pin también se chequeadurante el reset. Si durante este evento,el pin permanece a nivel ‘bajo’, el pro-cesador no arrancará de forma correcta.Al contrario que en los anteriores con-troladores 80C51, el P89LPC900 tieneun reset activo a nivel bajo.

Sistema de supervisiónEl P89LPC900 tiene todas estas fun-ciones dentro de un ‘Sistema deSupervisión’. En el pasado habría quehaber hecho un gasto adicional encomponentes externos que realizaranlas mismas funciones. El P89LPC900dispone de un detector de encendidode alimentación y reset, un detectorde tensión baja y un watchdog. Elúltimo, debido a su oscilador sepa-rado, también puede funcionar comoun detector de fallo de oscilador.

La activación de cualquiera deesas funciones no resulta necesaria-mente en un reset, pero puede gene-rar en su lugar una interrupción. Sifuese necesario, un reset de softwaretambién podría realizar esta función.

Gestión de la alimentaciónYa mencionamos anteriormente quela velocidad del procesador se puedecambiar de forma dinámica. Los cir-

cuitos que requieren menor consumode energía disponen de la opción deponer el procesador en modo bajoconsumo o dormido (Idle).

En ambos modos, la CPU estarádetenida. La diferencia es que en elmodo dormido, los periféricos siguentrabajando y en modo bajo consumotodo se detiene.

Las fuentes que pueden activar elprocesador difieren según cadamodo. En el modo Idle un temporiza-dor puede activar el procesador, peroen el modo bajo consumo sólo unteclado externo o un comparador deinterrupción puede hacerlo. Observeque un watchdog puede continuarejecutándose en el modo bajo con-sumo, aunque esto incremente algoel consumo de potencia.

Temporizadores y contadores

El P89LPC900 incorpora el conocidotemporizador/contador 0 y temporiza-dor/contador 1, los cuales son más omenos estándar en cada 80C51. Lanovedad es que los temporizadores tie-nen un modo de operación adicionalque se puede usar como un PWM. Losregistros THx y TLx juntos determinanla frecuencia y el ciclo de trabajo.

Hay versiones, por ejemplo laP89LPC932, que tienen un módulo de16 bits de resolución y un PLLx32(ver Figura 3). Esto proporciona alusuario cuatro salidas de compara-ción que permiten toda clase de for-mas de onda y dos entradas de cap-tura. Este módulo se puede usar paraatacar, por ejemplo, un motor de pasoo controlar un puente-H. Una entradade freno permite la opción de inter-vención hardware en el caso de quesea necesario detener un motor depaso, por ejemplo.

Además de los temporizadores/con-tadores, el P89LPC900 también poseeun RTC. Esta es una forma de operaren tiempos muertos, sin sacrificar otrotemporizador. La Figura 4 nos mues-tra esta operación.

ComunicacionesEl P89LPC900 ha adquirido un rangode nuevas características en el áreade las comunicaciones. Una de estascaracterísticas más destacable es lapresencia de un generador de veloci-

INTERÉSGENERAL

48 Elektor

Figura 3. El usuario del P89LPC932 puede hacer uso de cuatro salidas de comparación ydos entradas de captura.

encontrar dispositivos con periféricos pocousuales tales como CAN y USB.

Debemos destacar las versiones de 8 pines.Existen varios dispositivos con este encapsu-lado, diferentes características y distintascombinaciones de periféricos.

Philips ha introducido un rango de produc-tos en el mercado que tienen la misma fun-cionalidad y son compatibles con los pines,por ejemplo, el popular P87LPC76x, que sóloestá disponible en versiones OTP.

Hay varios encapsulados diferentes delP89LPC900, pero haremos especial énfasis enlos encapsulados menores tales como elTSSOP (sólo 9,8 x 6,6 mm para la versión 28pines). A esta miniaturización contribuye latecnología de programación en circuito. Afor-tunadamente hay opciones de encapsuladomás prácticas para trabajos experimentales.En el proyecto que se describe en la segundaparte, usaremos la versión PLCC28.

(030161-1)

Páginas web deinterés: www.philipsmcu.com

Controladores Philips 80C51e informaciónadicional tal como notas de aplicación yentrada al forum.

www.esacademy.comHerramientas para el 80C51 tales como Flash-Magic y Code-Architect.

www.altium.comCompilador C. Se puede descargar softwaredemo limitado a 2 K de código.

www.keil.comCompilador C. Puede descargarse softwaredemo limitado a 2 K de código.

www.pds51.comHerramientas harware para el 80C51.

dad de transmisión para la UART.Antes era necesario sacrificar untemporizador para este fin, lo cuallimitaba el uso de este temporizadorasí como la frecuencia a la que teníaque funcionar.

La UART también tiene un meca-nismo de detección de ‘break’, lo queposibilita, por ejemplo, activar la bootde arranque de una forma muy sim-ple. El usuario puede ahora programarel procesador sin ningún esfuerzosoftware. El software de Flash-Magicda facilidades para hacerlo.

La interface I2C cumple con elestándar de 400 KHz y está imple-mentado en un ancho de 1 byte, locual simplifica enormemente elcódigo para los distintos modos deI2C, haciéndolo menos crítico. Unamáquina de estados puede hacer usode los códigos que son devueltos porel hardware I2C. Ésta es una formafácil de determinar el progreso de latransferencia I2C y decidir el siguientepaso que se debe dar. Philips propor-ciona una descripción detallada en elmanual de usuario de los estados,junto con el modo (Maestro trans-mite/recibe, Esclavo transmite/recibe).A propósito, la interface I2C es com-patible con dispositivos tales como elP8xC554.

No debemos olvidar tampoco lainterface SPI. Las comunicaciones a3 Mbits son posibles entre un granrango de dispositivos SPI. Esta inter-face se debe configurar para trabajarcomo master o esclava.

InterrupcionesPueden utilizarse un gran número deinterrupciones (15 en el P89LPC932)para facilitar la operación del pro-grama. Las interrupciones tienen, pordefecto, una prioridad predetermi-nada, pero se pueden dividir en cua-tro niveles diferentes. Las interrup-ciones se pueden activar o desacti-var de forma individual además deglobalmente.

Herramientas de desarrollo

Debido a que el P89LPC900 tambiéntiene un corazón 80C51, se puedeusar un ensamblador o compilador deesta familia para generar software. Laúnica cosa que ha cambiado es que

requiere un fichero de registro. Estopuede ser parte de un paqueteensamblador/compilador o, alternati-vamente, podemos escribirlo nos-otros mismos.

Cuando estemos leyendo este artí-culo en Elektor, ya estará disponible‘Code-Architect’ en la página web deEsacademy. Esta herramienta puedegenerar código online para variosperiféricos, sin tener que consultarlas hojas de características. El códigose puede procesar después en uncompilador C.

Aunque toda la familia P89LPC900está disponible con memoria flash yel código puede reprogramarse fácil-mente, tener un emulador incorpo-rado en el propio sistema puedereducir drásticamente el tiempo dedesarrollo y hacernos la vida muchomás fácil. Hay un número de fabri-cantes que ofrecen emuladores paraesos controladores (Philips, ESS yKeil). Debemos destacar este últimopor su bajo coste, unos 200 €, y por-que incluye un compilador C con unlímite de 4 K. Todas esas herramien-tas tienen una conexión USB, por loque no será necesaria una tensión dealimentación externa.

Los aficionados que no quierangastar mucho dinero pueden esperaral diseño que describiremos en lasegunda parte de este artículo, queproporciona una solución alternativa.

La familiaEl número de elementos de la familiaP89LPC900 está creciendo mucho.La última incorporación ha sido unode 28 pines, aunque ya hay disposi-tivos grandes, e incluso se pueden

INTERÉSGENERAL

49Elektor

Figura 4. El periférico estándar RTC permite controlar los tiempos de parada.

Despertar deahorro de energía

Interrumpe si estáhabilitado (modo WDT)

Flag de no reboseRTC

Habilitar RTC Seleccionar clk de RTC

MICROCONTROLADOR

50 Elektor

En un primer vistazo a los miembros de lafamilia MSC121x parece que tienen la mismaarquitectura de memoria que el 8051: hasta 64Kb de espacio para código (memoria de pro-grama) e idéntica cantidad de datos (RAM)que puede direccionar el procesador. Deacuerdo con la llamada arquitectura Harvard,hay zonas para código y para datos (Figura 1).

Si profundizamos un poco apreciaremosque pueden hacerse varios solapes en elMSC121x. Incluso si fuese necesario, dichasopciones permitirían que la memoria RAMinterna de 1 Kb se pudiera mapear en lamemoria de programa o en la de datos. Eneste artículo mostraremos que la zona dememoria Flash puede configurarse para quecumpla nuestros requisitos.

Partición de FlashEl fabricante del micro (Texas Instruments)denomina ‘Flash particionada’ a esta forma detrabajar. Esencialmente esto significa quedurante la descarga del código podemos decidircuánta memoria Flash queremos colocar en lamemoria de programa y cuánta en la de datos.Dependiendo del controlador, pueden elegirsehasta siete opciones diferentes (Figura 2).

En la práctica, la división tiene que confi-gurarse cuando escribimos el código fuente,es decir, en la propia etapa de desarrollo delprograma.

Si reparamos en los demás procesadoresdel mercado, es difícil que podamos encontraralguno que tenga esta característica. La colo-cación para programa o para memoria dedatos asegura el acceso a una dirección equi-

vocada en el rango de datos (como sise tratara de un ‘erase’ inesperado)que no puede afectar al programaejecutable, lo cual obviamente es unbeneficio cuando hablamos de laseguridad y fiabilidad del programa.Más aún, los bloques de datos estánen direcciones fijas (Figura 3), quepueden gestionarse por software.

Por supuesto, puede permitirse elacceso escrito a la zona de código,como por ejemplo, en los sistemasque requieren software transportableen la aplicación (IAP). Un ejemplopráctico es la Central de Medida dePrecisión (Medidor Elektor), en la quela operación de descarga sólorequiere unos pocos componentes,dos jumpers y una interface RS232completa.

Tal y como imaginamos, nuestroequipo puede necesitar nuevo firm-ware y no hay otra conexión para car-garlo que no sea RS485, Ethernet oinfrarrojos (en tales casos pondremoslos jumpers). Es precisamente enestos supuestos donde IAP es laopción perfecta.

La memoria Flash comprende 256sectores de 128 bytes cada uno. Deacuerdo a las hojas de características,es capaz de soportar hasta un millónde operaciones de escritura o borradopor celda de memoria (el número uoperaciones de lectura es indefinido),y no precisa más acciones para leer lamemoria Flash. El código siemprecomienza en la dirección $0000 y losdatos en $0400 (de acuerdo a laFigura 3, la memoria RAM adicional

Central de medida de precisión (III)

Figura 1. Arquitectura de memoria.

Flash para todos los propósitos Por J. Wickenhäuser www.wickenhaeuser.com

Si hacemos un amplio estudio de las hojas de características de la familiade microcontroladores MSC1210, comprobaremos que se nos abre todoun mundo de posibilidades. En este artículo aprenderemos a hacer unbuen uso de la memoria Flash de 32 Kb contenida en el MSC121x.

y EEPROM. En una EEPROM cada celda dememoria es direccionable de forma individual,mientras que en una memoria Flash sólo pue-den borrarse sectores completos, por otro ladoen todas las direcciones se leerá $FF (porejemplo, todos los bits a 1) y la escritura estálimitada a ceros ‘0’. Uno de los programasdemo originales de Texas Instruments simulauna EEPROM que copia el sector relevante enRAM, borra el sector, inserta el nuevo valor enRAM y después copia de nuevo la RAM com-pleta en el sector borrado.

El registro HCR0 sirve para colocar la parteFlash. Este registro sólo se puede escribirdurante la descarga oficial, cuando se mapeaen la dirección $807 de la zona de código deprograma. Normalmente hay dos registros deconfiguración, HCR0 y HCR1, pero el últimono es necesario para la operación anterior.

Los ficheros en código fuente permiten unagran sencillez, empleando el compiladoruC/51, en el uso de configuraciones hardware,como los registros HCR o la reserva de memo-ria dentro del rango de código (desde $100).

El valor S9E para HCR0 reserva 1 Kb deFlash de datos y permite un acceso ilimitadoal código y a los datos Flash. Es esencial con-figurar los registros temporales del MSC121xa los valores correctos (dependiendo de la fre-cuencia del cristal de cuarzo). Si la velocidad,en baudios, que puede conseguirse es buena,veremos resultados.

Usaremos la utilidad Umshell, como yahemos hecho con anterioridad, para cargar elprograma en la placa MC1210 mediante ‘run’(Figura 4). Cada carácter que escribamos secopiará en las dos memorias, las cuales son,por tanto, visualizadas (con diferentes aspec-tos). Debemos tener en cuenta que si excede-mos los 40 caracteres corremos el riesgo dedesbordar el programa, ya que el rango dereserva sólo permite 40 bytes.

Los ficheros de código fuente completos seencuentran en el compilador uC/51 a partir dela versión V1.10.10 en la dirección de Internetindicada. Desde esta versión, los ficheros HEXestán comprimidos para ser descargados enla Flash.

(030060-3)

Enlaces Internet http://www.wickenhaeuser.de

Aquí encontraremos la última versión delcompilador uC/51, drivers y demos.

www.lmphotonics.com/forum/forumdisplay.php?fid=68

Un nuevo forum para los usuarios del compi-lador uC/51.

está localizada entre $0000 y $03FFde la zona de memoria de datos).

Escritura en la memoria Flash

Para escribir en la memoria Flashnecesitamos conocer algunos peque-ños trucos. La ROM interna de arran-

que (Boot) de 2 Kb que se muestra enla Figura 1 contiene un número útilde rutinas, incluyendo una que daacceso software a la memoria Flash.Un fichero llamado ROM1210.H, queviene con el compilador uC/51 es laclave de este acceso.

Desde un punto de vista técnico,es esencial entender la diferenciaentre los dos tipos de memoria Flash

MICROCONTROLADOR

51Elektor

Figura 2. Tamaño probable de las particiones Flash.

Figura 4. Prueba de la Flash con el programa UmShell.

Figura 3. Rangos de las particiones Flash.

MINIPROYECTO

52 Elektor

Las baterías de 9 V tipo PP3 (6F22) se utilizana menudo en pequeños equipos portátiles querequieren muy poca corriente y sólo puedenusarse de forma intermitente. Bajo esas con-diciones es frecuente que la batería esté gas-tada cuando necesitamos usar el equipo conurgencia.

Las pilas recargables de NiCd no son unabuena elección en estas aplicaciones, porquesus características de descarga son mucho peo-res que las pilas secas y a menudo no cargandespués de llevar largo tiempo almacenadas.

Los condensadores ofrecen una interesantealternativa de almacenamiento de energía yaque pueden cargarse muy rápidamente y rete-ner su carga durante años. Los SuperCaps sonpequeños condensadores que ofrecen unaenorme capacidad de almacenamiento, la cualse mide en faradios en lugar de los habitualesmicrofaradios (μF). La tensión máxima de ali-mentación es 2,3 V, lo que significa que nece-sitamos algún tipo de multiplicador paraincrementar la tensión hasta los 9 V. Usandoun condensador SuperCap de 10 F/ 2,3 Vcomo el especificado aquí, el circuito com-pleto puede introducirse en una caja delmismo tamaño que una pila PP3.

Comparando las pilas recargables con un con-densador, éste puede manejar picos de corrientemuy altos, tanto para carga como para descarga,y tiene una característica de descarga muy lenta(mantiene la carga). Un condensador es unmedio de almacenamiento ideal, tal y como haquedado demostrado en su uso universal en losflashes de las cámaras. No hay batería (seca orecargable) de tamaño equivalente que puedaentregar tanta energía en tan corto espacio detiempo. También hay muy pocas pérdidas en losciclos de carga y descarga.

A continuación vamos aver sus inconvenientes. Adiferencia de una batería,un condensador tiene unafórmula muy simple que rela-ciona su tensión con lacarga almacenada, deforma que cuando la cargase retira, la tensión desalida cae. A este respecto,una batería recargable es másfácil de usar, ya que mantiene su ten-sión de salida de forma relativamenteconstante en el ciclo de descarga y lacarga sólo se aplica cuando la tensiónde salida cae más bruscamente. Por lotanto, un condensador necesitaráalgún tipo de circuito regulador de ten-sión antes de que pueda actuar comouna batería.

El regulador conmutadoEl circuito mostrado en la Figura 1 usaun pequeño SuperCap con una capaci-dad de 10 F (que son 10.000.000 μF) yuna tensión máxima de operación de2,3 V. Se usa un regulador de tensiónconmutado para elevar la tensión delcondensador a 9 V. En el circuito se hainstalado un pequeño interruptor o jum-per para asegurar que el condensadorretenga su carga todo el tiempo.

Hemos empleado un regulador detensión LM317T (IC1) en la entrada paraasegurar que el condensador se puedarecargar desde un amplio rango de ten-siones de entrada, protegiendo el con-densador contra sobretensión. Este inte-

grado tieneen su interior una protección con-

tra sobrecorriente y sobretemperatura.El circuito puede cargarse desde unadaptador de red donde la resistenciainterna del adaptador limitará lacorriente de carga. Con una corriente deentrada de 1 A, el condensador quedarácargado en 20 segundos.

El resto del circuito lo forma unregulador conmutado que tiene unapequeña bobina con ferrita o choque(L1). El choque de 470 μH consta deunas 20 vueltas de hilo de cobre esmal-tado que rodea a la ferrita. La resisten-cia del bobinado debería ser menor de1 Ω. Los dos extremos de la bobina sesueldan a los pines del cuerpo del cho-que. La Figura 2 muestra al detalle elaspecto de la bobina alrededor de laferrita que sirve para proporcionar larealimentación necesaria al oscilador(todas las vueltas se harán en la mismadirección). También se puede sustituirel choque por un bobinado de 40 vuel-tas de hilo de cobre (0,5 mm de diáme-tro o 24/26 AWG) sobre un núcleo. Sielegimos esta opción, el choque sehabrá convertido en un pequeño trans-

Batería supercapEnergía desde un GoldCap Por B. Kainka

Los condensadores GoldCap ofrecen una interesante alternativa comofuente de energía, cuando se compara con la convencional o incluso conbaterías recargables. Pueden cargarse muy rápidamente e inclusosoportan un pico de corriente de salida elevado. Sin embargo, la tensiónque alcanzan es bastante baja, por lo que será necesario un poco deelectrónica para alcanzar una tensión de salida más útil.

formador. De esta forma habremos con-seguido hacer más fiable la operacióndel oscilador con una tensión deentrada de tan sólo 0,5 V.

La tensión de salida se regula paraproporcionar aproximadamente unos 9V. El transistor T3 utiliza su uniónbase/emisor para actuar como un diodozéner, proporcionando una tensión dereferencia para regular la salida. La ten-sión zéner de un pequeño transistor deseñal NPN está alrededor de 8 V en estaconfiguración (podemos sustituir eltransistor T3 por un diodo zéner de 8 V).El circuito produce una salida de 8,5 Vcon una tensión de entrada de 2,3 Vmientras que la salida cae a 8,4 V.

Dos de los criterios más importan-tes para cualquier regulador conmu-tado son su capacidad de corrientede salida y su eficiencia. Para la com-probación se usa una resistencia decarga de 1 K. El circuito entrega 50mA con una tensión de entrada de2,3 V dando una potencia total teó-rica de 115 mW. La tensión de salidade 8,5 V es la misma que la tensiónde salida sin carga. La corriente en lacarga es 8,5 mA de donde resultauna potencia de salida de 72,3 mW,lo que nos da una eficiencia del 63 %.

La corriente de salida es aproxima-damente 1 mA, con una resistencia decarga de 8,2 K. La tensión de salida

MINIPROYECTO

53Elektor

LM317T

IC1

D1

1N4004

R2

18

0R1

24

0 S1

C1

10F2V3

C2

100μ16V

T1

BC337

T2

R3

1k

T3

L1

470μH

D2

1N4148

C3

100μ16V

+9V

+4V...+12V

030109 - 11

3x

Figura 1. Esquema del circuito del GoldCap recargable.

Figura 2. Detalle de la bobina L1.

Medida de lacapacidad La mayoría de los medidores de capacidad(capacímetros) no disponen de escala para lamedida de condensadores de 1 F o más. Portanto, ¿qué podemos hacer cuando queremosmedir la capacidad de un SuperCap o unGoldCap? La respuesta no es muy difícil, nece-sitamos un temporizador (un reloj servirá), unvoltímetro y una resistencia de carga.La tensión almacenada en el condensador nocae linealmente cuando se conecta a unaresistencia constante, sino exponencialmente.La curva se hace plana con el tiempo porque latensión cae al disminuir la corriente en la carga,haciendo que la carga sea cada vez menor enel condensador. En teoría nunca estará com-pletamente descargado, con el tiempo, la curvade descarga va disminuyendo, pero realmentenunca alcanza los cero voltios. Este sencillo circuito condensador/resistenciatiene una constante de tiempo t= RxC, dondet se da en segundos, R en ohmios y C en fara-dios. Después de cada constante de tiempo, latensión de salida cae un 37% de su valor inicialy en la práctica cae dentro del 1% de su valorfinal después de 5 constantes de tiempo. Un SuperCap de 10 F junto con unaresistencia de 100 Ω tiene una constante detiempo de t = 100 Ω x 10 F = 1.000 s (16minutos y 40 segundos). Al disponer de estainformación, podemos realizar la medida.Comenzando con el condensador cargado a 2V, podemos obtener el valor de la capacidadmidiendo el tiempo que tarda la tensión en caerel 37 % (el 37% de 2 V es igual a 0,74 V, por loque la tensión en el condensador será 1,26 Vdespués de una constante de tiempo) en la fór-mula C= t/R, lo que nos dará el valor de C. Ennuestra prueba tardó 1.200 s, en llegar a 1,26 V,por lo que la capacidad medida es de 12 F.

No debemos disminuir mucho el valor de laresistencia de carga para reducir el tiempo deprueba, pues podríamos quemarnos los dedos(literalmente). Los SuperCap pueden producirpicos de corriente de alrededor de 6 A, lo cualsupone mucha potencia (calorífica) disipada enpequeñas resistencias de carga. El condensadorno es un dispositivo perfecto y como todos loscondensadores tienen una cierta resistenciaserie interna. Cuanto menor sea el valor deresistencia de carga mayor será el efecto de ladisipación de esta resistencia interna.

time[s]

UC

discharge

RC0 2 RC 3 RC

charge[V]

030109 - 12

permanece constante hasta que la ten-sión del SuperCap cae a 1 V; en estevalor el condensador nos habrá sumi-nistrado hasta el 80 % de su energíaalmacenada. Cuando la tensión conti-nua cae, la salida también baja en 0,6V, con una tensión de salida de 4,8 V.

Como cualquier otro regulador con-mutado, la corriente de entrada seincrementa tanto que la tensión deentrada cae. Este tipo de regulador esmás eficiente que un regulador están-dar, por lo que menores cargas danlugar a un consumo de potenciamenor. Bajo condiciones sin carga, elconvertidor consume hasta 2 mA conuna tensión de entrada de 2,3 V. Lige-ramente cargado, el circuito funcio-nará hasta tres horas antes de que seanecesario recargarlo de nuevo.

El SuperCap usado en este circuitoestá fabricado por la compañía Core-ana NuinTEK y tiene un encapsuladode 10 mm de diámetro por 30 mm. Eldistribuidor Farnell también tiene unSuperCap similar fabricado por Pana-sonic. Este último es un poco mayor ytiene un diámetro de cuerpo de 18mm, por lo que no se puede colocar enun formato PP3. Como alternativa haySuperCaps de 10 F que alcanzan 2,5 V,aunque su tamaño también es mayorque el del condensador NuinTEK.

(030109-1)

CIRCUITOSDELECTORES

54 Elektor

Un circuito como el descrito aquí es muy útilcuando se requiere poca energía y bajas velo-cidades, para lo cual no es deseable una cajade cambios.

Algunas aplicaciones que podemos consi-derar aquí son para hacer girar unas 30 vecespor minuto una antena de radar en un barcode modelismo, o las aspas de un molino enuna maqueta de ferrocarril, la cual no gira amás de 20 revoluciones por minuto.

El circuito de excitación que describiremosproporciona una velocidad de unas 5 a 100rpm y, por lo tanto, es ideal para este tipo deaplicaciones.

Tamaño del pasoEn la práctica, los motores de paso son inade-cuados para aplicaciones de giros, y se usanpara posicionarse. Un motor de paso real-mente no rota en su movimiento normal, sinoque da un pequeño paso.

Tenemos que tener en cuenta la especifica-ción de la tensión a aplicar a los bobinados y elnúmero de grados por paso. Cuando el ángulodel paso es mayor de 1,8 grados, esto es, menosde 200 pasos por revolución, los pasos indivi-duales casi siempre se pueden distinguir, y coneste circuito no se puede realizar un movimientolento. Podemos obtener mejores resultados conun motor de paso con un ángulo de 0,9 grados,esto es, 400 pasos por revolución. En la práctica,los motores con mayor número de pasos porrevolución son raros.

EsquemaTal y como se puede ver en el esquema que semuestra en la Figura 1, el circuito completo

Motores de pasooperados en continuaCon rotación unidireccional y baja velocidad Por A. Schilp

Este circuito ha sido diseñado específicamente para permitir que unpequeño motor de paso rote en una dirección a muy baja velocidad. Suprincipal aplicación está en el área del modelismo.

(Photo: courtesy Kenteq)

del driver consta de poso más de doscircuitos integrados y ocho transisto-res. No hay ninguna parte difícil,todas ellas están formadas por com-ponentes estándares.

La velocidad de rotación del motorde paso se determina por la posición deP1, el cual ajusta la frecuencia del gene-rador de reloj de IC1d, UC1e, R5, P1 yC3. El valor de C3 se puede cambiar de

Para el montaje hemos diseñado una PCBbastante sencilla. No están disponibles loslayout de la cara de pistas y componentes,pero considerando su simplicidad, el circuitopodría ensamblarse fácilmente en un trozo deplaca prototipo.

(030102-1)

forma adecuada, pero por encima de100 revoluciones por minuto, la mayo-ría de los motores no funcionan correc-tamente. No hay velocidad mínima.

El pulso de reloj se lleva a la entradade reloj (pin 13) de IC2. Este circuitointegrado es un contador de décadasdel tipo 4017, el cual ha sido configuradode manera que en cada pulso de reloj,una de las salidas de Q0 (pin 3) a Q7 (pin6) va a nivel alto sucesivamente. Unavez que Q7 se pone a nivel alto, el con-tador se resetea y el ciclo se repite. Enla Figura 2 se muestra la Tabla de ver-dad que ilustra el funcionamiento.

Desde R1 a R4 y D9 a D16 formanuna matriz que convierte la secuenciade ocho estados del contador, para exci-tar las señales del bobinado en los ter-minales A, B, C y D. En la tabla de ver-dad se indican las tensiones en los ter-minales de los bobinados, además delas tensiones resultantes en UAB y UCD.

Los drivers que atacan a cada unode los bobinados A, B, C y D estánformados por los transistores T1 a T8,los diodos D1 a D8 y las puertas IC1aa IC1d. Los extremos finales de losbobinados están conectados a ali-mentación y masa, dependiendo delnivel lógico de la entrada del inversor.Es evidente que la tensión en ambosbobinados es igual a cero cuandoambos extremos están conectados ala misma tensión de alimentación.

NotasMuchos motores de paso tienen bobi-nados con una toma central. Esta cone-xión debemos dejarla en abierto porqueno se usa con este circuito excitadorbipolar. Las implementaciones sin tomacentral se reconocen porque en ellas losmotores sólo tienen cuatro cables deconexión, sin embargo, los diseños contoma central tienen cinco o seis cables.Observe que los motores con cincocables no son adecuados para esta apli-cación, ya que las tomas centrales tie-nen que conectarse internamente.

El circuito que describimos aquíestá diseñado para un pequeño motorde paso con una tensión de alimenta-ción muy baja. Para un motor mayor ycon una tensión de alimentación tam-bién superior, los drivers con transis-tores, T1 a T8, tendrían que entregarmás corriente. Por su parte el fusibleF1 limita la corriente que circula a tra-vés de los transistores y diodos. Si losdrivers tuviesen que trabajar con

corrientes más elevadas, sería aconse-jable sustituir los transistores T1, T3,T5 y T7 por el transistor tipo Darling-ton BD677 y usar su complementario,el BD678, para sustituir T2, T4, T6 yT8. Esos transistores poseen diodos deavalancha integrados, por lo que losdiodos D1 a D8 podrían omitirse.

CIRCUITOSDELECTORES

55Elektor

Q0IC2

3

CLKIC2

13

0 1 0 0 0 0 0 0 0 +V

+V

GND +V

UAB

UAB (V)

UCD

+V

Q1IC2

2

Q2IC2

4

Q3IC2

7

Q4IC2

10

Q5IC2

1

Q6IC2

5

Q7IC2

6

1 0 1 0 0 0 0 0 0 +V GND +V GND

2 0 0 1 0 0 0 0 0 +V +V +V GND

3 0 0 0 1 0 0 0 0 GND

GND

+V

UCD (V)

GND

+V +V GND

4 0 0 0 0 1 0 0 0 GND +V +V +V

5 0 0 0 0 0 1 0 0 GND +V GND +V

6 0 0 0 0 0 0 1 0 +V +V GND +V

7 0 0 0 0 0 0 0 1 +V GND GND +V

t (s)030102 - 12

C D

A B

T1BC548

T2BC558

D1

1N4001

D2

1N4001

3 21

IC1.A

T3BC548

T4BC558

D3

1N4001

D4

1N4001

5 41

IC1.B

T5BC548

T6BC558

D5

1N4001

D6

1N4001

7 61

IC1.C

T7BC548

T8BC558

D7

1N4001

D8

1N4001

14 151

IC1.F

CTRDIV10/

IC2

CT=0

CT 5

4017

DEC

14

13

15

12

11

10

16

4

9

6

5

1

7

3

2

&+

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

8

R1

100k

D9

D10

R2

100k

D11

D12

R3

100k

D13

D14

R4

100k

D15

D16

11 121

IC1.E

9 101

IC1.D

C3

100n

R5

10

k

P1

47k

315mA T

F1+5V...+12V

C1

4μ725V

C2

220n

1

8

IC1

030102 - 11

IC1 = 4049

D9...D16 = 1N4148

M1 M

B A

C D

Figura1. El circuito driver consta de muy pocos componentes.

Figura 2. Esta tabla de verdad ilustra la operación del driver del motor de paso.

INTERÉSGENERAL

56 Elektor

Si después de nuestros experi-mentos iniciales con las válvulasECC 81 y ECC 82 (o sus equivalen-tes americanas 12AT7 y 12AU7),nuestros lectores han llegado a laconclusión de que nuestro amplifi-cador de auricular a válvulaspodría ser mejor con un poco másde potencia, es el momento deechar una ojeada a las válvulas queestán diseñadas para trabajar conpotencias más elevadas. Los can-didatos más idóneos podrían serlas válvulas con etapas de salida,tales como EL 84 (6BQ5), EL 95(6DL5), ECL 80 (6AB8), ECL 86 ymodelos similares.

EL 95Hemos probado la válvula EL 95,que es un pentodo, lo cual significaque tiene dos rejillas más que un

Válvulas con BajaTensión de Placa (II)¡Más potencia!

Por B. Kainka

Las genuinas válvulas de potencia, como EL 84, EL 95, ECL 80, ECL 86y, más en particular, PL 504, dan, por supuesto, mucha más potencia desalida con bajas tensiones de ánodo que los modelos de válvulas ECC 81y ECC 82, que ya tratamos en la primera entrega de este artículo. Conla válvula PL 504 es incluso posible controlar un altavoz de bajaimpedancia tradicional, usando una tensión de ánodo de sólo 27 V. En estasegunda entrega también vamos a tener en cuenta algunas válvulasminiatura rusas del tipo “válvulas de batería”, que no solamente trabajancon bajas tensiones de ánodo, sino que también exigen una considerablemenor potencia en los calentadores.

que trabaje con una tensión de alimentación de+ 12 V, por ejemplo, a partir de un adaptador detensión de red tradicional. Los calentadores delas dos válvulas deben estar cableados en seriea la misma tensión de alimentación de + 12 Vque se ha usado para los ánodos.

Si queremos obtener una buena calidad delsonido, entonces tendremos que utilizar eltransformador más adecuado. Los transfor-madores de red muy pequeños tienen una altaresistencia en el bobinado y se saturan fácil-mente. Si utilizamos transformadores másgrandes, el problema de la saturación desapa-rece, pero la inductancia será también másbaja y, por lo tanto, la respuesta en bajas fre-cuencias también será diferente. Un transfor-mador de red sólo puede sustituir a ungenuino transformador de audio en circuns-tancias muy limitadas: en general se debe uti-lizar un transformador adaptado a las necesi-dades del cliente, por lo que habría que reali-zar un bobinado para cada diseño de la etapade salida de la válvula, lo que se traduce en uninconveniente bastante grande.

Por lo tanto, volveremos al diseño más sen-cillo y conectaremos los auriculares directa-mente al ánodo del circuito. Los experimentoshan demostrado que este circuito trabaja bas-tante bien con unos auriculares de 600 Ω. Lacuestión es si los auriculares pueden trabajarcon una corriente directa de 3,5 mA, por ejem-plo. Esto corresponde a una disipación estáticaalgo inferior a 7,5 mW en el estado de reposo.El efecto térmico derivado no parece ser exce-sivo, ya que los auriculares están diseñadospara soportar una carga de hasta 100 mW.

Una cuestión diferente es si el desplaza-miento mecánico del diafragma llegará a creardistorsión. La corriente directa es, efectiva-mente, una tensión mecánica en el diafragmadel auricular, lo cual, en principio, podría afec-

triodo. La rejilla 2 debe conectarse a latensión de alimentación, mientras quela rejilla 3 debe estar conectada amasa. Los pentodos tienen una ganan-cia más alta y una distorsión más bajaque los triodos. La válvula EL 95 se uti-liza aquí con una tensión de ánodocomprendida entre + 12 y + 24 V. LaFigura 1 nos muestra la configuracióndel circuito para un canal y la distribu-ción de terminales de la válvula.

La válvula EL 95 es relativamenteeconómica y tiene un consumo en elcalentador de sólo 200 mA. A pesar deesto, se obtiene una corriente deánodo de 1,3 mA con + 12 V y de 3,5mA con + 24 V. Utilizando un trans-formador adecuado se puede conse-guir una potencia de salida bastanterespetable. Así, podemos construir unamplificador de auricular estéreo parabajas impedancias (32 Ω) de auricular,

INTERÉSGENERAL

57Elektor

10k

1μ50V

EL95

030063 - 18

+12V...+24VAF

1.3mA ... 3.5mA

200mA6V

4

3

2

1 7

6

5

f f

f

f

g2

g2

g1 g1

a

k,g3

EL95

Figura 1. Amplificador que utiliza una válvula EL 95.

10k

1μ50V

PL504

+27VAF

33mA

030063 - 20

56

8

7

9 1

2

3

4

ff

g2

g2

g1

g1

a

k,g3

k,g3

PL504

Figura 3. Amplificador de altavoz que usa una válvula PL 504.

10k

1μ

EL95

+12V...+24VAF

030063 - 19

1k

200mA6V

600Ω

1.3mA ... 3.5mA

50V

10μ50V

Figura 2. Amplificador de auricular sintransformador que utiliza una válvula EL 95.

tar a la calidad del sonido. Sin embargo, en lapráctica, esta desventaja apenas es percepti-ble y, por lo tanto, no parece demasiado des-cabellada la idea de construir un amplificadorde auriculares sin transformadores. Si desea-mos evitar tanto el uso de transformadorescomo el de la corriente directa en el auricular,

se puede utilizar un condensador deacoplamiento (ver Figura 2). En estecaso, deben emplearse auriculares dealta impedancia (600 Ω). El volumenes inferior que cuando usamos untransformador de salida ideal, pero estotalmente válido para la mayoría delas aplicaciones.

Amplificadores clase Aque usan una válvula PL 504

¿Podemos hacer algo más? ¿Quépasaría si utilizásemos una válvula PL504 en un pequeño amplificador dealtavoces de clase A?

La válvula PL 504 es un modelocon un cuerpo bastante largo y conuna base “Magnoval”, la cual fue uti-lizada en las etapas de salida delínea de los equipos de televisión. Sucalentador requiere una corriente de300 mA y una tensión de alimenta-ción de + 27 V. Además, tambiénrequiere una tensión de ánodo de +27 V. En esta aplicación, diseñadacon la etapa de salida de línea, laválvula tenía que trabajar concorrientes de ánodo que sobrepasa-

ban los 500 mA y, por supuesto, estosignifica que nosotros tambiénpodemos esperar unas buenas pres-taciones con tensiones de alimenta-ción inferiores.

Se realizó un experimento utili-zando una tensión de + 27 V, y pro-dujo una corriente de ánodo de 33mA. Esto, de acuerdo con sus hojasde características, ya es bastantemás que lo que la válvula EL 95puede proporcionar con 250 V (por loque podríamos construir un amplifi-cador de altavoces muy útil utili-zando la válvula PL 504 con una ten-sión de + 27 V).

Para obtener unos buenos resulta-dos también necesitaremos un trans-formador con un tamaño razonable-mente grande. La impedancia conec-tada a la válvula debe estar alrededorde los 800 Ω. El circuito fue verifi-cado utilizando un transformador dered más grande con un primario de230 V y un secundario de 24 V, loquedaba una relación de vueltas de,aproximadamente, 10:1 y, por lotanto, una relación de impedancia de100:1. Esto nos lleva a la conclusiónde que serían válidos unos altavocesde 8 Ω, ya que la válvula verá una

INTERÉSGENERAL

58 Elektor

10k

1μ

PL504

+24VAF

030063 - 21

10

0Ω

68

0Ω

15.7V

600Ω

1.3V

12mA

50V

10μ

50V

Figura 4. Etapa de salida de auricular quefunciona con 24 V.

Figura 5. Las válvulas ISH 24B, ISH 29B e IP 24B.

Válvulas de baja tensión desde Rusia

Las válvulas 1SH24B, 1SH29B y 1P24B (verFigura 5) son delgadas válvulas de batería dela antigua Unión Soviética. Estas válvulasestán aún disponibles en grandes cantidadesy se pueden obtener muy baratas. Disponende conexiones de hilos que pueden soldarsedirectamente, por lo que no requieren dezócalos especiales. Una característica de estasválvulas es que el cátodo se calienta directa-mente: en otras palabras, el calentador es tam-bién el cátodo. Esto tiene un impacto impor-tante en el diseño del circuito, ya que hacedifícil la conexión de calentadores en serie.

La mayoría de las válvulas tienen un diseñode encapsulado concéntrico, pero éstas sonalgo diferentes. En el centro disponen de undelgado elemento calentador que forma elcátodo calentado directamente. En el caso delas válvulas 1SH19B y 1P24B, se dispone dedos cátodos. Todos los otros electrodos tomanla forma de placas o hilos, configurados enparalelo a los cátodos. Esto hace que estas vál-vulas sean muy robustas y eficientes.

La válvula 1SH24B (pentodo de alta impe-dancia) tiene una corriente de calentador desólo 13 mA con 1,2 V (una maravilla de efi-ciencia). Por su parte, la válvula 1SH29B (pen-todos universales con Pa = 1,2 W) tiene unacorriente de calentador de 64 mA con 1,2 V dealimentación, o de 32 mA con 2,4 V.

Los experimentos iniciales con la válvula1SH29B han mostrado que dispone de unaspropiedades muy útiles: con Ua = Ug2 = 40 V, lacorriente de ánodo es de 3 mA y la rejilla 1 pasaa tener la misma tensión que la del terminalnegativo del calentador. La transconductanciaes de, aproximadamente, 1 mA/V. La válvulatambién trabaja con tensiones más bajas, perola corriente de ánodo y la transconductanciacaen de manera abrupta. Incluso con una ten-sión de ánodo de 12 V las características sonmejores que las de la válvula ECC 81.

Aún mejor es la válvula 1P24B (pentodos depotencia con Pa = 4 W). La letra “P” indica quepuede trabajar con potencia y esta delgada válvulaciertamente lo hace. Necesita una corriente decalentador relativamente alta de, aproximada-mente, 240 mA, con una tensión de 1,2 V, pero acambio obtenemos unos resultados muy útiles,incluso con una tensión de ánodo de 12 V. Con unatensión de rejilla de 0 V logramos una corriente deánodo de 2 mA y una transconductancia de 1,5mA/V. Por lo tanto, podemos decir que esta válvulaes particularmente adecuada para usarse enpequeños amplificadores de auriculares. LaFigura 6 nos muestra un circuito de prueba parauso con auriculares de alta impedancia.

(030063-2)

impedancia de 800 Ω a su salida.Podemos utilizar un osciloscopio paraverificar que esta válvula es la ade-cuada. Si, cuando el amplificadorestá trabajando en los límites de sussemiciclos positivos y negativos,estos son recortados más o menos enel mismo grado, podemos decir queel circuito está diseñado de lamanera más óptima.

En funcionamiento, este amplifica-dor (ver Figura 3) proporciona ungran volumen y un sonido agradable.La disipación de potencia del ánodoestá próxima a 1 W, como podríamosesperar. La tensión de alimentaciónde + 27 V es un pequeño inconve-niente, por lo que realizamos un expe-rimento utilizando una tensión de + 24V. La disminución de potencia en elcalentador no parece tener ningúnefecto. La corriente de ánodo caehasta los 25 mA y ello no tiene prácti-camente ningún efecto en el sonido.

Amplificador de auricularcon válvula PL 504

Si estamos dispuestos a construir unamplificador de auriculares con laválvula PL 504 nos encontraremosque dicha válvula tiene suficientecapacidad para permitir realizar unacoplamiento RC a la salida de la

misma. Una resistencia de cátodode 100 Ω proporciona una tensiónde rejilla de – 1,3 V. Al mismotiempo, la distorsión se reducedebido a la realimentación negativa.Una resistencia de 680 Ω en la cone-xión de ánodo permite que la señalamplificada pueda acoplarse fueradel circuito. En este circuito (verFigura 4) sólo la mitad de lacorriente de la señal amplificadapasa a través de los auriculares, laotra mitad pasa a través de la resis-tencia de ánodo. Con una corrientede ánodo de unos 12 mA podemoscorregir estas pérdidas.

Este amplificador de auricular sepuede construir sin mayores dificul-tades, ya que no necesitamosencontrar un transformador desalida adecuado. El circuito tiene unsonido agradable con una gran can-tidad de volumen. Si podemosencontrar dos válvulas PL 504 pode-mos considerarnos unas personascon suerte. La alternativa a esta vál-vula es la EL 504, que tiene una ten-sión de calentador de 6,3 V a unacorriente de 1,3 A. Éste es práctica-mente el mismo valor pero con uncalentador diferente.

Por supuesto, existen otros muchospentodos de potencia sobre los quepodemos diseñar circuitos muysimilares.

INTERÉSGENERAL

59Elektor

100k

100n50V

AF

600 Ω

2 6

3

A

9

7

1

1P24B

1P24B

1.2V

+12V

1.7mA

–0.4V

030063 - 22

12 9

9

7

6

3

4 f

f

g2

a

g1

g3

fM

9

5

3 7

2 8

4 6

Figura 6. Amplificador de audio que utiliza una válvula IP 24B.

Windows Server 2003.Administración de Sistemas Por Robert WilliamsISBN 84-415-1595-61.024 páginasEditorial AnayaMultimedia

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60 Elektor

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61Elektor

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E283 DICIEMBRE 2003Generador de Señal de RF con DDS:

- PCB, generator 020299-1 22,00- PCB, control/supply 020299-2 23,00- AT90S8515 8PC, programmed 020299-41 57,00

Detector de metal por inducción balanceada:- PCB 020290-1 17,00

E282 NOVIEMBRE 2003Generador de imágenes ATV:

- Disk, hex and source files 020295-11 9,12- AT90S8515-8PC, programmed 020295-41 28,37- AT90S1200-12PC, programmed 020295-42 25,70

Interruptor remoto mediante teléfono DTMF:- PCB 020294-1 22,00- Disk, project software 020294-11 9,12- PIC16F84A-20/P, programmed 020294-41 27,50

Display de Cristal Líquido con Bus I2C:- PCB 030060-2 14,00

PICProg 2003:- PCB 010202-1 17,00- Disk, Windows software 010202-11 9,12- PIC16F874-20/P, programmed 010202-41 44,00

Central de Medida de Precisión (2):- Ready-assembled & tested board 030060-91 68,00

Preamplificador a válvulas (I):- PCB, amplifier board 020383-1 22,00- PCB, power supply board 020383-2 21,00- PCB, I/O board 020383-3 19,00

E281 OCTUBRE 2003Mini Generador de Carta de Ajuste:

- Disk, PIC source code 020403-11 9,46

Selector de Disco Duro:- PCB 034050-1 18,33

Herramienta de Programación para el ATtiny 15:- PCB 030030-1 14,60- Disk, project software 030030-11 9,46

Amplificador de coche en puente cuádruple:- PCB 034039-1 16,79

E280 SEPTIEMBRE 2003Adición de un destello:

- Disk, hex and source files 020293-11 9,29- PIC12C509A-04/SM, programmed 020293-41 14,33

Programador AT90S2313:- PCB 034036-1 17,50

Mini display para texto en movimiento:- Disk, source code file 020365-11 10,00

Control Remoto de Luz con Regulador de Intensidad:- Disk, hex and source code 020337-11 9,46- AT89C2051-12, programmed 020337-41 12,09

E279 AGOSTO 2003Tenis TV con AVR:

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

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

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

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

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

E278 JULIO 2003Temporizador descendente:

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

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

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

DICIEMBRE 2003

SERVICIOS LECTORES

62 Elektor

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

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

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

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

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

- PCB 020054-3 19,40

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

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

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

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

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

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

E275 ABRIL 2003Analizador Lógico 20/40 MHz:

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

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

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

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

E274 MARZO 2003Sistema de altavoces activo (I):

- PCB 020054-1 16,00

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

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

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

E273 FEBRERO 2003CompactFlash Interface para sistemas de microcontrolador:

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

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

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3

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CUPON DE PEDIDO

SERVICIOS LECTORES

63Elektor

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

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

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

E272 ENERO 2003Emulador de EPROM:

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

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

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

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

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

E271 DICIEMBRE 2002Programador AT90S8535:

- PCB 024051-1 16,24

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

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

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

E270 NOVIEMBRE 2002Receptor de la banda de 20 m:

- PCB 010097-1 28,47

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

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

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

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

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

E269 OCTUBRE 2002Medidas de Distancia mediante Rayos Infrarrojos:

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

E268 SEPTIEMBRE 2002Limitador de Audio para DVD:

- PCB 024074-1 27,00

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

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

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

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

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

Tube Box- PCB 010119-1 22,00

E266 JULIO 2002Regulador de luz DMX:

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

E265 JUNIO 2002Controlador de CompactFlash para Bus IDE:

- PCB 024032-1 20,00

Interface I2C para Bloque Lego RCX:- Disk, project software 010089-11 11,00

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

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

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

E264 MAYO 2002Sistema de Medida de Velocidad:

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

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

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

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

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

E263 ABRIL 2002Panel Mezclador de Luces:

- PCB 0000162-1 78,00

Circuito integrado multipropósito para modelismo (I):- PCB, servo reserve 010008-2 10,58- PCB, 2-channel switch 010008-4 10,58- Disk, source code files 010008-11 13,44- 87LPC762BN programmed 010008-41 23,00

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

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

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

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

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

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

E261 FEBRERO 2002Placa microcontroladora flash para 89S8252:

- PCB 010208-1 32,00- Disk, project software 010208-11 11,00

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

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

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

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

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

Código Precio(€)

Código Precio(€)

INTERÉSGENERAL

64 Elektor

Los detectores de metal están disponiblescomercialmente, pero su precio es a menudoprohibitivo para la gente joven y, en general,para los aficionados a buscar tesoros. Esteartículo propone un detector de metal diver-tido de construir y con un gasto muy bajo.

Cuidadosamente construido y calibrado,detectará claramente una moneda de latóndiminuta de 15 mm de diámetro a 70 mm en elaire, o una moneda de 25 mm a 120 mm. Por

supuesto, la capacidad para localizarlas monedas enterradas bajo tierradepende de las condiciones de lamisma, siendo la arena seca la másfavorable y la arcilla la menos favorable.

La electrónica La electrónica que necesitaremospara construir este proyecto es rela-

tivamente sencilla, y se basa en com-ponentes bastante comunes (algunosde los cuales están disponibles en sutienda habitual de electrónica).

La electrónica (Figura 1) consisteen un transmisor de pulsos y unreceptor asociado, con tráfico unidi-reccional que usa dos bobinas comomedio de transmisión-recepción.

El transmisor se construye alrede-dor de IC1. El CMOS 555 (de bajapotencia) genera una señal de salidade onda cuadrada con un ciclo cer-cano al 50% y una frecuencia deaproximadamente 700 Hz. Con el 555en el modo ‘astable’ la frecuencia desalida la determina los componentesR4, R3 y C3.

El pulso de salida se aplica a TX(transmisor) y la bobina L1 a travésde la red serie R8-C4, donde el con-densador electrolítico bloquea el pasode DC a través de la bobina, y laresistencia protege la etapa de salidadentro del 555. El flanco del pulsogenerado por el 555 excitará labobina y generará unos pulsos enforma de ráfagas de oscilación a unafrecuencia de resonancia de aproxi-madamente 10 kHz.

La sección del receptor (IC2) seprecede por una sencilla, pero toda-vía efectiva etapa pre-amplificadora,

Detector de metal porinducción balanceadaA la caza del tesoro de forma económica

Diseñado por Thomas Scarborough

Este diseño es indiscutiblemente el detector de metal por IB (InducciónBalanceada) más sencillo que podemos construir nosotros mismos conun puñado de componentes. El método de detección de metales IB tieneuna buena profundidad de penetración y diferencia bien entre los metalesférreos y no-férreos.

basada en el amplificador operacional IC3, queamplifica la señal recibida de la bobina RX(receptor) L2 a través de C11-R9. La gananciade IC3 se ajusta usando P1 (normal) y P2 (fino).

El segundo CMOS 555 en el circuito, IC2,se configura para actuar como un detector delumbral, su salida (patilla 3) pasa a estado altoen cuanto el nivel fijado en la entrada (patilla2) está por debajo de 1/3 de la tensión de ali-mentación ( aproximadamente 2,9 voltios).Igualmente la salida pasa de nuevo a estadobajo en cuanto la tensión en la entrada THR(patilla 6) excede 2/3 de la tensión de la ali-mentación (aproximadamente 7,4 voltios).Una señal de 700 Hz empezará a sonar en elzumbador si se excede el umbral ajustado.Este ajuste es sumamente crítico y es ‘laclave’ del circuito.

Las bobinas acopladas Las bobinas TX y RX se acoplan críticamentepara que la presencia del metal perturbe suacoplamiento magnético y con él, los cuida-dosos ajustes del umbral del detector. Ambasbobinas tienen el mismo tamaño y unasuperposición parcial. Esto activa la bobinaRX, generando un campo magnético positivo

de la misma magnitud que el nega-tivo (invertido) generado por labobina TX. Debido a que cuandoestán en equilibrio las señales posi-tivas y negativas de las bobinas secancelan, en la teoría la bobina RXproporcionará una señal de salidacero, que nosotros llamaremos un‘nulo’. Sin embargo, debido a lasrestricciones prácticas, siempre segenerará una señal residual muypequeña. Una vez se haya alcanzadoel equilibrio entre los campos, si seperturba por la presencia de unobjeto de metal (que absorberá laenergía del campo magnético) labobina RX empezará a proporcionaruna señal de salida más alta,haciendo que se supere el umbralfijado en IC2, y el zumbador empe-zará a sonar. En la práctica, el ajustedel detector es óptimo cuando elzumbador pasivo produce un sonidode chisporroteo suave en ausenciade metal. En esta configuración, elnivel sonoro se incrementa conside-rablemente cuando se detecta unobjeto de metal.

El ajuste de la posición ‘nulo’ delas bobinas es crítico y se describirámás adelante.

El circuito se alimenta por unabatería de 12 V o un conjunto debaterías que consiste en 8 pilas (AA)o baterías recargables. El uso de unconjunto de baterías externas trans-portadas a la espalda reducirá consi-derablemente el peso global deldetector de metal. También permitesustituir el conjunto rápidamentecuando éstas se agoten.

El regulador de tensión, IC4, seconfigura con R1 y R2 para propor-cionar una tensión de salida de 8,6 V.El consumo real del conjunto de bate-rías será del orden de 20 mA, quedepende principalmente de la activi-dad del zumbador.

La construcción (el PCB) El montaje de la placa de circuitoimpreso mostrado en la Figura 2no debe presentar problemas por-que la placa es espaciosa y sólo seusan componentes PTH. Los princi-

INTERÉSGENERAL

66 Elektor

IC1DIS

THR

OUT555

TR

CV

2

7

6

4

R

3

5

8

1

IC2DIS

THR

OUT555

TR

CV

2

7

6

4

R

3

5

8

1

C7

100n

C9

100n

C3

10n

C8

100n

C10

100n

BZ1

R3

10

0k

R4

4k

7

R1

2k

7

R8

10

0

R5

10

0k

R6

10

0k

R9

10

0

R7

1k

R2

470

C2

47μ10V

C1

100μ25V

TL081

IC3

2

3 6

7

4

P2

2k5

P1

50k

C11

100n

C4

10μ10V

317T

IC4

D1

1N4001

K2K1 020290 - 11

L1

TX

L2

RX

+12V

20mA

11V3 8V6

7V36

4V9

700Hz

4V3

4V3

4V3

5V7 5V7

C6

10μ10V

Figura 1. Esquema del circuito del detector de metales.

piantes deben seguir estrictamente la listade componentes y la serigrafía de la cara decomponentes de la placa de circuitoimpreso.

Tal y como podemos ver en las fotografíasde las Figuras 3 y 4, los ejes del potencióme-tro atraviesan la placa. Esto se hace para per-mitir que los ejes puedan cortarse a una lon-gitud que vendrá determinada por la cajaexterior. Como se trata de un circuito bastantesensible, nosotros recomendamos usar unacaja de metal. Esto también permite que elpotenciómetro pueda conectarse a tierramediante las tuercas y las arandelas.

Construcción y montaje de la bobina

La construcción de las bobinas nos lleva a unterreno un poco más escabroso ‘el de la cons-trucción mecánica’, aunque algunos nosdirán que es ‘una bonita forma de pasar una

tarde de domingo’. De cualquierforma, será un cambio agradablevolver a usar la soldadura y esoscomponentes que todos conocemostan bien.

¡Debajo hay una descripción (comosugiere el autor) cuya veracidad notenemos ninguna razón para cuestio-nar! Porque una imagen vale más quemil palabras, la referencia se hace enla Figura 5.

Ambas bobinas son idénticas.Debemos conseguir hilo de cobrede 33 AWG (0,26 mm) de alambrecobrizo esmaltado, y enrollar 100vueltas en el sentido de las agujasdel reloj formando un diámetro cir-cular de 15 cm. El diámetro delalambre no es crítico (entre 0,2 y0,3 mm). La bobina se sostieneentonces temporalmente con lacinta aislante colocada encima delalambre. A continuación se enrolla

INTERÉSGENERAL

68 Elektor

una segunda bobina de la mismamanera. Cada bobina se une her-méticamente enrollando la cintaaislante alrededor de toda su cir-cunferencia.

Luego agregaremos un escudode Faraday a cada bobina. Esto seconsigue con algunas tiras largas ydelgadas de aluminio (o estaño enlámina). Primero rasparemos elesmalte fuera de la base del alambreal final de cada bobina. Soldaremosuna longitud del 100 mm de alam-bre desnudo a la base, y retorcere-mos éste alrededor de la bobina,encima de la cinta aislante. Estomantiene el contacto eléctrico delescudo de Faraday. Empezando enla base de esta patilla, se enrolla lalámina alrededor de la circunferen-cia de la bobina, de esta forma no seve la cinta aislante debajo de lalámina (pero ésta no debe comple-

(C) ELEKTOR020290-1

BZ1

C1

C2

C3

C4

C6

C7

C8

C9

C10

C11

D1

H1

H2 H3

H4

IC1

IC2

IC3

IC4

K1 K2

P1

P2

R1

R2R

3

R4

R5

R6

R7

R8 R

9

- +

020290-1

(C) ELEKTOR020290-1

Figura 2. Diseño de la placa del circuito (placa disponible).

LISTADO DE COMPONENTES

Resistencias:R1 = 2k7R2 = 470ΩR3,R5,R6 = 100kR4 = 4k7R7 = 1kR8,R9 = 100ΩP1 = 50k potenciómetro linealP2 = 2k5 potenciómetro lineal

Condensadores: C1 = 100μF 25V radialC2 = 47μF 10V radialC3 = 10nFC4, C6 = 10μF 10V radialC7-C11 = 100nF

Semiconductores: D1 = 1N4001

IC1,IC2 = 555C, TLC555, 7555 (CMOS)IC3 = TL071 CP, TL081 CPIC4 = (LM)317T (en encapsulado TO220)

Varios: K1, K2 = regleta de 3 vías para PCB,

separación de pines 5 mmBZ1 = zumbador piezo-eléctrico pasivo (ac)PC1,PC2 = espadinesBatería de 12 V o pack de 8 pilas AA 36-30 AWG (0,2-0,3 mm diámetro) hilo de

cobre esmaltado, 2 x 50 mCaja: Bimbox 5004-14 o Hammond 1590B

(109x58x25 mm)5 m de cable de micrófono apantallado (dos

cables con pantalla común)PCB, código de pedido 020290-1

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tar un giro completo de 360 grados). Dejare-mos un pequeño hueco ( aproximadamente10 mm) para que la lámina no se encuentredespués de haber hecho la mayoría de la cir-cunferencia (si hace toda la circunferenciacreará un bobinado en cortocircuito queintroducirá una cantidad enorme de atenua-ción no deseada). Debemos hacer esto conambas bobinas.

Posteriormente conectaremos a cadauna de las bobinas un cable de micrófono,con el escudo de Faraday soldado al apan-tallamiento de los cables. No debemos usar,por ejemplo, cable “estéreo” (micrófono), yaque puede causar interferencias entre lasbobinas. El cable que necesitaremos debetener dos hilos de señal trenzados dentrode un apantallamiento. Cada bobina sesujeta ahora firmemente con la cinta ais-lante alrededor de toda la circunferencia.Por último, colocaremos las tiras de telaabsorbente alrededor de cada bobina,pegándolas con cola universal para que nose muevan. Después, echaremos resinaencima de las bobinas, por lo que esta telaenvolverá las bobinas en la resina.

A continuación doblaremos suavementelas bobinas hasta que queden bastante planasy circulares, con cada hilo colocado el uno allado del otro. Ahora los doblaremos más allá,hasta que formen un ovalo deformado (comola letra mayúscula ‘D’), tal y como se muestraen el diagrama. Después se colocan las partesde atrás de la ‘D’ para que se solapen ligera-mente en la cabeza de búsqueda (ésta es laparte crítica de la operación, que se realizarádespués de que la placa del circuito impresose haya completado).

De nuevo, las bobinas necesitan ser prote-gidas (con estaño o lámina de aluminio) paraasegurarse que sólo responden a su propiocampo magnético, eliminando el riesgo deseñales erróneas (causadas incluso por unminúsculo acoplamiento capacitivo). Unadefectuosa o inadecuada detección produciráque lleguen directamente a la entrada de IC3unos rápidos flancos de subida de IC2. Estospulsos perdidos harán imposible encontrar un‘nulo’ en el ajuste de la bobina de búsqueda(ver abajo).

El ajuste Como sospechará, la construcción del cabezalde búsqueda no está terminada todavía. Aestas alturas, sin embargo, algunos aspectosde la construcción empiezan a interactuarcon el ajuste del circuito. ¿Confundido? Sigaleyendo.

Antes de recubrir las bobinas se necesitauna completa y apropiada placa de circuitoimpreso. Hay recubrimientos de resina plás-

tica con base no-metálica. Cual-quier base de un tamaño adecuadoservirá, con la condición de que searígido. El prototipo del autor era unacaja hecha de un trozo de masonitaadecuadamente cortado, con ‘pare-des’ hechas de madera de 5 mm

encolada alrededor de los bordes.Estas paredes deben ser de ‘resina-firme’, no debiendo usar ningúnmetal para el cabezal de búsqueda.También, cubriremos cuatro centí-metros de la bobina con siliconapara que no quede completamente

INTERÉSGENERAL

70 Elektor

Figura 3. Parte superior de la placa completa.

Figura 4. Parte inferior de la placa completa.

271 272 273 274

275 276 277 278

279 280 281 282

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COMPLETATU COLECCIÓN

pub

pre

ss

cerrada, y que pueda doblarse paraun último ajuste si fuese necesario.

Primero pondremos las bobinasuna encima de la otra, asegurán-donos que se orientan correcta-mente, con cada hilo colocado unofrente al otro. Después, pondremoslos potenciómetros de ganancia enun extremo en el sentido de lasagujas del reloj (a la gananciamínima) para reducir la amplifica-ción al mínimo. Conectaremos labatería de 12 V, y la encendere-mos. Ahora ajustaremos las bobi-nas hasta que el zumbador no seescuche. Éste es el punto dondelas tensiones en Rx son ‘nulos’.Aumentaremos la ganancia unpoco y recolocaremos de nuevo labobina. Repetiremos este ajustevarias veces, aumentando progre-sivamente la ganancia. Aunquehaya mucha ganancia se puedeencontrar un nulo, y el detectorserá más sensible.

INTERÉSGENERAL

72 Elektor

Comienzo

Tx y Rxcoils

Final

150 mm

230 mm

45°

200

mm

50 m

m

100 vueltas33 s.w.g.

Asegurar enrollando un trozo de cinta aislante

Comienzo

Tx coil

Final

De la pantalla

De nuevo enrollaremos cinta aislante a todo alrededor.

Tablillas de madera clavadas y de 5 mm de espesor 020290 - 12

Enrollar un trozo de cinta de 20 mm de ancho

alrededor de los 10 mm de circunferencia

Enrollaremos una tela absorbente de 20 mm de anchura alrededor de las

bobinas Tx y Rx.

Comienzo

Rx coil

Tx coil Rx coil

Final

De la pantalla

De nuevo enrollaremos cinta aislante a todo alrededor.

Colocar y asegurar las bobinas Tx y Rx con

cable sobre una base rígida.

Añadir tapa, juntas y silicona a la base, antes de echar resina.

Enrollar un trozo de cinta de 20 mm de ancho

alrededor de los 10 mm de circunferencia.

Figura 5. Guía de construcción del cabezal detector.

Figura 6. Cabezal alternativo ensamblado y hecho de Perspex.

Si realizamos un ajuste de forma errónea,el nivel de señal en las bobinas caerá pri-mero cuando se detecte un objeto de metal,luego pasará por el punto nulo, y entoncesaumentará de nuevo a un nivel donde elzumbador comenzará a sonar. Esto está bienen principio, pero el detector será muyinsensible.

Debemos tomarnos el tiempo que seanecesario para identificar las posicionesóptimas de la bobina. Si es necesario, usa-remos una sierra de madera para un ajustemecánico más fácil y compararemos resul-tados. Una vez que hayamos encontrado elpunto exacto dónde las bobinas necesitancolocarse, marcaremos con un rotulador losagujeros alrededor de ambas bobinas.Estos agujeros se usan para atravesar loscables, y sostener las bobinas hermética-mente a la base del plato. También usare-mos algún cable para sostener los cables ala base del plato.

Emplearemos silicona para sellar losagujeros herméticamente debajo del platoantes de verter la resina (la resina plásticapuede ser muy viscosa, y pega más rápi-damente que muchas colas). Doblaremoscuidadosamente las bobinas al centro delplato hasta que alcancemos el equilibrioexacto en el que no se produce ni silencioni sonido fuerte en el zumbador o auricu-lares, pero sí un pequeño sonido. Unpequeño desajuste a estas alturas no ledebe importar.

También podríamos añadir una pieza gira-toria junto al cabezal de búsqueda que seadjuntará después al brazo del detector demetal. Como árbol podemos emplear una pul-gada (o más) de PVC de la canalización deldesagüe de la cocina.

Ahora estamos listos para mezclar y ver-ter la resina. Usaremos la cantidad correctade catalizador, para que no haya demasiadocalor y se contraiga la resina. Verteremos laresina encima de la tela que rodea las bobi-nas, para empaparla, y seguiremos vertién-dola por lo menos hasta que el fondo enterodel plato se cubra con la resina. El circuitono funcionará correctamente hasta que laresina se haya endurecido, así que no hare-mos ningún ajuste más en esta etapa, y apa-garemos el circuito.

Cuando la resina se haya endurecido,mantendremos el cabezal de búsqueda ale-jado de todo metal y del ordenador, quepuede causar una importante interferenciay encenderlo. Ajustaremos el potenciómetroP2 (ajuste fino) a media escala. Despuésajustaremos P1 hasta que el detector demetal esté en el punto donde se oiga unpequeño sonido, entre el silencio y un zum-bido. Usaremos ambos potenciómetros para

un ajuste más fino. Moveremos unamoneda encima de la cabeza debúsqueda, y el zumbador sonará.

Método de construcción alternativo

Las Figuras 6 y 7 muestran unmétodo de construcción alternativopara el cabezal de búsqueda,basado en el uso de piezas de Pers-pex. Se enrollan las bobinas TX yRX alejadas en una hendidura reali-zada en cada semicírculo de Pers-pex. Usamos otro pedazo de Pers-pex, esta vez de forma cuadrada,para unir los semicírculos, sujetán-dolos a la cañería de PVC, perotodavía falta ajustar los semicírcu-los. Lo último se logra con la ayudade tornillos de nylon. Este montaje,estará acabado y mecánicamenteajustado, cuando se ponga la resinao cola para garantizar la desigual-dad necesaria.

En el uso realDescubriremos que el ajuste deldetector de metal se ve afectado porla mineralización de la tierra en la

que estamos buscando, así como latemperatura y variaciones de ten-sión (por ello los reajustes de P1 y P2son inevitables). Es un precio quehay que pagar por la extrema senci-llez del diseño. Mientras no seaexcesivo, el reajuste será necesariode forma regular.

En el centro del cabezal de bús-queda, el rechazo del circuito alhierro es muy alto, de tal forma queel hierro puede virtualmenteexcluirse. Esto es un don para cual-quiera que esté buscando monedaso metales nobles.

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INTERÉSGENERAL

74 Elektor

Figura 7. Perforando los agujeros en los semicírculos de Perspex.

020383-3(C) ELEKTOR

020383-1 Preamplificador a válvulas (I)

020383-2(C) ELEKTOR


020290-1 Detector de metal por inducción balanceada

(C) ELEKTOR020290-1

020299-1 Generador de Señal de RF con DDS

(C) ELEKTOR020299-1


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Elektor 283 (diciembre 2003)

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