ELECTRONICA - Asociación de Radiotécnicos de Pichincha y Servicio... · Las im genes as...

ELECTRONICA y servicio ELECTRONICA y servicio


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Profr. J. Luis Orozco Cuautle

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por cualquier medio, sea mecánico o electrónico.

No.4, Junio de 1998

Ciencia y novedades tecnológicas................. 6

Perfil tecnológicoEl galvanismo y lasradiocomunciaciones..................................11Felipe Orozco y Leopoldo Parra

Leyes, dispositivos y circuitos

Los micrófonos............................................17Oscar Montoya Figueroa

Qué es y cómo funciona

Videograbadoras modernas....................... 26Leopoldo Parra Reynada

Servicio técnico

Mecanismo de seis discoscon entrada única enreproductores de CD’s................................ 39Leopoldo Parra Reynada

Modernos cinescopios que no requierenanillos de convergencia.............................. 45J. Luis Orozco Cuautle y Leopoldo Parra R.

Cómo localizar fallas en fuentes dealimentación conmutadas...........................53Guillermo Palomares Orozco

Electrónica y computación

Discos duros................................................ 62Leopoldo Parra Reynada

Proyectos y laboratorio

Enconado de bocinas yconstrucción de baffles............................ 72Oscar Montoya Figueroa

Boletín Técnico No.3 (anexo)

ELECTRONICA y servicio ELECTRONICA y servicio5 6

Por razones contrarias a nuestra voluntad, derivadas de actos de mala fe hacia estacasa editorial de parte de la representante de los titulares del nombre “Radio-Gráfica”,esta revista se llamará a partir de este número ELECTRONICA Y SERVICIO. Sinembargo, el enfoque editorial, la periodicidad, el formato y demás característicasseguirán siendo exactamente las mismas; de hecho, los ejecutivos y colaboradoresseguirán siendo las mismas personas, como podrá usted constatar en el directorio.

En ELECTRONICA Y SERVICIO queremos hacer un trabajo serio, respetuoso delos compromisos asumidos con los lectores, anunciantes y distribuidores que nosfavorecen, de ahí que hayamos decidido continuar con este proyecto, pero ya sinrelación alguna con la revista Radio-Gráfica y sus representantes. Cabe señalar quelos suscriptores que en su momento atendimos sin pago alguno hacia nosotros, comoparte del fallido convenio, continuarán recibiendo mes a mes esta publicación hastaque concluyan sus respectivas suscripciones, pues desconocerlos nos parece un actoirresponsable.

Por otra parte, queremos hacer de su conocimiento que los señores Rosario OrozcoMancilla y Carlos Hernández Paz, no tienen ya ninguna relación con esta casaeditorial, debido a los manejos irregulares y faltos de ética que efectuaron duranteel tiempo en que se encargaron de la distribución y publicidad de esta revista. Demanera definitiva, nos desligamos de estas personas y no tenemos ya ningún tratocon ellas; por lo tanto, no asumimos responsabilidad alguna por las consecuenciasde sus actos comerciales, ni reconocemos aquellos que, con dolo, puedan realizaren nombre nuestro.

Por lo demás, nuestros planes editoriales siguen en marcha, siempre procurandohacer un trabajo de difusión técnica que sea de utilidad al público a quien va dirigidoel material de capacitación que producimos. Le recordamos que ComunicaciónDigital es una empresa filial de Centro Japonés de Información Electrónica, compañíaque se ha caracterizado por su seriedad y profesionalismo en sus diversas actividades.

Agradecemos su comprensión y su preferencia.

Lic. Felipe Orozco CuautleDirector Editorial

A NUESTROS LECTORES,ANUNCIANTES YDISTRIBUIDORES

CIENCIA Y NOVEDADESTECNOLOGICAS

CIENCIA Y NOVEDADESTECNOLOGICAS

Figura 1

El videoteléfono es una realidad

Sin duda, los guionistas de películas y series te-levisivas de corte futurista están de acuerdo enalgo: las comunicaciones entre personas no selimitarán a un simple intercambio de voz, sinoque también podrán transmitirse imágenes en

movimiento, de modo que podrán observarsemutuamente los interlocutores.

Gracias a las investigaciones realizadas pormúltiples compañías en todo el mundo, el teléfo-no con imagen es ya una realidad. En Japón, porejemplo, la firma Hitachi ha empezado a comer-cializar un nuevo aparato al que llama “telefovi-sión”, esperando que se difunda rápidamente aotros países.

El sistema completo consta de un aparato demuy reducidas dimensiones, con una pequeñapantalla de cristal líquido cuyo tamaño es de 6pulgadas diagonales, sobre la cual se intercons-truye una minúscula cámara de video (con CCD),que a su vez capta la imagen del usuario (figura1). Dicha imagen, es convertida en una señal di-gital y comprimida mediante una serie de algorit-mos para que ocupe el menor espectro posible,de modo que pueda transmitirse a través de laslíneas convencionales de teléfono (que en reali-dad no están diseñadas para transmitir más quevoz), con una velocidad de 32,000 bits por segun-do, la misma velocidad que utilizan los módemsmás comunes para lograr el enlace entre compu-tadoras personales, ya sea directamente o através de Internet.

Por supuesto que en este ancho de banda tanestrecho difícilmente podría transmitirse unaimagen de muy alta definición, pero los resul-


Cámara fotográfica digital,de la marca Polaroid

Cámara digitalMavica MVC-FD7,de Sony

CámaraPowerShot 600,

de Canon

Figura 2

Figura 3

tados obtenidos son adecuados si consideramoslas limitaciones de las líneas telefónicas. Sinembargo, se espera que en un futuro cercano,cuando las compañías terminen la sustitucióndel tradicional cableado por avanzados sistemasde fibras ópticas, la calidad de la imagen que sepueda transmitir sea muy superior a la que seobtiene actualmente.

Este sistema de comunicación puede ser unaalternativa de otro que está tomando mucho au-ge en el mundo: la videoconferencia a través deInternet, mediante la cual se enlazan dos usua-rios de computadoras de una forma similar a co-mo intercambian los mensajes de correo electró-nico, sólo que enviando audio y video en tiemporeal. Habrá que esperar la difusión de estas nue-vas formas de comunicación, para observar quémodalidad predomina.

¿La desaparición de los rollos de película?

Si usted es aficionado a la fotografía desde hacealgunos años, seguramente habrá advertido losavances en el campo de la óptica y de la electró-nica aplicadas en diversos procesos como el en-foque, el cálculo de exposición, etc.

También, seguramente habrá notado que,hasta hace poco, el único medio de almacena-miento de las tomas fotográficas seguía siendola película de celuloide, en la que se aprovechanlos mismos principios físico-químicos desde quela fotografía fue una realidad, hacia fines del siglopasado: la exposición a la luz del celuloide recu-bierto de un material fotosensible, el reveladode la película y la impresión en papel.

Pues bien, ya existe un sistema que elimina ala película para el soporte de imágenes, y conello los procesos de revelado e impresión: la cá-mara fotográfica digital, que aunque no es desa-rrollo realmente nuevo, ya se ha convertido enuna alternativa muy barata que está desplazandoa las tradicionales cámaras en algunos segmen-tos de la comunicación, como el diseño gráfico,el periodismo, la multimedia interactiva y el In-ternet (figura 2).

Estas cámaras captan la imagen por mediode sensores CCD o CMOS, y convierten la luz

que se refleja en su superficie en distintos nivelesde voltaje, y por medio de un proceso de mues-treo de líneas codifican la imagen en una re-presentación eléctrica. Por supuesto que estemétodo tampoco es nuevo, pues se ha utilizadodesde hace muchos años en las videocámaras,

sustituyendo al tradicional tubo vidicón y susvariantes.

Las imágenes así digitalizadas, en vez de seralmacenadas en un rollo de película, son gra-badas en medios electrónicos o magnéticos, co-mo los bancos de RAM, los disquetes y los discosduros, con la ventaja adicional de que puedenser expedidas de inmediato, simplemente conec-tando la cámara a una computadora o a untelevisor; aunque también pueden ser almacena-das de manera permanente en un soporte ópticocomo el Kodak Photo-CD.

Precisamente porque las imágenes ya se en-cuentra en un formato digital, pueden ser proce-sadas mediante un software de tratamiento gráfi-co, mientras que su salida o impresión final pue-de darse a través de cualquier impresora en color(las de inyección de tinta son las más baratas,aunque existen opciones profesionales).

Una ventaja adicional de este sistema es quelas imágenes pueden ser borradas una vez quese han utilizado, lo que resulta imposible en lapelícula fotográfica.

Con todas estas ventajas, cabría reflexionarsi la película fotográfica esta destinada a desapa-recer. En el escenario previsible nos parece aven-turado afirmar esto, pues la digitalización porCCD tiene aún serios inconvenientes: la bajaresolución con que se capturan las imágenes,comparada con la que se puede obtener pormétodos tradicionales. La otra desventaja tieneque ver con el procedimiento de impresión, quesigue siendo muy costoso y de relativa baja cali-dad. Pero de cualquier manera, nadie puede pre-decir lo que va a pasar con la película de celuloide.

El MiniDisc promete una larga vida

Aunque el DVD ha venido a revolucionar los es-quemas de almacenamiento de audio y video,no parece que vaya a desplazar a otras tecnolo-gías de menor capacidad, como es el caso delMiniDisc, lanzado al mercado por Sony en 1993.Un DVD, en su máxima capacidad, puede grabarmás de 100 veces la información que cabe en unMiniDisc, lo que aparentemente resulta muyatractivo; pero ¿realmente conviene utilizar al

DVD para grabar audio exclusivamente? ¿Noequivale a utilizar un tren para ir de paseo, enlugar de viajar en un auto? Inclusive, aún ni si-quiera se han dado a conocer las especificacio-nes del DVD para audio.

El MiniDisc es una alternativa viable paradesplazar al CD de audio (no nos referimos aotras aplicaciones del CD, como las que tiene enel segmento informático); básicamente, porquesu tamaño es mucho más reducido y porque esregrabable, con las ventajas propias de los sopor-tes digitales (figura 3).

Justamente por estas ventajas, muy apropia-das para la electrónica de consumo, el MiniDiscestá recibiendo un decidido apoyo por parte delos fabricantes. Por ejemplo, la firma japonesaSharp ha introducido varios modelos nuevos dereproductores portátiles de MiniDisc, basándoseen el tradicional diseño del Discman (figura 4).

Otra compañía que está apoyando al MiniDisces Kenwood, cuyos aparatos por mucho tiempohan sido sinónimos de calidad excepcional. Entrealgunos de sus modelos de mesa podemos en-contrar al XM-7MD, que ya se está comerciali-zando en Japón, pero que seguramente prontoestará en nuestros aparadores. Este aparatoposee dos grabadores/reproductores de MiniDiscindependientes, de modo que es posible hacercopias (no directas) de algún disco para llevarlo,por ejemplo, en el automóvil (ya existen los au-toestéreos con lector de MiniDisc incorporado).


Luz

LCD

Cristal

CCD

Para grabar una información, una pantalla LCD expide un patrón de"ceros" y "unos" (1), en forma de puntos claros u oscuros. Dichapantalla se baña con una luz uniforme que se dirige modulada haciael cristal; dentro de éste, un rayo láser plano activa una de sus capasinternas (2), y en dicha capa se almacena el mismo patrón de "ceros"y "unos" que está en la pantalla LCD, grabando una "página" a la vez.

1 2

Luz

LCD

Cristal

CCD

Para leer la información, la pantalla LCD se pone en blanco (1), con loque la luz llega directamente al cristal de almacenamiento. El láserplano activa la capa que se desea leer (2), y la luz modulada llegafinalmente a un panal CCD (3), donde se leen los puntos claros yoscuros y se interpretan los "unos" y "ceros" originalmente grabados.

1 2 3

Figura 4 Figura 5

Figura 6

En sus sistemas de componentes de audio,Sony también está introduciendo sistemas parala grabación y reproducción de MiniDisc. Estopone de manifiesto que dicho medio de almace-namiento promete una larga vida.

Proyectores de video LCD

Hasta hace algunos años, los proyectores de vi-deo estaban basados en un método de tres cines-copios independientes (uno por cada color pri-mario), montados en sendos “cañones ópticos”,por medio de los cuales se podía expedir la ima-

gen hasta una pantalla; de esta forma, se obte-nían magnitudes de imagen realmente impresio-nantes (hasta dos metros diagonalmente). A pe-sar de sus ventajas, estos proyectores necesita-ban un proceso muy complejo de ajuste y calibra-ción, al grado que sólo técnicos expertos podíaninstalar dichos dispositivos.

Como una alternativa de este sistema, los fa-bricantes han desarrollado un nuevo tipo de pro-yectores de video cuyo funcionamiento está ba-sado en el mismo principio utilizado en la pro-yección de diapositivas, con la diferencia de queen vez de una imagen fija, se incluye una peque-ña pantalla LCD donde se expide el video queserá proyectado (figura 5).

Dicho sistema tiene como ventaja de que losajustes necesarios para obtener una pantallagrande y definida son mínimos (los mismos quese utilizaban en proyectores de diapositivas), altiempo que el proyector mismo es mucho máspequeño y portátil (ideal para conferencias y pre-sentaciones). Por todo esto, no dudamos que enpoco tiempo los tradicionales proyectores de trescañones dejen de utilizarse, siendo reempla-zados por los modernos dispositivos LCD.

Nuevo método para almacenamientode datos digitales

Seguramente es de su conocimiento que el me-dio principal de almacenamiento de datos en unacomputadora es el disco duro, dispositivo que

ha evolucionado de manera importante en losúltimos años (ver artículo al respecto en este mis-mo número), pasando de ser pesados dispositi-vos en los que se podía grabar apenas unos cuan-tos megabytes de información, hasta minúsculasunidades capaces de guardar miles de megabytesde datos.

Sin embargo, la evolución de los discos durostal y como se ha manifestado, tiene límites im-puestos por la física, a saber: no es posible fabri-car cabezas de lectura/escritura menores a cier-tas dimensiones; los platos no pueden girar amás de cierta velocidad; la rapidez de transfe-rencia de datos no puede elevarse por encimade un nivel umbral; etc. Por estas limitaciones,cabe esperar que en algún momento futuro laopción del disco duro como medio de almacena-miento masivo alcance un límite.

Como respuesta a tan inquietante perspectiva,en los laboratorios de IBM ya se está trabajandoen una propuesta tecnológica que podría resolverlos problemas de almacenamiento de datos enun futuro inmediato, y al parecer por muchosaños, la cual consiste en grabar datos digitalesen un cristal holográfico por medio de un rayoláser (figura 6).

El método específico aún se mantiene en cier-to secreto, debido a las protecciones de patentesobvias en un desarrollo tan importante; sin em-bargo, ha trascendido que el almacenamiento deinformación se lleva a cabo por medio de un hazde luz que atraviesa una pantalla LCD, y graba oalmacena con una serie de puntos claros u oscu-ros (que a su vez representan “ceros” y “unos”)las capas internas de un cristal holográfico. Parasaber cuál de las capas se debe utilizar para elalmacenamiento, se proyecta un rayo láser planoque excita ópticamente a ciertos elementos den-tro del cristal, forzándolos a cambiar sus propie-dades dependiendo de si reciben luz o no.

Una vez que se ha guardado una “página”completa, simplemente se desplaza muy ligera-mente el láser excitador y se graban en otra capa,pudiendo guardar varios cientos de megabytesen un cristal del tamaño de un terrón de azúcar(de hecho, se calcula que una vez perfeccionadoel método, en el mismo volumen podrán guar-darse varias decenas de gigabytes).

Para conseguir la lectura de los datos, el mis-mo rayo láser excitador selecciona la capa res-pectiva, al tiempo que una luz de menor intensi-dad baña al cristal y la información de los puntosclaros u oscuros es leída por medio de un panalCCD. Como resulta obvio, por este método sepuede escribir y leer una “página” de datos enun instante, lo que teóricamente nos proporcio-naría flujos de información del orden de cientosde megabytes por segundo, suficiente para cubrirlas necesidades informáticas de un futuro cer-cano y posiblemente por varias decenas de añosmás.

Si bien este método aún se encuentra en suetapa experimental, se espera que cuando losdiscos duros comiencen a mostrar sus limitacio-nes, esta tecnología ya esté optimizada para serimplementada en los sistemas de cómputo.

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para CD


EL GALVANISMOY LAS RADIOCOMU-

NICACIONES

La electricidad considerada como “fluido vital”

“Disequé una rana y la preparé en la forma de-bida. Luego, y proponiéndome una cosa distinta,la coloqué encima de una mesa sobre la cual seencontraba una máquina eléctrica. La rana noestaba en contacto con el conductor de la máqui-na y aún se hallaba a bastante distancia de ésta.Uno de mis ayudantes tocó casualmente con lapunta de un escalpelo los nervios crurales delanimal, e inmediatamente los músculos de los ner-vios inferiores se contrajeron como si hubiesensido atacados de violentas convulsiones tetánicas”.Con estas palabras describió Galvani sus experi-mentos sobre “electricidad animal” (en contraposi-ción a la “electricidad natural”, producida por lastomentas), hacia fines del siglo XVIII, una épocaen que los investigadores se hallaban obsesio-nados con los fenómenos eléctricos (figura 1).

Luigi Galvani no se circunscribió a estudiarlos efectos de la electricidad en los nervios ymúsculos de los animales, en los que llegó a con-clusiones desarcertadas; también hizo aportacio-nes a la física, a la biología y a la medicina, suprincipal profesión. De hecho, en su honor seconoce como “galvanismo” al proceso medianteel cual se coloca una delgada capa de un metalsobre otro utilizando cargas eléctricas; y también

El galvanismo no tuvo una influenciadirecta ni inmediata en las

radiocomunicaciones; de hecho, sonacontecimientos separados por casi unsiglo. Sin embargo, podemos decir que

las investigaciones realizadas porGalvani, son un antecedente remoto de

una serie de pasos consecutivos, aun-que desorganizados (así como avanza

la ciencia), que vendrían a desembocaren el desarrollo de la teoría electro-

magnética y, por consiguiente, de lasradiocomunicaciones. Hemos tomadocomo referencia al galvanismo, para

hacer un viaje en la historia deldescubrimiento del electromagne-

tismo, pues nos parece interesante quelas ideas sobre “electricidad animal”,se hayan desarrollado en un contexto

en el que las hipótesis sobreelectricidad y magnetismo estaban a

punto de fusionarse.

EL GALVANISMOY LAS RADIOCOMU-

NICACIONESFelipe Orozco y Leopoldo Parra

se bautizó como “galvanómetro” a undispositivo que se utiliza ampliamente eninstrumentos de medición (aunque ambos fuerondescubiertos mucho después de la muerte deGalvani).

Pero en aquella época, cuando aún no se te-nían bases científicas sobre el origen de las car-gas eléctricas, la posibilidad de contraer las patasde una rana mediante choques de electricidad,estimuló la imaginación de los científicos, mu-chos de los cuales, y sobre todo cuando se in-ventó la pila de Volta (en 1800), hicieron fantás-ticos experimentos de tipo “galvánico”, utilizan-do cadáveres de bueyes, de perros, de ranas yhasta de humanos. Hubo incluso un científicoinglés que, en 1837, creyó haber creado arácni-dos artificiales con una pila de Volta.

Pero no todos estaban de acuerdo con estashipótesis, por ejemplo, Alessandro Volta fue unode los principales detractores de la teoría de la“electricidad animal” de Galvani, proponiendo,por el contrario, que la contracción de los múscu-

los de la rana se debía a la electricidad generadapor el uso de instrumentos de metales distintos(como colocar las patas de la rana en una mesade hierro y tocarla con algún instrumento de co-bre), teoría que a la larga dio origen al desarrollode sus baterías húmedas (figura 2). Sin embargo,en el ambiente científico de la época, se consi-deraba que la electricidad podía ser el fluido vitaldel que dependiera la vida; y estas ideas no sóloeran estimuladas por los experimentos de Gal-vani, sino por los planteamientos de los científi-cos y filósofos de fines del siglo XVIII, que se ha-bían preocupado intensamente por los efectosbiológicos de la electricidad.

Galvani mismo había propuesto que el cerebroera un enorme generador eléctrico, que enviabaimpulsos a través de los nervios hasta el últimomúsculo del cuerpo, consiguiendo así la riquezade movimientos de los seres vivos. Otro investi-gador, llamado Erasmus Darwin (abuelo de Char-les Darwin, el autor de El Origen de las Especies),también había llegado a la conclusión de que losinflujos nerviosos eran de naturaleza eléctrica.

Con estas ideas reinantes, era lógico que algu-nos científicos de la época se preguntaran inclu-so si sería posible “restituir a las carnes muertassu calor vital” a través de estimulaciones eléctri-cas. Y al parecer, esas teorías influyeron a MaryShelley para su célebre novela Frankenstein o elPrometeo Moderno (figura 3).

El estudio de la electricidad

La electricidad comenzó a ser estudiada más for-malmente en el siglo XVIII, aunque desde losgriegos ya habían observaciones al respecto; porejemplo, se dice que el filósofo Tales de Mileto(que vivió aproximadamente en el año 550 A.C.)descubrió que frotando un trozo de ámbar conuna piel, éste obtenía la propiedad de atraer ob-jetos ligeros (una manifestación de la electricidadestática); también a él se le atribuye el primerensayo describiendo las propiedades de la “mag-netita”, óxido de hierro con propiedades magné-ticas que se encuentra en forma natural (la fa-mosa “piedra imán”).

A pesar de ello, debido al escaso interés quesuscitaba en los griegos encontrar aplicacionesprácticas a sus especulaciones filosóficas, esos

Figura 1

Imágenes antiguas deLuigi Galvani de suexperimento con la rana.

Figura 2

Imágenes antiguas delConde Alessandro Volta y

de sus experimetos con laspilas húmedas.


conocimientos cayeron en el olvido por másde mil años; y no fue sino hasta el siglo XVIcuando se retomaron las investigaciones en elárea del magnetismo (hablaremos de ello másadelante).

Aunque en el siglo XVI el científico inglés Wi-lliam Gilbert “redescubrió” el experimento de Ta-les de Mileto, y encontró que el ámbar no era elúnico material que podía “cargarse” eléctrica-mente, las investigaciones sobre la electricidadestática iniciaron formalmente con el químicofrancés Charles-Francis de Cisternay du Fay,quien en 1733 descubrió que al frotar dos varillasde ámbar con una tela, y acercarlas una a la otra,éstas se repelían mutuamente, y lo mismo suce-día con dos varillas de vidrio cargadas eléctrica-mente. También observó que, al acercar una vari-lla de vidrio a un trozo de ámbar, ambos mate-riales se atraían, lo que evidenciaba que la elec-tricidad se podía presentar en dos formas; conel tiempo, estas observaciones serían la base deldescubrimiento de las cargas eléctricas “posi-tivas” y “negativas”.

Un nuevo impulso a estas investigaciones lodio, en 1745, “la Botella de Leyden” en la Univer-sidad de Leyden (de ahí su nombre), en Alema-nia. En este dispositivo, se almacenaba una cargaeléctrica mediante pequeños trozos de láminasmetálicas, colocadas dentro de una botella devidrio recubierta interna y externamente por del-gadas capas metálicas. Del tapón de la botella

sobresalía una varilla con una esfera en su extre-mo, y precisamente en esa “terminal” se aplica-ban cargas eléctricas que la botella podíaalmacenar por largo tiempo.

Ya en 1708, el investigador británico WilliamWall había propuesto que los rayos que normal-mente vemos durante una tormenta en realidaderan enormes descargas eléctricas; esta afirma-ción (junto con los experimentos de chispas eléc-tricas obtenidos con la botella de Leyden) animóal científico estadounidense Benjamín Franklina realizar su famoso experimento de la cometaen 1752, con el que comprobó la naturaleza eléc-trica del rayo y desarrolló los pararrayos.

Hubo también algunos experimentos conelectricidad estática, como los del científico fran-cés Charles-Augustin de Coulomb, relacionadoscon las fuerzas que las cargas eléctricas podíangenerar; pero no fue sino hasta el invento de lapila de Volta, y el consecuente estudio de la elec-tricidad dinámica, cuando los investigadores em-pezaron a estructurar una base teórica y experi-mental más acabada y verificable en la práctica.

Electricidad y magnetismo

En aquella época, se sopechaba ya que la electri-cidad y el magnetismo eran aspectos diferentesdel mismo fenómeno. El mismo doctor ErasmusDarwin, antes de los experimentos de Galvani yVolta, había formulado hipótesis sobre los“éteres” eléctrico y magnético; otros investigado-res pensaban que el “fluido vital” tenía que vercon fluidos calórico, magnético y eléctrico; etc.

Mas la línea de investigaciones que finalmentepermitiría comprobar la íntima relación entreelectricidad y magnetismo, fue la de Coulomb,con sus experimentos de medición de la fuerzaejercida por las cargas eléctricas y magnéticas,en los que quedó claro que ambas fuerzas, aun-que semejantes en algunas de sus manifesta-ciones, eran distintas: la electricidad se comportacomo un flujo de “cargas” positivas o negativas,y éstas pueden manifestarse independientemen-te; en tanto, el magnetismo siempre se manifies-ta como un dipolo norte-sur, siendo imposibleencontrar un imán que sólo tenga un polo norte,y viceversa (más adelante volveremos a referir-nos a los experimentos de Coulumb).

Figura 3

La idea de que la criatura del doctor Víctor Frankestein recibió elimpulso vital de cargas eléctricas, ha predominado en lacinematografía.

Pero el magnetismo tampoco era un fenóme-no que no hubiera sido estudiado. Ya menciona-mos que desde los griegos se había reflexionadoal respecto. Se sabe también que en el siglo XII,los europeos utilizaban la brújula (supuestamen-te importada de China por comerciantes árabes)para la navegación; sin embargo, durante siglosse pensó que las brújulas tenían algo de mágico,y hasta que poseían una especie de alma propia.

Las observaciones precientíficas del magne-tismo, terminan y alcanzan su punto culminantecon William Gilbert, a quien se considera elverdadero fundador de la ciencia del magnetis-mo, pues hizo hincapié en el método experimen-tal. De hecho, Gilbert era un gran experimen-talista que llegó a tratar de encuadrar sus teoríasen el sistema planetario de Copérnico. Incluso,dos de sus grandes deducciones fueron laspropiedades de atracción de polos opuestos, yque la Tierra se comporta como si estuviera atra-vesada por un imán de polo a polo (figura 4).

A fines del siglo XVIII, el máximo represen-tante de las teorías magnéticas fue Coulomb,quien realizó experimentos determinantes conun dispositivo llamado “balanza de torsión”, de-mostrando la magnitud de la fuerza de atraccióny repulsión tanto de los campos magnéticos co-mo de las cargas eléctricas. Fue él quien logróestablecer de manera experimental la distinciónentre cargas eléctricas y magnéticas, dado queestas últimas nunca aparecían desligadas, sinoen pares de polos magnéticos.

Coulomb fue uno de los investigadores quelograron superar las consideraciones de los fenó-menos eléctricos y magnéticos como “fluidos”.Por entonces, predominaba la idea de que prácti-camente todos los fenómentos estaban relacio-

nado con unos fluidos muy particulares, comoel “calórico”, cuya transferencia explicaba elcalentamiento y enfriamiento de los cuerpos; el“eter”, que explicaba algunos fenómenos astro-nómicos, etc. Y justamente, los fenómenos eléc-tricos y magnéticos se habían tratado de explicarpor la existencia de un “fluido eléctrico” y de uno“fluido magnético”, pero los experimentos deCoulomb echaron por tierra esas especulaciones.

De hecho, las observaciones de Coulomb,conjuntamente con las de Faraday hacia princi-pios del siglo XIX, sentaron la base que permitióla síntesis analítica de los fenómenos electro-magnéticos. Y fue así como, poco a poco, loscientíficos dejaron de hablar de fluidos o deacciones a distancia, para hablar de campos.

Oersted, Ampère y Faraday

El invento de la pila voltaica fue un hecho deter-minante para las investigaciones sobre los fenó-menos eléctricos. En 1819, el físico danés HansChristian Oersted, al investigar sobre la relaciónentre la corriente eléctrica y una aguja mag-nética, por accidente notó que la aguja se movíacuando circulaba corriente por un alambrecolocado de manera paralela. Oerested concluyóque la corriente circulando por el conductor influíade alguna forma con la aguja magnetizada, aunqueno pudo precisar exactamente la naturaleza dedicha interacción (figura 5).

Años más tarde, André Marie Ampère descu-brió que al colocar dos conductores paralelos yhacer circular una corriente por ellos, de modoque la corriente viajara en la misma direcciónen ambos, los alambres se atraían entre sí; y porel contrario, cuando las corrientes circulaban ensentidos opuestos, los cables se repelían. Ampèrededujo que alrededor de los cables se formabaun pequeño campo magnético que dependía dela dirección de la corriente, y que eso explicabala atracción y repulsión de los alambres.

Con base en estas hipótesis, Ampère descu-brió además que al hacer circular una corrienteeléctrica a través de un embobinado, en los ex-tremos del mismo aparecía un campo magnéticoidéntico al producido por un imán. Esta fue laprimera comprobación experimental de la estre-Figura 4

N

S

Polo norte magnéticoPolo sur geográfico

Polo norte geográfico


cha relación que hay entre los fenómenoseléc-tricos y magnéticos, y la piedra de arranquede las experimentaciones modernas sobre elec-tricidad (figura 6). Por cierto, fue Ampère quieninventó el galvanómetro, dispositivo de mediciónque se sigue utilizando en nuestros días.

Posteriormente, en 1831, Michael Faraday,descubrió y observó físicamente la inducciónelectromagnética (figura 7). Primeramente, Fara-day colocó limaduras de hierro en una hoja depapel, colocó debajo de ella un imán y golpeó li-geramente la hoja para que las limaduras reac-cionaran a la fuerza del imán; con este sencilloexperimento, Faraday descubrió que la influenciade los imanes se manifestaba en forma de “líneasde fuerza”, mismas que forman un “campo mag-nético” que va desde un polo del imán hasta elotro (figura 8).

Se sentaron así las bases para sepultar defini-tivamente las explicaciones sobre las fuerzas degravedad, eléctricas y magnéticas basadas en laexistencia de fluidos o éteres. Fue Faraday quienestableció claramente que las sustancias magné-ticas interactúan unas con otras mediante “líneasde fuerza”, y no mediante “acciones a distancia”,

Figura 5 Figura 6TierraImánSolenoide

N

S

como suponían quienes defendían las teorías delos fluidos.

Cabe mencionar que las aportaciones de Fara-day van más alla de estas observaciones. A éldebemos el descubrimiento del transformador yde la inducción de voltaje en una espira ante uncampo magnético en movimiento (figura 9), loque daría origen a las dinamos generadoras quese utilizan hasta nuestros días para la producciónde energía eléctrica.

Maxwell y Hertz

Las ideas de Faraday fueron traducidas al len-guaje matemático por James Clerk Maxwell, enun tratado publicado en 1873. Este genio logróformular definitivamente las bases del electro-magnetismo a través, precisamente, de las llama-das ecuaciones de Maxwell, logrando demostrarla existencia de ondas electromagnéticas y queéstas se propagan a la velocidad de la luz (dehecho, la luz es una onda electromagnética deuna frecuencia muy particular).

Figura 7

Michael Faraday

Figura 8

Polo surPolo norte

Líneas de fuerza

Polo surPolo sur

Líneas de fuerza

Hans ChristianOersted

Figura 11

Figura 9 Figura 10

Hernrich Hertz

Tres años más tarde, el concepto de onda elec-tromagnética introducido por Maxwell en 1864fue confirmado experimentalmente por el físicosueco Heinrich Hertz, quien además de demos-trar que la electricidad puede transmitirse en for-ma de ondas electromagnéticas, estudió muchasmás de sus propiedades (figura 10).

El experimento de Hertz consistió en colocarun generador de chispas en el centro de una ha-bitación, el cual periódicamente generaba undestello eléctrico entre sus terminales. Junto adicho generador, Hertz sostenía un aro metálicocon una ligera discontinuidad, de tal manera queal experimentar a diferentas distancias con res-pecto a ese inductor, descubrió que existían cier-tas zonas en las que al producirse una chispa,en la discontinuidad del aro metálico aparecíauna chispa de menor intensidad, seguramenteinducida en el aro por la onda electromagnéticaproducida por la chispa original (figura 11). Estosexperimentos inspiraron a Guillermo Marconi pa-ra el desarrollo del telégrafo sin cables y de laradio, como veremos en otro artículo.

Qué es una onda electromagnética

Al desplazarse en el vacío, una carga eléctricalleva asociados un campo eléctrico y otro magné-tico, interdependientes y con líneas de fuerzaperpendiculares entre sí, de modo que se reali-mentan positivamente y una genera a la otra deforma indefinida. Como resultado, una vez quese genera una onda electromagnética, ésta pue-da viajar por miles de años siempre que no en-cuentre obstáculos (es por ello que los astróno-mos pueden observar galaxias ubicadas a milesde millones de años-luz de la Tierra). Justamente,esa propiedad de las ondas electromagnéticasse aprovecha para las radiocomunicaciones.

Las radiocomunicaciones

Hemos hecho este pequeño viaje por la historia,solamente para despertar su interés por los fenó-menos electromagnéticos, que son, como hemosinsistido, la base de las modernas radiocomuni-caciones. En efecto, gracias al descubrimientode la modulación (en amplitud, frecuencia o fase)el hombre pudo disponer de un amplio espectroelectromagnético para las comunicaciones devoz, datos, imágenes, etc.

Estas modulaciones se basan en las tres pro-piedades fundamentales de toda onda senoidal:su amplitud, su frecuencia y su fase. Combinandolas modulaciones, es posible generar señalessencillas como las de la radio AM, o complejas co-mo las de la televisión, todas compartiendo el espa-cio que nos rodea y sin interferirse una con otra.

¿Y qué hizo Galvani por las radiocomunicacio-nes? Experimentar y curiosear, no conformarsecon los saberes establecidos, plantear conclusio-nes para ser continuadas o refutadas. Su influen-cia no puede apreciarse directamente, como nopuede observarse a simple vista la sal en un gui-so, pero ahí está; la podemos pericibir con el sen-tido del gusto.

Bobina Imán

Aparato de medida

La bobina deinducción producealto voltaje

Ondasde radio

Chispaeléctrica

Chispas máspequeñas

El reflector enfocalas ondas de radio

El alambrecapta las ondas


LOSMICROFONOS

LOSMICROFONOS

Oscar Montoya Figueroa

Los micrófonos, esenciales en lascomunicaciones y en el registro

de sonidos, fueron el primerelemento capaz de convertir unaseñal externa en un equivalente

eléctrico, convirtiéndose en elprimer transductor conocido.

Desde que fue inventado, a finesdel siglo XIX, los micrófonos hanevolucionado de acuerdo con lasnuevas necesidades tecnológicas

de la industria musical y de lascomunicaciones, pero sus

fundamentos no se hanmodificado de forma sensible.

Precisamente, en este artículo,haremos una explicación mínimade los principios de operación de

tales dispositivos.

LEYES, Dispositivos y circuitos

¿Qué es un micrófono?

El primer paso en la amplificación, grabación otransmisión de los sonidos, es la conversión delas ondas sonoras en señales eléctricas para serprocesadas mediante circuitos electrónicos. Eldispositivo encargado de este paso, es un trans-ductor electroacústico llamado “micrófono” (fi-gura 1).

Como resulta obvio, la importancia del micró-fono no sólo depende de la función que juegacomo enlace entre las fuentes sonoras y los equi-pos de audio, sino también de factores como lafidelidad con que transforma los sonidos, el ran-go dinámico, la correcta respuesta a todas lasfrecuencias audibles, la mínima distorsión, etc.

El tipo de micrófono más sencillo y primitivoes el de carbón, utilizado fundamentalmente enlos aparatos telefónicos. Otros tipos de micró-fonos son: de condensador, de cinta, de bobinamóvil, piezoeléctrico, etc.

Teléfonos y micrófonos

Mientras continuaba experimentando con el telé-grafo múltiple, Alexander Graham Bell (1847-

1922) sentó las bases para la creación y opera-ción del teléfono. Apoyado por su colaboradorThomas Watson, completó con éxito su primerdiseño funcional; y aunque su principal objetivoera construir un dispositivo de comunicación oralpor cable -el teléfono-, primero tuvo que inventarde manera implícita el micrófono; por eso se leconsidera el inventor de este dispositivo (figura 2).

Como ya se mencionó, este primer micrófonoestaba basado en el uso de partículas de carbón

para la transformación de una señal sonora enuna señal eléctrica, y de hecho es un dispositivoque sigue utilizándose en la comunicación te-lefónica (figura 3).

Durante los primeros años de la radio, los mi-crófonos fueron un elemento esencial. Al prin-cipio eran dispositivos voluminosos y de mínimafidelidad, pero debido a su papel fundamentalcomenzaron a ser ampliamente utilizados y, porconsiguiente, perfeccionados.

El transductor

Una particularidad muy importante de la energía,es que mediante un transductor puede ser trans-formada en otra forma de energía. Por ejemplo,haciendo uso de un dinamo, la energía mecánica(movimiento) de una bicicleta se transforma enenergía eléctrica (corriente); a su vez, ésta estransformada en energía luminosa mediante unalámpara incandescente (figura 4). Y de esta ma-nera podemos descubrir una gran cantidad deprocesos en los que la energía se transforma deun tipo en otro.

Un transductor, puede definirse como un dis-positivo capaz de tomar en un extremo algunavariable física (temperatura, velocidad, presión,luminosidad, ondas sonoras, etc.) y expedir ensu salida una señal eléctrica que refleje fielmenteel comportamiento de dicha variable; entonces,tenemos que un micrófono, una celda solar, unafotoresistencia, un termopar, etc., son todos ellostransductores.

Ahora pensemos en un micrófono como untransductor capaz de transformar la energía so-nora en energía eléctrica; o dicho de otra forma,el sonido se convierte en señales eléctricas quesiguen las variaciones de intensidad de las ondasde sonido. Para comprobar esto, puede hacer unexperimento que consiste en colocar en serie unmicrófono telefónico de carbón (figura 5), un focode 1.5 volts y una pila del mismo voltaje (figura6). Al conectar el circuito, observará que el focoenciende con una cierta intensidad luminosa; pe-ro al hablar por el micrófono, se producen ligerasvariaciones en la intensidad de luz del foco.

La calidad del sonido que se reproduce, asícomo otras prestaciones propias de los micrófo-

Primer teléfono comercial(1877) de AlexanderGraham Bell

Figura 1

Figura 2

Sonido

Micrófono

SonidoSeñaleseléctricas

Un micrófono es un dispositivo transductor que convierte elsonido en señales eléctricas


nos, dependen en cierta forma del tipo de trans-ductor utilizado.

Tipos de micrófonos

Existen diferentes medios por los cuales un mi-crófono puede transformar la energía sonora enenergía eléctrica; es decir, los micrófonos pueden

utilizar diferentes tipos de transductores. Segúnel tipo de transductor utilizado, los micrófonosse clasifican en pasivos y activos; para los prime-ros se requiere una fuente de voltaje externo, afin de generar la señal electrónica; por su parte,los activos son capaces de generar una señalelectrónica, aun cuando no estén conectados aninguna fuente de voltaje.

Micrófono de carbónEste tipo de micrófono pasivo, como el que seutiliza en los receptores telefónicos caseros, con-siste en una cápsula cerrada de carbón, como laque mostramos en la figura 5. En cada extremo

de ésta, hay un electrodo, uno fijo y otro que ac-túa como diafragma (figura 7).

Como el carbón posee una resistencia intrín-seca, a través de él puede circular una corrienteapreciable; sin embargo, cuando se trata depequeños gránulos colocados ordenadamente,el punto de contacto entre esferas es relativa-mente pequeño, por lo que la corriente tiene me-nos espacio para circular, presentando la masade gránulos una resistencia relativamente ele-vada (figura 8).

Cuando una onda sonora llega hasta el dia-fragma, la presión del aire empuja los gránulos,

compactándolos e incrementando el área decontacto entre ellos, lo que facilita la circulaciónde la corriente y disminuye la resistencia que pre-senta la cápsula. En consecuencia, el micrófonode carbón produce variaciones en la circulaciónde la corriente que circula por su interior, y deesta manera, modula a una señal eléctrica queposteriormente es amplificada.

Insistimos en el hecho de que, para que unmicrófono de carbón funcione, siempre será ne-cesario que se le conecte una fuente de voltaje;la razón es que ésta permite generar variacionesde corriente eléctrica en el circuito, con la mismaforma de onda de la onda de sonido original.

Micrófono de capacitorEste micrófono pasivo se construye con dos pla-cas metálicas conductoras cuya área es muy pe-queña (0.5 cm aproximadamente). En tanto unade estas placas se mantiene fija y mediante unconductor eléctrico actúa como si fuese placade condensador, la otra -que se encuentra muycerca y es metálica- tiene cierta libertad de movi-miento. Cuando las ondas de sonido perturbana la placa móvil, ésta se separa ligeramente dela placa fija; a su vez, esta variación produce uncambio en la capacitancia del sistema.

En otras palabras, el micrófono de capacitorcambia su valor de capacitancia en términos dela intensidad de la onda de sonido que recibe(figura 9). Se le considera de tipo pasivo, puesto

RECEPTORMICROFONO

Las ondas sonoras producidas por la voz delinterlocutor, hacen vibrar en el micrófono un delgado diafragma metálico, el cual a su vez presiona a los gránulos de carbón, convariaciones y pausas, según la intensidad de la emisión.

Cada teléfonoabonado se conecta

a la central localmediante un par dealambres, y a su vezésta se conecta a una central generalpor medio de una

red de cables.

En el otro extremo, las señalesllegan a un electroimán que se

ubica de manera contigua aldiafragma, atrayéndolo y

repeliéndolo según la corrientefluctuante, con lo que se

producen vibraciones que a suvez generan las ondas sonoras

que escucha el otro interlocutor.

Señal eléctrica

Ondas sonorasemitidas

DiafragmaGránulosde carbón

Diafragma

CENTRALTELEFONICA

Señal eléctrica

Ondas sonorasrecibidas

Electroimán

Principios de operación del teléfonoFigura 3

Química

Mecánica

Eléctrica

Luminosa

En este ejemplo, la energía sufre diferentes transformaciones.

Figura 4 Figura 5

Aspecto físico de unmicrófono de carbónusado en un teléfonoconvencional

Figura 6

Vcc

R I

Señal de salida

I

El sonido impulsa al diafragma

Micrófono de carbón

Diafragma

Placa metálicabase

Cápsula con gránulos de carbón

El micrófono de carbón varía su resistencia interna cuandolas ondas de sonido inciden en él.

Figura 7 Figura 8

+ -I1 + -I2 > I1

Gránulos libres Gránulos comprimidos

Si los gránulos en el interior del micrófono de carbón están libres, sus puntos de contacto son mínimos, lo que se traduce en una resistencia elevada.

A

A

B

B

Al comprimir los gránulos, el área de contacto aumenta, lo quereduce la resistencia y permite mayor circulación de corriente.

Al hablar por el micrófono, se producen variaciones en la intensidad luminosa del foco.


que para funcionar requiere que las placas esténpolarizadas con una fuente de corriente directaconstante; esta variación de la capacidad esaprovechada por un circuito electrónico amplifi-cador, para finalmente formar la señal de salida.

Cabe mencionar que a los micrófonos de ca-pacitor se les conoce con el nombre de electrect(figura 10), que son de tamaño pequeño y amplia-mente utilizados en grabadoras portátiles, radio-espías, micrófonos para computadora, etc.

Micrófono de bobina móvilEste micrófono activo es uno de los que más seutilizan. Básicamente, consiste en una bobinamontada sobre una pieza de plástico muy ligeroque sirve como diafragma; éste, que por ciertose localiza sobre un imán permanente, le con-fiere a la bobina capacidad de movimiento. A fi-nal de cuentas, el arreglo queda como una bobi-na móvil en cuyo centro se encuentra un imánpermanente.

El imán tiene la función de generar un campomagnético estático, cuando las ondas sonorasllegan al diafragma; luego éste sigue las variacio-nes de la onda de sonido, con movimientos haciaadelante y hacia atrás de aquél. Así es como seinduce en la bobina móvil una corriente eléctrica,misma que es proporcional en forma e intensidada la señal de la onda de sonido que la generó(figura 11).

Por sus propiedades, este tipo de micrófonosse utiliza en ambientes profesionales, donde unabuena respuesta en todo el espectro audible (de20 a 20,000 Hz) resulta indispensable; sin em-bargo, y gracias a su relativa facilidad de cons-trucción, es muy común encontrarlos en diversasaplicaciones que van desde los llamados micró-fonos “de juguete” que usan los niños, hasta losmás avanzados estudios de grabación (figura 12).

Micrófono de cristalEn este tipo de micrófonos activos, se aprovechala propiedad piezoeléctrica de algunos cristales;

dicha característica consiste en generar unadiferencia de potencial entre las caras del cristal,cuando éste sufre alguna deformación a causade la acción de una fuerza externa (figura 13).

En los micrófonos de cristal, una oblea dematerial piezoeléctrico va colocada entre dosplacas metálicas. Una de éstas es fija, y la quetiene una pequeña libertad de movimiento seencuentra unida a una pieza plástica muy ligeraque actúa como diafragma. Cuando una ondade sonido llega al diafragma, se genera sobre lasuperficie de éste una presión variable; aplicadaal cristal, esta fuerza variable genera unadiferencia de potencial que varía en la mismaintensidad que la onda de sonido original; final-mente, este voltaje variable es recogido mediantelos contactos metálicos que soportan al cristal(figura 14).

Este tipo de micrófonos tiene un rango muyamplio de aplicaciones, aunque debido a su prin-cipio de operación tan particular, se utiliza comodispositivos ocultos para auditorios, o comomicrófonos espías, etc.

Características de los micrófonos

Si bien todos los micrófonos reciben la señal deondas sonoras del espectro audible (que va de

los 20 a los 20,000 Hertz), sólo algunos tienen lacapacidad de responder al rango completo delmismo. Generalmente, esto se debe a las defi-ciencias mecánicas y a la calidad de los materia-les utilizados.

Entre mayor sea el rango de frecuencia deoperación de un micrófono, éste será considera-do de mejor calidad.

SensibilidadLa sensibilidad de un micrófono, se refiere a lacapacidad de éste para captar los sonidos de me-nor intensidad posible. Entre más sensible sea,de mayor calidad se le considerará. La sensibi-lidad se mide en decibeles; en micrófonos profe-sionales, por ejemplo, un nivel de aproximada-mente -60 dB se considera adecuado, y entre ma-yor sea el número negativo implicará un micrófo-no más sensible.

Figura 9

Vcc

R1Ondassonoras

Placasmetálicas

El micrófono de capacitor o electret, cambia su valor de capacitanciasegún sean las ondas de sonido.

Micrófono de capacitor

Señal de salida

Figura 10

El reducido tamaño de losmicrófonos electret, permiteutilizarlos en aplicacionescomo la que se muestra enesta imagen.

Sonido

Micrófonos de bobina móvil

Bobinamóvil

Imán

Diafragma

Señales de salida

En un micrófono de bobinamóvil, el desplazamiento del diafragma produce unaseñal de salida proporcionalal sonido.

Figura 11

Figura 12Micrófonos de bobina movil

Figura 13

En el micrófono de cristal, la presión que ejercen las ondas sonorassobre el diafragma produce variaciones de voltaje a la salida

Micrófono piezoeléctrico

Cristal piezoeléctrico

Diafragma

Figura 14

Electrodode entrada

Electrodode salida

Bloque de cristalpiezoeléctrico

Vibración mecánicatransmitida

21 22

ELECTRONICA y servicio ELECTRONICA y servicio23

Como en algunas aplicaciones la sensibilidadpasa a un segundo plano, en el mercado pode-mos encontrar una amplia variedad de micrófo-nos con diferentes características a elegir.

DireccionalidadPara ciertas ocasiones y propósitos, esta es unacaracterística muy importante de los micrófonos.Se considera como “direccionalidad” al espacioy dirección en que el micrófono puede ofreceruna buena recepción de los sonidos. Para todafuente de sonido que se encuentre fuera de estazona, no se asegura la generación de una señaleléctrica fiel y reproducible.

De acuerdo con su direccionalidad o área dealcance, los micrófonos se clasifican básicamen-te en unidireccionales y omnidireccionales. Paralos primeros, se tiene un patrón receptivo comoel que se muestra en la figura 15A. Tal como pue-de observarse, es muy estrecha la banda de espa-cio en la que el micrófono tiene buena recepción;todas las fuentes de sonido que estén fuera deella, prácticamente no causarán efecto sobre laseñal final obtenida como salida. Este tipo demicrófonos se utiliza por ejemplo en estudios degrabación (micrófonos de monitoreo, etc.)

En el caso de los micrófonos omnidirecciona-les, como su nombre lo indica, existe un patrónde captación espacial muy amplio y parecido auna burbuja alrededor de ellos. Esto significa quetodas las fuentes de sonido pueden ser captadas

por el micrófono, con excepción de aquellas quese encuentren muy lejos (figura 15B).

ImpedanciaSe define como “impedancia” a la resistencia queun dispositivo presenta al paso de la corrientealterna. En promedio, podemos hablar de mi-crófonos con impedancias de 300 ohms comovalor característico. Este aspecto resulta de fun-damental importancia en el diseño de los amplifi-cadores que se encargan de recoger la señal pro-ducida por el micrófono, ya que un acoplamientode impedancias incorrecto puede disminuir con-siderablemente la calidad de la señal de audioobtenida incluso del mejor micrófono.

Inmunidad al ruidoEs la capacidad de un micrófono, para no serperturbado por agentes externos que induzcande alguna manera un cierto tipo de sonido nodeseado; por ejemplo, los golpes, las vibraciones,el aire, etc. Este parámetro también se mide endecibeles, y se considera un valor adecuado entre50 y 70 dB de relación señal-ruido (signal/noiseratio).

Consideraciones finales

Existen diversos métodos para convertir una se-ñal de audio en señal eléctrica, cada uno consus ventajas y desventajas con respecto de losotros. Por ello, es importante una evaluacióncuidadosa de los objetivos que se desea alcanzaren una grabación, a fin de seleccionar el mi-crófono adecuado. De hecho, tan importante eseste aspecto que existe una profesión especia-lizada en estos temas: la ingeniería acústica, muysolicitada tanto por estudios de grabación comopor cantantes.

En suma, salvo que se trate de un pasatiempoo una actividad poco formal, en la elección deun micrófono tiene que considerar dónde y paraqué va a utilizarlo. El que se requiere para tra-bajar en un estadio de fútbol, no es apropiadopara un auditorio o sitios cerrados. Si a los micró-fonos pudiéramos considerarlos como extensiónde nuestros oídos y garganta, habría que ocupar-se también de sus condiciones.

Zona de recepción Zona de

recepción

Micrófono

Micrófono

Unidireccional

Omnidireccional

Figura 15


VIDEOGRABADORASMODERNAS

VIDEOGRABADORASMODERNAS

Leopoldo Parra Reynada

En este artículo vamos a dar unaexplicación general de los

principios de operación de lasvideograbadoras domésticas,

enfatizando los aspectosfuncionales más relevantes de estos

sistemas electrónico-mecánicos.También comentaremos algunas

prestaciones que ya se incluyen demanera común en dichos aparatos,

pero que en su momentorepresentaron un logro

tecnológico. En la elaboración delpresente artículo, se ha pensado enestudiantes que requieren un texto-

resumen que facilite lacomprensión general del tema;

aunque el técnico especializado,puede consultarlo para puntualizar

sus conocimientos al respecto.

Qué es un videograbadora

Una videograbadora es una máquina electróni-co-mecánica diseñada para reproducir y grabarseñales de video compuesto en cinta magnética.

En términos generales, los procesos que sellevan a cabo para la lectura de la informacióngrabada en cinta son (figura 1): recuperación dela información previamente grabada; separaciónde las bandas correspondientes a luminancia ycolor; manejo de la señal de luminancia y de-modulación, para obtener nuevamente la señalde blanco y negro; manejo de la señal de cromapara elevar su frecuencia al estándar de 3.58MHz; mezcla de ambas señales y expedición delas mismas, ya sea directamente por las termi-nales de video o a través del modulador de RFhacia el televisor.

Y al contrario, los procesos que se efectúanpara grabar las señales de video compuesto son:sintonía de la señal de TV, demodulación y ob-tención de las señales de luminancia y croma,manejos individuales a cada una de ellas, mezclade ambas señales debidamente procesadas ygrabación en la cinta magnética.

Por supuesto que en ambos procesos hay queconsiderar la grabación y reproducción del audiorespectivo.


Nota histórica

Ya mencionamos en un artículo de esta publica-ción (ver Del Fonógrafo al Disco Versátil Digital,No. 3), que los conceptos de la grabación magné-tica datan de finales del siglo pasado, y que fue-ron descritos en forma teórica por Oberlin Smithen 1888. Unos años más tarde, en 1898, el inven-tor danés Valdemar Poulsen patentaría el primergrabador magnético de sonidos.

Los primeros aparatos utilizaban como mediode almacenamiento un alambre de acero, aun-que posteriormente se experimentó con el usode una cinta metálica y luego de celulosa, dandoorigen en 1936 al magnetófono, el cual sentó labase de toda una generación de medios basadosen cinta (las populares grabadoras de carreteabierto). Pero, sin duda, el factor que marcó eldespegue de las cintas magnéticas como mediopopular de distribución y almacenamiento deaudio, fue el desarrollo del cassette (introducidopor Philips en 1964), pues gracias a este disposi-tivo el usuario no tenía que enhebrar la cinta ma-nualmente (como sucedía con los carretes), niésta quedaba sujeta a los maltratos propios delambiente.

En el campo del video, también se hicierondiversos experimentos para la grabación de pro-gramas de TV en cinta magnética; sin embargo,por distintas dificultades tecnológicas y por suelevado costo, durante mucho tiempo estos apa-ratos estuvieron dedicados exclusivamente agrandes corporaciones teledifusoras. Fue hastamediados de los 70’s, cuando dos compañías pre-sentaron con pocos meses de diferencia, un parde sistemas que reunían las prestaciones y el

precio adecuados para llevar a la videograbacióna niveles de consumo masivo: el formato Beta-max de Sony y el VHS de JVC (éste es el que pre-valecería, desplazando definitivamente al Beta-max, que fue el primero en salir al mercado).

Las bases teóricas y tecnológicas de estosformatos, permitieron el diseño de nuevos siste-mas como los discos láser de video, el formatode 8 mm, los formatos de alta resolución (S-VHS,ED-Beta y Hi-8) y, a últimas fechas, al desarrollodel DVD o el nuevo formato en cinta DVC (verCámaras de Video Digital para Consumidor, No.3); sin embargo, aun en la actualidad más del90% de los equipos de grabación y reproducciónde video que se venden mundialmente siguensiendo VHS. Es por ello que el presente artículoestará basado en máquinas de este tipo.

La grabación magnética

Desde hace muchos años se descubrieron laspropiedades electromagnéticas de ciertos mate-riales (se atribuye a los griegos el descubrimientode la electricidad estática y de los primeros ima-nes naturales); sin embargo, es hasta el siglo XIX,cuando el físico inglés, Michael Faraday descu-brió la estrecha relación que existe entre la elec-tricidad y el magnetismo.

Faraday descubrió que cuando se hace circu-lar una corriente eléctrica a través de las espirasde una bobina de alambre, en su núcleo se formaun campo magnético cuya intensidad es propor-cional a la corriente aplicada (figura 2A). Tam-bién descubrió que si en una bobina se introduceun imán en constante movimiento (aplicando asíun campo magnético variable), el campo induce

en las espiras de la bobina un voltaje, es decir,en su salida se obtiene una señal eléctrica pro-porcional a la variación del campo magnéticoen su interior (figura 2B).

Por otra parte, existen materiales que tienenla propiedad de almacenar campos magnéticospor tiempo indefinido; es decir, si se aplica uncampo magnético en dichos materiales, éstosquedan imantados en proporción a la intensidaddel campo aplicado. Precisamente, combinandolos fenómenos descubiertos por Faraday con losmateriales susceptibles de imantación, es que selogra la grabación en cinta magnética.

Para llevar a cabo este proceso de grabación/reproducción, es necesario un dispositivo muyparticular: una cabeza magnética. En la figura 3se muestra la estructura de este elemento; puedeapreciar que se trata de un toroide de materialferromagnético (una variedad especial de ferrita),rodeado por una bobina. En un punto de estetoroide se ha introducido una discontinuidad no-

magnética a la que se da el nombre de gap, y cu-ya función se muestra en la figura 4A.

Note que cuando comienza a circular una co-rriente a través de la bobina, se forma en el inte-rior del toroide un campo magnético intenso, quetrata de seguir una trayectoria circular; sin em-bargo, al llegar al gap, no puede seguir su caminoen línea recta, por lo que el campo tiene que“brincar” la discontinuidad. Así, el campo mag-nético abandona por breve tiempo al toroide deferrita y se transmite por el aire.

Si se coloca una cinta con material ferromag-nético frente del gap, al aplicar corriente en labobina, el campo magnético generado en el inte-rior del toroide tiene a concentrarse en la cinta(figura 4B). De esta manera, es posible aplicarun campo muy concentrado en puntos específi-cos; y como el campo magnético generado esproporcional a la corriente que circula por la bo-bina, con este sencillo elemento se puede aplicaren la cinta una inducción de amplitud controlada,pasándola lentamente frente a la cabeza. Así, alo largo de la propia cinta se van almacenandocampos de magnitud variable según la intensidadde la corriente eléctrica, que a su vez correspon-de a una información específica (figura 5).

Para recuperar o dar lectura a la señal grabadaen la cinta, se utiliza la misma cabeza magnética,pero ahora actuando como elemento receptor.

Figura 1 Figura 2A

Figura 3

Figura 2B

Figura 4B

Figura 4A

Sintonía

Proceso REC

FI Sep. Y/C

YProceso Y REC

Proceso C REC

Amp.RF

Proceso Y-PB

Proceso C-PB

Modulador RF

Al televisorProceso PB

+

Cinta

+

V

I

Campomagnético

NS

Bobina

Núcleo toroidalde ferrita

Gap

I

Líneas de flujo magnético

Cinta magnética

Campo magnético muy concentrado


En tal caso, se hace pasar frente a ella la cintagrabada, con lo que los campos magnéticos al-macenados se transmiten hacia el núcleo de fe-rrita, induciendo un voltaje en las espiras del em-bobinado. Ahora no se le aplica ninguna corrien-te, sino al contrario, se coloca un monitor paracaptar el voltaje en la salida del embobinado.Como resultado, en la salida de la cabeza magné-tica se produce un voltaje proporcional a la inten-sidad del campo magnético almacenado en lacinta, el cual a su vez es proporcional a la co-rriente aplicada durante la grabación.

Este es, a grandes rasgos, el principio de ope-ración de la grabación y reproducción por mediosmagnéticos; veamos ahora las adaptaciones quese requieren para grabar señales de video.

Grabación lineal contragrabación helicoidal

Lo que hemos descrito se aplica en las grabacio-nes de tipo lineal, es decir, donde la cinta correfrente a una cabeza magnética fija; en tal caso,la calidad de la grabación que se puede alma-cenar está estrechamente relacionada con dosfactores: el ancho del gap y la velocidad con quela cinta transcurre frente a la cabeza.

Para la grabación de señales audio, el sistemade cabeza estacionaria es adecuado, ya que elancho de banda de los sonidos que puede captarel oído humano se ubica en el rango de 20 a20,000 Hz; esto significa que una cabeza mag-nética con un gap de un tamaño mediano (unascuantas micras) y una cinta corriendo a baja ve-locidad, es capaz de almacenar toda la bandasonora sin que se produzca pérdida aparente.Por ello, la calidad del audio que se consigue con

los tradicionales cassettes es satisfactoria paralas aplicaciones de usuario.

Pero cuando se utiliza el mismo método paragrabar señales de un ancho de banda muy am-plio, como la de video compuesto (que va de 0 a4.5 MHz), surgen dificultades. En tal caso, se ne-cesitarían gaps extremadamente pequeños (difí-ciles de producir) y velocidades de cinta muy ele-vadas, consumiendo grandes cantidades de cin-ta. Como ambos factores son antieconómicos,los diseñadores tuvieron que desarrollar un nue-vo método de grabación que permitiera almace-nar señales de muy altas frecuencias, sin incurriren estos inconvenientes. Fue así como se desa-rrolló el sistema de grabación helicoidal concabezas rotatorias.

Este método se basa en un mecanismo conlas siguientes características: las cabezas de gra-bación/reproducción se montan sobre un tam-bor rotatorio, el cual gira a alta velocidad. La cin-ta, a su vez, rodea al tambor en una trayectorialigeramente inclinada, por lo que la informaciónse graba en una serie de delgadas líneas (trackso pistas) inclinadas sobre la superficie de la cinta(figura 6). De esta manera, aunque la cinta semueve con una velocidad muy baja (unos cuan-tos centímetros por segundo), la velocidad rela-tiva cabeza/cinta es lo suficientemente alta parapoder grabar señales de muy alta frecuencia; típi-camente, la velocidad relativa es de alrededorde 5 metros por segundo.

Para lograr una grabación continua de la in-formación, es necesario que la cinta rodee porlo menos 180 grados la periferia del tambor; ycomo en este cilindro se montan por lo menosdos cabezas ubicadas en extremos opuestos,mientras pasa una cabeza grabando informa-

ción, la otra estará pasando por la porción queno está rodeada de cinta; pero cuando la primeracabeza está a punto de abandonar la cinta, lacabeza contraria apenas estará entrando a laporción de cinta (figura 7).

Con este sencillo procedimiento es posiblegrabar señales complejas y de alta frecuencia co-mo las de video, manteniendo un consumo decinta razonable.

El formato VHS

Expliquemos ahora el formato VHS, enfatizandoel aspecto de sus parámetros operacionales y susdimensiones físicas. Vea en la tabla 1 un resumende las principales características de este tipo devideograbadoras.

Puede notar que en este formato se utiliza untambor de cabezas con un diámetro de aproxi-madamente 6 cm, girando con una velocidad de1800 RPM, es decir, el tambor da 30 vueltas porminuto. Una de las características principales delestándar NTSC (el que rige las transmisionestelevisivas en nuestro país y en la mayor partede América), es que las imágenes de TV se for-man con 60 campos entrelazados por segundo,o sea, 30 cuadros completos en el mismo lapso;por lo tanto, en cada revolución del tambor decabezas, se graba un cuadro completo, un campopor cabeza.

Gracias a este arreglo, es posible que la tran-sición inevitable que se forma cuando se hace laconmutación entre una cabeza y otra, puedaubicarse, por ejemplo, en las 16 líneas en blancoque aparecen después del pulso de sincronía ver-

Figura 5

Figura 6

Campo magnéticoalmacenado en lacinta

Cinta

Tambor decabezasgiratorias

Tracks grabadosen patrón helicoidal

Cinta

Figura 7

Cabeza 2Cabeza 1

Cuando la cabeza 1 está apunto de abandonar la porción del tamborrodeada de cinta, la cabeza 2 apenas está entrando. De esta forma seconsigue una grabación continua de señal.

sacitsíretcaraC SHV

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nóicabargedametsiSoedivedsazebacsodnocladiocileH

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atnicropsocitpósodoteMetnerapsnart

Tabla 1

Tipo M

Video

Audio

CTL

Croma

629 3.4 4.4

Y-FM


tical, presentando así al espectador una imagensiempre clara y nítida.

Y para conseguir que la cinta rodee poco másde la mitad de la periferia del tambor de cabezas,en el formato VHS se recurre a un enhebradoconocido como “tipo M”, debido al trayecto quesigue la cinta una vez colocada en su posicióncorrecta (figura 8). Para ello, el cassette poseeunas cavidades en donde entran sendos postesque, una vez detectado que está en su posiciónadecuada, extraen la cinta de forma automática,rodeando al tambor de cabezas y poniéndola encontacto con las cabezas de audio y control. Esteprocedimiento automático evita que el usuariotenga que manipular de forma directa la cinta,garantizando así mayor vida útil de las películasy una operación más confiable en general.

Grabación de audio

La información de audio no se graba junto conla de video, sino que se almacena siguiendo elmétodo tradicional (una cabeza fija) en un tracklineal que se encuentra en la parte superior dela cinta (figura 9). Debido a este arreglo tan pecu-liar, y a la baja velocidad con que se desplaza lacinta magnética, el ancho de banda que se puedeguardar en el formato VHS deja mucho que de-sear; alcanza un máximo de 15 KHz en velocidadSP, la más alta, y cae drásticamente a menos de 10KHz cuando se graba en velocidad EP, la más lenta.

Para compensar este problema, se han dise-ñado métodos que permiten que la informaciónde audio se grabe utilizando el mismo tamborde cabezas. Pero debido a que tanto el ancho debanda de la grabación en VHS como la superficiede la cinta ya estaban totalmente saturadas, noquedó más remedio que idear un sistema com-pletamente novedoso para conseguir estos obje-tivos; a este sistema se le conoce como “graba-ción con profundidad”.

En este caso un par de cabezas de audio adi-cionales pasan antes de que se grabe el video ygraban con mucha potencia la información deaudio, de modo que penetre profundamente enel sustrato de partículas magnéticas. Inmediata-mente después pasa la cabeza de grabación devideo, y borra la grabación de audio que hay enla superficie, colocando ahí los datos de video,pero dejando intacta la grabación en lo más pro-fundo de la cinta (figura 10).

Gracias a este procedimiento, y al uso deavanzadas técnicas que permiten evitar que am-bas grabaciones se interfieran (las cuales se des-cribirán enseguida), se consigue la grabación de

audio en alta fidelidad estéreo en formato VHS,sobrepasando las limitaciones de velocidad quetiene la grabación lineal de audio.

Grabación azimuthal

La lentitud en el desplazamiento de la cinta, creóotro problema con el que tuvieron que enfren-tarse los diseñadores del formato VHS. En el di-seño original, cuando se grababa con la velo-cidad más alta, a pesar de la rapidez de despla-zamiento de la cinta, los tracks permanecían lossuficientemente separados entre sí (figura 11A),de modo que al leer la información, las cabezaspodían posicionarse sobre su track respectivo sinque existiera ninguna interferencia de las pistasadyacentes. Sin embargo, cuando se utilizaronvelocidades de grabación en alta densidad, seredujo a la mitad e incluso a una tercera parte lavelocidad de desplazamiento de la cinta, con loque los espacios entre tracks desaparecieron, lle-gándose a sobreponer ligeramente una pista so-bre la otra (figura 11B y C).

Como en la lectura de la información no eraposible separar de manera automática los datosdel track correcto de los adyacentes, los diseña-dores tuvieron que recurrir a un truco muy intere-sante para eliminar este crosstalk o informacióncruzada. En vez de utilizar las tradicionales cabe-zas magnéticas con un gap completamente ver-tical, se le dio una ligera inclinación en un sentidopara una de las cabezas y en el inverso para laotra (figuras 12).

Si usted se dedica al servicio electrónico, ha-brá notado que cuando a una grabadora se lemanipula el azimuth (el grado de inclinación dela cabeza magnética), el audio va perdiendo susaltas frecuencias hasta que el sonido se escuchaapagado; sin embargo, aún puede escucharse yreconocerse la melodía, debido a que este cam-bio de azimuth afecta principalmente a las fre-cuencias altas, dejando intactas a las inferiores.Una situación similar se presenta en la elimi-nación del crosstalk en el formato VHS.

Como la señal de video tiene un ancho debanda de 0 a 4.25 MHz, si se grabara tal cual enla cinta, el cambio de azimuth podría evitar elcrosstalk en las altas frecuencias, pero no en las

Figura 8

Track linealde audio

Track linealde control

Porcióndel video

Figura 9 Figura 10 Figura 11

Ancho de trackcabeza A (26 µ)

Ancho de trackcabeza B (31 µ)

Track de audio

Track de control

26µ

26µ

31µ

Banda de

seguridad

(32 µ)

2 µ

3 µ

2 µ

sobrepo-

sición

11.7

µ sobre-

posi-

ción

6.7 µ sobre-

posición

Banda

de

seguridad

Banda de

seguridad

Banda de

seguridad

(27 µ)

Gap de cabezas (0.3 µ)

31 µ26 µ

Cabeza de video BCabeza de video A

Ancho de cabezaA (26 µ)

Ancho de cabezaB (31 µ)



Track de audio

Track de control

31 µ 26 µ 31 µ 26 µ 31 µ

Ancho de track cabeza A(19.3 µ) (26-6.7 µ)

Ancho de track cabeza B(19.3 µ) (31-11.7 µ)



Ancho de cabezaA (26 µ)

Ancho de cabeza B (29 µ)(31 µ menos 2 µ desobreposición)

Banda de seguridad (3 µ)

(Patrón continuo)

Tracks de video en el modo SP.

Track de video en el modo LP.

Track de video en el modo EP.

Track de audio

Track de control

A

B

C

Cabeza de video

Cabeza de audio Hi-Fi

Información de video

Informaciónde audio Hi-Fi


bajas; sin embargo, en el formato VHS la señalsufre una transformación antes de ser grabada,proceso que consiste en lo siguiente: primero seseparan sus componentes de luminancia y cro-ma, y una vez separados, a cada uno se le da unmanejo especial.

La luminancia se modula en frecuencia, demodo que pasa a ocupar exclusivamente unazona de altas frecuencias; por su parte, la cro-minancia se heterodina para disminuir su frecu-encia de portadora, quedando el espectro de laseñal grabada como se muestra en la figura 13.Pero como la luminancia se encuentra en unazona de alta frecuencia, la grabación azimuthalimpide la información cruzada entre tracksadyacentes.

¿Pero qué sucede con la información de color?Para ello se diseñó un sistema muy ingenioso derotación de fase que, en pocas palabras, se basaen lo siguiente: la fase de la portadora de colorva girando 90 grados cada línea horizontal, enun sentido para la cabeza A y en sentido con-trario para la cabeza B; y una vez que se lee lainformación, por medio de una serie de sumas yrestas se consigue eliminar prácticamente todala interferencia de los tracks adyacentes (figura14). Gracias a estos métodos, a pesar de que lainformación de video se encuentre traslapada enla cinta, la imagen en la pantalla sigue siendoclara y estable.

El track de control y los servomecanismos

Veamos ahora otros aspectos del formato VHS.Anteriormente mencionamos que en la parte in-ferior de la cinta corre un track lineal que se uti-liza para una señal de control. ¿Qué es esta señaly para qué sirve? La respuesta podemos iniciarlacon otra pregunta: ¿Cómo “sabe” el aparato quelas cabezas están leyendo el track correcto?

Para ello, es necesaria la presencia de una se-ñal adicional que permita sincronizar el giro delas cabezas con el desplazamiento de la cinta;precisamente, dicha señal se graba en el trackde control, y tiene un doble propósito: por un la-do, indica al tambor de cabezas si su fase de giroes la correcta (esto es, que la cabeza A pase exac-tamente sobre el track A y lo mismo con la cabezaB); y por otro lado, permite al sistema determinarcon qué velocidad fue grabada la cinta original-mente y, en consecuencia, a la velocidad quedebe desplazarse la cinta frente a las cabezasrotatorias.

Para llevar a cabo estas funciones, es nece-saria la operación de complejos circuitos electró-nicos interactuando estrechamente con un parde motores (de giro de cabezas y de desplaza-miento de cinta). Esta combinación de circuitoselectrónicos y motores da origen a un sistemade servomecanismos que, en el caso de las video-grabadoras son dos: de drum (tambor) y de caps-tan (cabrestante). La operación conjunta de am-bos garantiza que la cinta se desplace siemprecon la velocidad correcta y que las cabezas mag-néticas lean la información que les corresponde(figura 15).

El sistema de control

Por supuesto que todos estos circuitos y meca-nismos tan complejos no podrían funcionar sinla presencia de un “cerebro” central que los su-pervise; esta es precisamente la función de uncircuito digital de alta integración, conocido co-mo microprocesador o microcomputadora.

Este elemento contiene una serie de circuitoslógicos que se encargan de monitorear un con-junto de variables externas, como la posición delcassette, la velocidad de los motores, la activa-ción o desactivación de bloques enteros del apa-rato, etc. Dicho circuito también se encarga derecibir las órdenes del usuario (ya sea que pro-vengan del teclado o del control remoto) y, de-pendiendo de la instrucción recibida, de poneren operación los motores necesarios y los cir-cuitos adecuados para que la videograbadoraejecute las órdenes del usuario. También seencarga de excitar al display externo o al des-pliegue de datos en pantalla, e inclusive permiteprogramar el aparato para que se encienda porsí solo a determinada hora, grabe un programaen un cierto canal y, al concluir la grabación, seapague por sí misma.

Como puede apreciar, las operaciones que lle-va a cabo el sistema de control en una videogra-badora son muy variadas. Inclusive, en los últi-mos años se han integrado funciones de “auto-diagnóstico”; esto es, la máquina puede detectarcualquier error que aparezca durante la gra-bación o reproducción, y reportarlo al usuariopor medio de un código en el display (puede con-

Figura 13

Amp.Croma

Tip Sync

Luminancia(modulada en frecuencia)

Blanco 100%

629KHz 3.4MHz 4.4 MHz Frec.

Figura 14

6 ˚

Cabeza A

6 ˚

Cabeza B

Figura 12

262.5H

Exploración 1/2"

A1 B1 A2 B2

Exploración helicoidal

H1 H2 H3 H4 H5

Componente vectorial del Crosstalk

H1 H2 H3 H4 H5

Vectores en el modo de reproducción

H1 H2 H3 H4

Salida de la señal duplicada H2+H1(2H1)

H3+H2(2H2)

H4+H3(2H3)

H6+H4(2H4)

Salida de la señal duplicada

Divisor

Retardo

de 1H

+Salida

División de la señal restaurada

(B)

(C)

(D)

Figura 15

1

1234

5

2

3

4

5

El usuario presiona una tecla.El circuito dentro del remoto la identifica y expide una serie de pulsos codificadosEl LED transforma los pulsos en la luz infrarroja.La luz es captada por el módulo receptor y convertida en pulsosLos pulsos llegan al CPU del televisor, donde se identifica la orden y se ejecuta.


sultar un artículo relacionado con este tema enel número anterior de esta publicación).

Algunas características delas videograbadoras modernas

Los avances tecnológicos de los últimos 20 años,han contribuido al abaratamiento de las video-grabadoras, a su compactación y a la inclusiónde novedosas prestaciones.

Una videograbadora actual es mucho mássofisticada que los primeros modelos que se pre-sentaron en 1975. Por citar algunas diferencias,podríamos mencionar lo siguiente: el tamaño másreducido, la operación totalmente electrónica(muchas de las funciones de las primeras máqui-nas se realizaban mecánicamente, a través deun teclado similar al de las grabadoras de audiocomunes), una imagen más estable, mayor dura-ción de las cintas y otros aspectos que puntuali-zaremos enseguida. Sin embargo, no hay queperder de vista que su principio básico de operaciónsigue siendo exactamente el mismo que cuandoapareció el formato VHS, a mediados de los 70’s.

Manejo remotoLos primeros modelos de videograbadoras noincluían control remoto; a lo más que podía aspi-rar el usuario era un interruptor unido por ungrueso cable al aparato. En la actualidad, el con-trol remoto inalámbrico es parte fundamental detoda videograbadora; de hecho, ya existen en elmercado múltiples marcas que han reducido elteclado del panel frontal casi hasta su desapari-ción, de modo que todo el manejo del aparatodebe hacerse forzosamente mediante dichaunidad.

Los modernos controles inalámbricos utilizanpulsos infrarrojos codificados digitalmente paradar las instrucciones a la videograbadora (figura15); dichos pulsos tienen algunas característicasespeciales para cada marca (o incluso modelo)de equipo, para no interferir la operación de otrosaparatos cercanos. Por supuesto que tanto paragenerar como para interpretar estos códigos depulsos, es necesario el uso de sofisticados micro-procesadores, tanto en el control remoto comoen la propia máquina.

Grabación no asistidaDebido al avance de las técnicas de control di-gital, se ha podido incluir en las videograbadorasavanzados y poderosos microcontroladorescomo “cerebro”. Gracias a ello, estas máquinaspueden ofrecer prestaciones inimaginables hace20 años.

Por ejemplo, es posible programar la video-grabadora para que al llegar determinada fechay hora se encienda, sintonice un canal, pase almodo de grabación y, una vez transcurrido eltiempo del programa, se apague por sí misma.

Como ya mencionamos, dicha prestación estábasada en el uso de microprocesadores, los cua-les llevan un registro exacto de la fecha y hora,del control de los circuitos y del estado de losmecanismos de la máquina; es así como puedeimpartir las instrucciones necesarias para colo-carse en el modo de grabación y apagarse unavez transcurrido el tiempo programado.

Sistema de autodiagnósticoSegún explicamos en la edición anterior de estarevista, en las modernas videograbadoras ya co-mienza a incluirse un software que checa la má-quina durante el arranque y la operación normaldel sistema, reportando por medio del display lasanomalías que llegaran a existir.

Gracias a estas rutinas informáticas de auto-chequeo, el trabajo del personal técnico se faci-lita considerablemente, pues basta un simple da-to alfanumérico y las tablas que describen la falla(mismas que se publican en el manual de serviciode la máquina), para detectar la sección que pre-senta anomalías, incluso sin necesidad de abrirel aparato.

Múltiples velocidades de reproducciónOtra de las prestaciones que muchas videograba-doras modernas ofrecen, es la modalidad de re-producción en diversas velocidades, que van des-de una “cámara rápida” hasta una “cámara lenta”o inclusive un avance cuadro por cuadro. Lo másinteresante de esta función, es que dichos efectosse llevan a cabo prácticamente sin ninguna in-terferencia apreciable en la imagen.

Conseguir esto, obligó a los fabricantes a lainclusión de sistemas con múltiples cabezas de

video (Double-Azimuth 4-Head Video System),para que al momento de efectuar los efectos es-peciales se haga una rápida conmutación de ca-bezas, de modo que siempre lean su track respec-tivo (figura 16). Pero también se han incluidoavanzados circuitos digitales de proceso de ima-gen para esas funciones, como explicaremos enun apartado posterior.

Mejoras en mecanismosAunque las videograbadoras no admiten varia-ciones significativas en el nivel mecánico, puestoque el tipo de enhebrado, el diámetro del tambor,etc. son parámetros que no pueden alterarse sinmodificar el formato VHS, los fabricantes hanlogrado introducir algunas innovaciones con res-pecto a los primeros modelos.

Por ejemplo, originalmente en todas las má-quinas VHS se seguía el enhebrado tipo M origi-nal, en el cual el eje de capstan se disponía detrásde la cinta, con lo que el pinch roller entraba encontacto con la superficie magnética (figura 17),la cual se desgastaba lentamente, adhiriéndoselas partículas al propio pinch roller, que por con-secuencia requería de limpiezas frecuentes.

Otra importante desventaja del estándar JVCoriginal, es que al introducir un cassette, la cintaquedaba en su posición de “lista para el enhe-brado”, el cual no se realizaba sino hasta dar laorden de PLAY o RECORD. En el modo de repro-ducción, esta espera de algunos segundos no re-presentaba mayor problema, pero sí en graba-ción, ya que constituía una pérdida de informa-ción valiosa para el usuario. A estos inconve-nientes habría que añadir un defecto que impedíaa las máquinas VHS llevar un reloj de tiempo real,dado que el contador de cinta por lo generalmedía el número de revoluciones, ya sea delcarrete supply o del take-up, los cuales giran conuna velocidad diferente si la cinta se encuentraal principio, en medio o al final.

Precisamente para corregir estos defectos, losfabricantes de videograbadoras VHS desarrolla-ron un sistema conocido como “mecanismo decarga rápida”, cuya característica principal es queal momento de la carga, la máquina también rea-liza el enhebrado y pone a rotar las cabezas de vi-deo con su velocidad apropiada, para que cuando

el usuario dé la orden de grabación o reprodu-cción, el equipo responda instantáneamente.

Entre otras variantes mecánicas del sistemaaludido, se modificó ligeramente el enhebradotipo M (figura 18). En este caso, una palanca ocu-pó el lugar que tenía el eje de capstan, para ex-traer la cinta del cassette y llevarla hasta su posi-ción final, donde el pinch roller desciende y secoloca detrás del material magnético (y no en-frente, como en el sistema original), creando enconsecuencia un menor desgaste de la cinta.Además, el hecho de que la cinta quedara per-manentemente enhebrada, permitía el contactocon la cabeza de control, con lo que pudieronemplearse los pulsos respectivos como contadorde tiempo real.

Estas modificaciones trajeron consigo algunasdesventajas, entre las que destaca el rápido des-gaste de las cintas y cabezas de video en avancerápido y en retroceso con carga. Fue así comoalgunos fabricantes desarrollaron mecanismos

Figura 16

Figura 17

Posición del pinch-roller enel enhebrado M original

Enhebrado tipo M original


“inteligentes”, llamados así por sus caracterís-ticas funcionales que dependen del sistema decontrol. Dichas características son:

1) Permite cargar el cassette a pesar de estar apa-gada la máquina, encendiéndose automática-mente al momento de insertarlo.

2) Inmediatamente después de que realiza elenhebrado de la cinta, entra al modo PLAY ycontinúa así hasta terminar la reproducción(si el cassette no posee aleta anti-grabación).

3) Cuando concluye la reproducción, se lleva acabo inmediatamente el rebobinado y la pos-terior expulsión del cassette, apagándose porsí sola la máquina.

4) Cuenta con un sistema de rebobinado rápido,el cual actúa cada vez que el sistema de con-trol detecta que hay demasiada cinta en elcarrete take up; en este caso, el equipo desenhe-bra la cinta, es decir, la despega de las cabezasde video y la rebobina a alta velocidad.

5) Además cuenta con un limpiador de cabezasautomático, conformado por un rodillo depoliuretano que se activa cada vez que se in-troduce o extrae el videocassette (figura 19).

6) También utiliza un rodillo de presión (pinch-roller), el cual, como su nombre lo indica, pre-siona a la cinta de video contra el eje del mo-tor capstan para impulsarla. Sin embargo, lacaracterística especial del pinch roller consisteen que ejerce la presión por la parte posteriorde la cinta, sin tocar el material magnético

sobre el que se grabó la información, evitandoasí el desgaste y al mismo tiempo asegurandola calidad de la imagen.

7) Los mecanismos inteligentes también soncapaces de detectar cuándo la máquina estáen reproducción rápida o cuándo el usuarioordena un rebobinado rápido, procediendo eneste caso a desenhebrar la cinta para evitarun desgaste de cabezas prematuro.

8) Una última característica importante de losmecanismos inteligentes, es que mantienena la cinta enhebrada en espera de la ordenPLAY, con las cabezas de video girando paraposibilitar la aparición instantánea de la ima-gen con sólo presionar la tecla de reproducción.

Efectos digitalesGracias a los avances en las tecnologías digitales,se han incluido ya circuitos para diversos efectosen la imagen, incluso en videograbadoras de pre-cios relativamente bajos.

Entre los principales efectos digitales pode-mos citar los siguientes: congelación de imagen;efectos mosaico, zoom, arte pictórico, solariza-ción y estroboscopio; transición de secuencias;imagen-en-imagen (Picture-in-Picture); avance yretroceso “limpios” a distintas velocidades; etc.

Sin entrar en detalles, conviene mencionarque estos efectos digitales se consiguen median-te la digitalización de la señal de video recibiday su almacenamiento temporal en una memoria,para ser manipulada por un microcontroladorexclusivo.

Mejoras específicasAdemás de las mejoras incorporadas en el for-mato VHS, y que se han generalizado entre diver-

sas marcas y modelos de aparatos, existen algu-nas características que por el momento son inno-vaciones exclusivas de aparatos específicos (ode toda una serie de videograbadoras). Entre es-tas novedades encontramos:

• La videograbadora Panasonic modelo PV7200,cuenta con un sensor de las cabezas de video,el cual detecta cuándo baja la calidad de laseñal de video, e indica que es necesaria la lim-pieza de las propias cabezas. Para esta función,se mide constantemente la amplitud de la señalRF obtenida de la cinta, y cuando su nivel pro-medio desciende por debajo de un cierto límite,es señal de que las cabezas de video segura-mente ya están sucias o extremadamentegastadas.

• En la Sharp VC-A574U de 4-cabezas VHS, secuenta con un novedoso sistema de cabezasde video, las cuales tienen una anchura de 19micrones para una lectura exacta de los tracksde video sin leer parte del track adyacente (figu-ra 20). Esto se consigue debido a que el sistemaVHS tradicional utiliza cabezas de 19 y 26micras, por lo que al momento de la escriturase graba un track ancho y uno más delgado. Envelocidad SP no hay problema con esta diferen-cia, pero cuando se usa la velocidad LP o EP,los tracks se traslapan ligeramente, provo-cando el conocido efecto crosstalk. Reduciendoel ancho de las cabezas de video, se puede evi-tar este fenómeno incluso en velocidad LP, loque al final se traduce en mayor calidad de laimagen.

• En los modelos Arena de Toshiba, se ha incor-porado un novedoso sistema que introduce los

Figura 18

Figura 19

Figura 20

Figura 21

Posición del pinch-roller enmecanismos modernos

Enhebrado tipo M de carga rápida

circuitos de amplificación de cabezas en el mis-mo ensamble del tambor, evitando así que laseñal recuperada de la cinta (que es extremada-mente débil), viaje una distancia considerablepara llegar al amplificador, estando expuesta alruido e interferencia externa (figura 21). Inclu-yendo el amplificador de cabezas en el mismotambor, se consiguen señales mucho más cla-ras, incluso en cintas maltratadas y mal grabadas.

• En algunos modelos de videograbadoras se haincorporado el sistema childproof lock, el cualdesactiva la botonera o atora la puerta delcassette para evitar que los niños utilicen lamáquina en momentos no autorizados por suspadres.

Estas son algunas de las prestaciones que ofre-cen las modernas videograbadoras a los usua-rios, y que la mayoría las toma como funcionescompletamente normales; sin embargo, la apa-rición de cada una de estas características en sutiempo representó un enorme logro de la tecno-logía electrónica.


MECANISMO DE SEISDISCOS CON ENTRADA

UNICA ENREPRODUCTORES

DE CD’s

MECANISMO DE SEISDISCOS CON ENTRADA

UNICA ENREPRODUCTORES

DE CD’s


Continuando con la serie deartículos sobre sistemas

mecánicos en reproductores deCD’s, en esta ocasión hablaremosdel mecanismo de seis discos conentrada única. Para el efecto nos

apoyaremos en un modelorepresentativo, incorporado en la

radio-grabadora Sony CFD-606.Dicho mecanismo es un ejemplo

de la evolución de estos sistemas,en la medida que pueden ser

incluidos en aparatos portátilessin modificar sensiblemente las

dimensiones de éstos.

Reproductores de múltiples discostipo sinfonola

Si usted se dedica al servicio electrónico, segura-mente habrá observado que en fechas recienteshan aparecido diversas marcas y modelos deaparatos que tienen una característica común:son minicomponentes o radio-grabadoras conreproductor de discos compactos aparentementeidéntico a los convencionales de un disco; estoes, en la sección de CD aparece la tradicionalcharola de entrada-salida de discos. Sin embar-go, al observar la carátula del aparato se advierteque este sistema puede almacenar “N” discos ensu interior; el número varía entre 4 y 25, e inclusomás (figura 1).

Cómo funciona este sistema multi-disco deuna sola entrada, y la forma correcta de diagnos-

ticar un mal funcionamiento, es lo que veremosen el presente artículo.

Centrémonos en un modelo

Tratar de explicar cómo funcionan todos los me-canismos de multi-disco con una sola entrada,sería punto menos que imposible; así que hemostomado como referencia una marca y modelo deaparato muy representativo: la radio-grabado-ra Sony modelo CFD-606 (figura 2).

Este es un aparato muy atractivo, que a pesarde sus reducidas dimensiones posee una graba-dora-reproductora de cassettes, sintonizador deradio y, por supuesto, un sistema cambiador deCDs con entrada única, capaz de almacenar has-ta seis discos.

Como mencionamos arriba, exteriormente noexiste ninguna indicación que nos permita sospe-

char que estos aparatos poseen un almacén ensu interior; al abrirlo, sin embargo, encontramosuna estructura un tanto compleja (figura 3).

Puede notar que existen seis charolas inter-nas, mismas que van siendo expedidas una a unaa través del mecanismo de expulsión, según laposición que solicite el usuario. Para fines prác-ticos estaríamos ante un mecanismo que se com-porta casi de forma idéntica a un sistema de ma-gazine convencional multi-disco, aunque con lasadaptaciones correspondientes para que la intro-ducción de los discos pueda llevarse a cabo através de una entrada individual.

Circuito de control

Para controlar los movimientos del sistema me-cánico, los reproductores de múltiples discos tiposinfonola incluyen un microprocesador especial-mente dedicado a esta función, al cual le lleganlas indicaciones que provienen del sistema decontrol y también las señales que se generan en

Figura 2

Figura 3

Figura 1


los distintos sensores que están repartidos alre-dedor de esta sección.

En la figura 4 se muestra el diagrama a blo-ques de esta sección controladora especial. Iden-tifiquemos el funcionamiento de cada uno de loselementos que se muestran.

a) El motor M651, es el encargado del movimien-to ascendente y descendente del ensamble al-macenador (holder) y realiza la función de lan-zamiento (chucking).

b) El motor M652 es el que mueve las charolashacia adentro y hacia afuera, lo mismo que alensamble encargado de la introducción y ex-pulsión de discos (drawer).

c) A la derecha del diagrama, se encuentran dossensores luminosos: el PH661 y el PH663; elprimero sirve para detectar la presencia o laausencia del disco seleccionado, mientras queel segundo se encarga de detectar la alturacorrecta de las siete posiciones que puede to-mar el mecanismo (las de los seis discos y lade lectura).

d) Por otra parte, existe una serie de interruptoresque se encuentran en la parte inferior del con-trolador; el S663, sirve para detectar la posi-ción inicial de lanzamiento (home chuckingposition); el S667 detecta la posición de lacharola de entrada-salida y la selección dedisco; el S668 detecta la posición de retornode disco; y el S669 detecta la posición internade la charola de entrada-salida.

A continuación describiremos el funcionamientode cada uno de estos elementos, mientras expli-camos los pasos que se suceden al encender elaparato, al expulsar la charola y al introducir lamisma junto con el disco compacto.

Operación paso a paso desde el encendido

Cuando se aplica alimentación por primera vezal circuito de control, éste tiene que llevar a caboalgunas pruebas de inicialización, las cuales sedescriben enseguida:

1) En primer lugar, cuando se enciende la gra-badora y se selecciona el modo CD, el control

de mecanismo verifica todos sus switches ysensores para determinar si efectivamente seencuentra en una condición reconocible porel sistema. En caso contrario trata de corregir-la, y si no lo consigue expide un mensaje deerror.

2) Si el paso anterior transcurre normalmente,se activa M651 (motor elevador) para verificarla posición vertical del magazine interno. Alhacer este movimiento se abre S663 (chu-cking), y el fotodetector PH663 (floor point det)cuenta los pulsos generados por unas peque-ñas aletas que se encuentran a la izquierdadel ensamble (figura 5); el movimiento verticalcontinúa hasta que se activa el switch S668(stock).

3) Se invierte el movimiento anterior, de modoque se desactiva S668; PH663 vuelve a contarlos pulsos de posición de las charolas internas,y este movimiento termina hasta que se vuel-ve a activar S663 (chucking).

4) Concluido el movimiento anterior, se utilizaPH662 (disc detect) para verificar si en algunade las charolas internas existe un CD; en casocontrario se expide en el display el mensaje“No Disc”.

Operación de expulsión de una charola

Ya que tenemos el mecanismo en la posición an-terior, veamos qué ocurre cuando el usuario soli-cita que se expulse alguna de las charolas.

Figura 4

MA

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(MO

DE

3)

S66

8(S

TOC

K)

S66

3(C

huck

ing)

CD

CH

AN

GE

R B

OA

RD

Figura 5


Cabe mencionar que explicaremos sólo la for-ma en que se expulsa la charola No. 6, ya que esla posición más alejada y la que implica mayoresmovimientos mecánicos (aunque simplificados,los movimientos son los mismos para cualquierade las charolas inferiores). La expulsión se sigueúnicamente después de estar la charola en laposición inicial ya mencionada (sensor chuckingcerrado):

1) Después de que el usuario selecciona la opciónEJECT, se pone a funcionar el motor elevador(figura 6), de modo que se desactiva el sensorchucking. Con PH663 se detecta la posición de

la charola 1, y entonces continúa el movimien-to hacia arriba; este mismo sensor va detectan-do las posiciones de las charolas 2, 3, 4, 5 y fi-nalmente la 6, que es la que nos interesa expul-sar (figura 7). Cuando se ha detectado que elensamble holder se encuentra en dicha posición,se detiene el movimiento del motor elevador.

2) Luego se activa M652 (motor de carga de cha-rola), con lo cual la charola correspondiente ala posición 6 se introduce en el ensambleholder.

3) Se pone a funcionar nuevamente a M651 (mo-tor elevador), pero ahora en sentido contrariopara que el ensamble holder baje a la posición M A G N E T O

C O NM A G N E T OC O NTodo para fabricar oreparar:

Transformadoresy Bobinas

República de El Salvador No. 23-6 (por Aldaco)México, D.F. Tel. 5-21-34-03

Contraste entre la posición superior e inferior del almacén interno de este mecanismo

A B

Figura 6Para subir y bajar el conjunto de charolas,se usa un engrane tipo tornillo sin fin Acercamiento a este engrane

A B

Figura 7

de lanzamiento (chucking). De esta forma sedetiene dicho motor.

4) Una vez que se ha activado el sensor chucking,el motor elevador vuelve a funcionar haciaarriba ligeramente, hasta colocar la charola ensu posición de expulsión.

5) Por medio del motor M652 (motor de carga decharola) se introduce la charola al mecanismoexpulsor (drawer).

6) Nuevamente M651se mueve hacia abajo, hastaque el drawer quede en su posición correctapara expulsar la charola al exterior.

7) M652 expulsa al drawer (conteniendo éste ala charola No. 6), esperando recibir un discocompacto por parte del usuario.

Con esto termina el proceso de expulsión de unacharola. Veamos ahora cómo se introduce el dis-co al aparato.

Operación de introducción de la charola

Para regresar la charola a su posición interna,se siguen los mismos pasos descritos anterior-mente, pero en sentido contrario:

1) M652 introduce el drawer (conteniendo éste ala charola No. 6) hasta su posición interna,dentro del ensamble holder.

2) M651 mueve hacia arriba al ensamble holderligeramente, y luego lo envía a su posición infe-rior; entonces se activa el sensor chucking.

3) Se regresa el ensamble holder a su posiciónde expulsión, y por medio de PH661 se detectasi se ha introducido un disco en esa charola.

4) Por medio de M651 se eleva el mecanismoholder hasta la posición de la charola 6.

5) Se activa M652 para extraer la charola 6 delensamble holder, y para colocarla en su posi-ción interna; entonces tendremos un CD alma-cenado en el aparato, listo para reproducirsecuando se desee.

6) Finalmente el mecanismo elevador regresa asu posición de descanso, a la espera de nuevasórdenes por parte del usuario.

Como ha podido apreciar, los movimientos me-cánicos de este tipo de aparatos también siguenuna secuencia bien establecida. Conociéndolabien, pronto podrá usted diagnosticar cualquiermal funcionamiento de este sistema.


MODERNOSCINESCOPIOS QUE

NO REQUIERENANILLOS DE

CONVERGENCIA

MODERNOSCINESCOPIOS QUE

NO REQUIERENANILLOS DE

CONVERGENCIA

J. Luis Orozco C. y Leopoldo Parra R.

La eliminación de los anillos deconvergencia en los televisores

modernos, parece ser una tendenciaque pronto ha de generalizarse. En

principio, esto resulta desconcertantepor el hecho de que tales elementos

son necesarios para conseguir lanitidez de la imagen cromática

desplegada en la pantalla,garantizando la sincronización de los

tres haces electrónicos en latrayectoria que recorren desde los

cátodos hasta el fósforo delcinescopio. En este artículo

explicaremos la razón por la que sehan eliminado tales anillos, y qué

hacer para llevar a cabo el ajuste deconvergencia en televisores General

Electric y RCA.

Generalidades

En el tubo de imagen o cinescopio, las señaleseléctricas que se han manejado desde la recep-ción por la antena hasta su placa base, se convier-ten en información luminosa, reconstruyendo asíla imagen enviada desde la estación emisora.

Como seguramente es de su conocimiento,en el cinescopio se aplica el principio de los tubosal vacío y la transmisión de electrones desde uncátodo caliente hasta un ánodo alimentado porun alto voltaje. Esto produce una emisión elec-trónica que, al chocar con el fósforo que recubrepor dentro la pantalla, se traduce en puntos deluz, los cuales al ser observados a cierta distanciano se perciben de manera individual, sino comouna imagen homogénea (figura 1).

Así, el cinescopio cumple la función contrariaa la cámara de televisión, donde la imagen se

descompone en una señal eléctrica que poste-riormente es modulada y radiada al espacio cir-cundante, una vez que se le ha agregado el audioy otros componentes de información.

De hecho, en el desarrollo de la televisión fue-ron determinantes los avances conseguidos enla exploración de imágenes mediante un tubode rayos catódicos, pues sentó las bases para eldiseño de un dispositivo encargado de la tareacontraria: explorar la pantalla del receptor de TVconforme una señal eléctrica, para reconstruirla imagen original.

Estructura y operación del cinescopioen color

El principio teórico en el que se apoyaron lospioneros de la televisión en color fue el de la“mezcla aditiva de los colores”, según el cualprácticamente todos los colores pueden ser pro-ducidos mediante una combinación precisa delos tres básicos: rojo, verde y azul. Esto llevó alos investigadores a incluir en un mismo cines-copio tres cañones electrónicos y tres tipos dis-tintos de fósforo, uno para producir luz roja, otro

verde y el último azul, desplegando de esta ma-nera imágenes cromáticas.

En efecto, dicho sistema requiere para el des-pliegue de imágenes en color, que se inyecte alcañón no sólo una señal, como es el caso de lostubos de imagen en blanco y negro, sino de tresflujos de información eléctrica independientes,para excitar sendos cátodos en una intensidadque resulta en cada momento de la combinaciónde colores desplegados en pantalla.

De hecho, es en los cátodos del cinescopiodonde finalmente llegan las señales RGB obte-nidas de la jungla Y/C, para modular los haceselectrónicos producidos, permitiendo así la ex-ploración o barrido de la pantalla para recons-truir la imagen cromática.

Adicionalmente, en la figura 2 se puede apre-ciar que en el interior de la pantalla del cinesco-pio se incluye un revestimiento de fósforo, for-mando miles de diminutas tríadas RGB (red-green-blue), distribuidas en toda la superficie.Gracias a este recurso, el ojo humano no alcanzaa percibir los puntos individuales de color, sinoque éstos se funden conformando un campouniforme.

Para lograr que el haz de cada cañón exciteúnica y exclusivamente a los puntos de color quele corresponden, justo antes de la pantalla se co-loca un elemento llamado “máscara de som-bras”, el cual no es otra cosa que una delgadalámina de acero con infinidad de minúsculas per-foraciones.

En la figura 3 puede notar que se han hechocoincidir las perforaciones con las tríadas de pun-tos de fósforo en la pantalla, de tal forma quesólo deja pasar los haces electrónicos en el mo-mento en que sus ángulos les permiten excitar asu tipo de fósforo en particular, bloqueándoloen los demás puntos de la exploración.

Hay otros elementos necesarios en la ope-ración de un cinescopio, por ejemplo, enseguidade los cátodos se incluyen algunos cilindrosmetálicos huecos, cuya función no resulta tanevidente, pero de capital importancia en la opera-ción del dispositivo. Estos pequeños tubos sonen realidad las rejillas de aceleración y enfoque,encargadas de dar a los electrones la velocidadnecesaria para golpear con fuerza al fósforo (pro-

Figura 1


duciendo un punto brillante) y afilar el haz elec-trónico para que no tome una trayectoria diver-gente (lo normal en una emisión electrónica),permitiendo que produzca un punto definido alllegar perfectamente concentrado a la pantalla(figura 4).

También, en la parte externa aparecen algu-nos elementos auxiliares, como los yugos de de-flexión (que son los encargados del desplaza-

miento lateral y vertical de los haces electróni-cos) y los imanes de pureza y convergencia (quegarantizan la adecuada superposición de lasimágenes obtenidas con cada cañón electróni-co). Además, también podemos localizar labobina demagnetizadora, la que evita que loscampos magnéticos adyacentes se concentrenen la máscara de sombras, produciendo aberra-ciones cromáticas (figura 5).

Finalmente, el tubo está cubierto en la parteexterna por una sustancia conocida como aqua-dag, (figura 2) que consiste en una delgada capade pintura con base en ferrita con propiedadesconductoras. El interior de la campana tambiénestá recubierto con una capa similar, y el objetivode esto es formar una capacitancia con un voltajede ruptura muy alto entre ambas capas, aprove-chando el vidrio intermedio como aislante. Asíse evitó la necesidad de incluir un condensador

de muy alto voltaje, aprovechando el mismo ci-nescopio para dicha función.

Recuerde que para que un tubo de rayos cató-dicos funcione adecuadamente, es necesarioaplicar al ánodo un voltaje que fácilmente excedede 20,000 voltios, y esta tensión se genera pormedio de un conmutador de alta frecuencia (lasalida horizontal) y un transformador especial(el fly-back); pero aunque el voltaje ya sale recti-ficado de este último elemento, aún es necesariofiltrarlo, y para ello se aprovecha la capacitanciadel cinescopio.

Los ajustes de pureza y convergencia

Los ajustes de pureza y convergencia son un pro-cedimiento de servicio cuyo objetivo es aumentar

Figura 2Ampolla al vacío

Haz azulHaz verde

Haz rojo

Base

Cañones electrónicos

Aquadag

Sellado

Banda de protección

Banda de tensión

Puntos de fósforo de colores (en la superficie interna de la pantalla)

Máscara de sombras

Pantalla

En esta imagen se muestra la convergenciade los tres haces en cada punto de la tríadaRGB, pasando por el orificio de la máscarade sombras.

Haces

electrónicos

Puntos de fósforo

Orificio de la máscara

de sombras

Máscara de

sombras

Fotografía ampliada de ungrupo de tríadas o deltas defósforo de un cinescopio RCAconvencional.

Verde Rojo

Azul

La forma del orificio en las máscaras desombras afecta la calidad de imagen.

En (A) los electrones se reflejan en losbordes de orificio en la máscara de sombras.

En (B) cambia la forma del orificio en lamáscara de sombras (como se muestra)

y se eliminan los reflejos indeseables.

Pantalla Electronesreflejados

Haz de electrones

Máscara de sombras

Haz de electrones

Máscara de sombras

(A)

(B)

Fotografía con microscopiode los orificios cónicos en lamáscara de sombras, desdela cara de la placa frontal.

Figura 3

Figura 4 Figura 5

Trayectoria del haz sin rejillas de aceleracióny enfoque (muy exagerado)

Rejillas

Trayectoria del haz conrejillas de aceleración y enfoque

Haz azul

Haz verdeHaz rojo

Roj

oV

erde A

zul

Trayecto de los haces electrónicos.

Yugo

Imanes


la nitidez de la imagen cromática desplegada enla pantalla, garantizando la sincronización de lostres haces electrónicos en la trayectoria que reco-rren desde los cátodos hasta el fósforo del cines-copio.

Aunque algunos de los movimientos para con-cretar la corrección se realizan en la placa basedel cinescopio, la mayor parte de la rectificaciónse hace en ciertos elementos externos a éste, co-mo el yugo de deflexión, los imanes de pureza yconvergencia, etc. Por esto, podemos decir quedichos ajustes se realizan en el tubo de imagen.

Explicamos ya que gracias a la máscara desombras (rejilla de apertura en el caso del Trini-tron de Sony), los haces electrónicos caen sobresu fósforo respectivo, lo que teóricamente garan-tizaría una imagen correcta; pero ¿cómo ase-gurarse que los haces electrónicos efectivamenteviajen en sus trayectorias correctas dentro delcinescopio, para que la condición anterior secumpla? Este es, precisamente, el objetivo de losajustes de pureza y convergencia.

Para entender mejor lo anterior, hagamos unexperimento. Consiga una lámpara de mano (depreferencia de las que pueden enfocar un hazdelgado); colóquese en una habitación oscurafrente a una pared -a una distancia aproximadade un metro-; encienda entonces la linterna yobserve la huella que deja el rayo luminoso enlos distintos puntos del muro (figura 6A). Ahora,imagine que la pared es una pantalla y mueva lalámpara simulando la exploración del haz elec-trónico dentro de un cinescopio; esto es, de iz-quierda a derecha y de arriba hacia abajo, comoen zigzag.

Notará que cuando la luz llega de manera per-pendicular a la pared, la huella que forma es casicircular; mientras que cuando el haz llega a lasesquinas se deforma hasta ser una elipse alar-gada (figura 6B).

Pues bien, como se examina a continuación,este mismo efecto se produce en el tubo de ima-gen de un televisor.

Los cátodos del cinescopio generan tres hacesde electrones que se aceleran, enfocan e incidenen la pantalla recubierta de fósforo para producirimágenes en color. A su vez, el nivel de excita-ción de los cátodos no es constante en el tiempo,

sino variable, dependiendo, en cada momento,de la combinación necesaria de los tres coloresprimarios (rojo, verde y azul) para desplegar lagama cromática correspondiente a los distintospuntos de la imagen exhibida.

Por ejemplo, en aquellas zonas de la pantalladonde predominen los tonos azules habrá unmayor porcentaje de emisión del cátodo azul,reduciéndose la del rojo y verde; o bien, en lasáreas de color amarillo, los haces que trabajanson el verde y el rojo, atenuándose el azul. Re-cuerde que este es el principio de la mezcla adi-tiva de los colores.

Sin embargo, para conseguir imágenes nítidasy con la gama cromática apropiada, al diseñarel tubo de imagen es necesario considerar variosaspectos. Por ejemplo, en un cinescopio del tipoRCA convencional (cañones en delta), la máscarade sombras se coloca de tal forma que, vista defrente, coincide con el centro geométrico de latríada (figura 7). Esto garantiza que, al llegar deforma simultánea los tres haces electrónicos, ca-da uno excite única y exclusivamente el fósforo

que le corresponde, lo cual se debe al pequeñoángulo que presentan entre sí y que los haceconverger de manera exacta al atravesar el orifi-cio en la máscara, para separarse a continuación;así, la información de color rojo sólo alcanza alos puntos de fósforo que emite dicho color, eigualmente sucede con el verde y el azul.

Al procedimiento que garantiza que cada hazelectrónico caiga exclusivamente sobre los pun-tos o líneas de fósforo que le corresponden sininterferir a los adyacentes, se le denomina “ajustede pureza” (figura 8).

Pero además, es muy importante conseguirla perfecta superposición de las imágenes produ-cidas por cada uno de los rayos electrónicos.Durante el trayecto entre los cañones y la panta-lla, los haces siempre varían su ángulo de excita-ción con respecto a la máscara de sombras; así,mientras que en los puntos centrales de la pan-talla los haces llegan casi en forma perpendicular(figura 9A), cuando alcanzan los bordes del ci-nescopio tienen un ángulo muy pronunciado, taly como sucedió en el experimento que realiza-mos antes (figura 9B).

Es decir, conforme más lejano estén los hacesdel centro de la pantalla es posible que se pre-senten algunas deformaciones en los bordes dela imagen. Esto es más notorio en imágenes en

las que aparece una zona blanca sobre un fondonegro; si el televisor no está convenientementeajustado, se alcanzará a notar un borde de color(puede ser rojo, verde o azul, indistintamente) alo largo de la transición entre blanco y negro.

Aprox. 1m Pantallaimaginaria

Aspecto del haz de luzdependiendodel punto de incidencia.

Par

ed

Figura 6A

Figura 6B

Haces electrónicos

Orificio de la máscarade sombras

Puntos de fósforo

Vista de frente

Orificio de lamáscara de

sombra

En esta imágen se muestra la convergencia de los tres haces en cada punto de la tríada RGB,pasando por el orificio de la máscara de sombras.

Figura 7

Figura 8

Pureza OK

Purezadefectuosa(imagensimulada)


Por todo lo anterior, al procedimiento que per-mite garantizar la correcta superposición de lasinformaciones del rojo, verde y azul, y que porlo tanto impide la aparición de esos bordes enlos puntos de transición de claro a oscuro, se lellama “ajuste de convergencia” (figura 10).

Eliminación de los anillos de convergencia

Aunque no explicaremos en este artículo cómorealizar los ajustes de pureza y convergencia,conviene mencionar que llevarlos a cabo no estan fácil como sólo mover un potenciómetro oacceder a un menú en la pantalla del televisorpor medio del control remoto. Dichas calibracio-nes son hasta cierto punto complejas, pues re-quieren de la intervención directa del técnico so-bre los yugos de deflexión vertical y horizontal,así como la manipulación de una serie de ele-mentos que también se han montado en el cuellodel cinescopio con ese propósito, entre ellos losanillos de convergencia.

No obstante, desde hace algunos años, enalgunas marcas de televisores en color se ha su-primido el uso de anillos de convergencia en elcinescopio, lo cual en principio resulta descon-certante, pues es sabido que estos elementos seutilizan para permitir un perfecto ajuste en laconvergencia de los haces en la pantalla de ci-nescopio. ¿Que ha sucedido? Simplemente quese ha perfeccionado el montaje del yugo en elcuello del cinescopio, de tal manera que en algu-nos equipos se ha optado por eliminar este tipode anillos; y además, se incluye un cinturón dematerial magnético que sirve para el ajuste deconvergencia.

En la figura 11A se muestra el cinescopio deun televisor General Electric o RCA, chasis CTC-185A, en el que se puede apreciar la carencia dedichos anillos, y en la figura 11B presentamos alcinescopio convencional.

Una característica importante en este tipo deyugos de deflexión, es que vienen pegados alcuello del cinescopio, por lo que el fabricante delos equipos recomienda que cuando se dañe di-cho elemento (el yugo) debe sustituirse todo elcinescopio, pues sólo así se garantiza el ajusteadecuado. Y aunque esto es lo ideal, la repa-ración resulta incosteable.

En la práctica, hemos observado un métodoque permite retirar el yugo para sustituirlo sintener que cambiar todo el tubo de imagen. Dichoprocedimiento consiste en calentar al yugo conun par de pistolas de aire caliente (secadoras depelo) de tal forma que cuando exista la suficiente

Figura 9A

Figura 9B

Figura 10

Cuando en el patrón de “crosshatch“ se note un efecto como elque se muestra en esta figura, es que el televisor necesita ajustede convergencia

temperatura en el yugo, éste se va a despegardel cinescopio. Sin embargo, si usted va a efec-tuar este proceso le recomendamos calentar bienla zona, pues de otra manera se puede llegar aromper el cuello del cinescopio.

¿Cómo ajustar la convergencia cuandono hay anillos?

Expliquemos, por último, qué pasos seguir cuan-do tenga problemas de convergencia en algúntelevisor de este tipo:1) En el caso específico de los televisores RCA o

General Electric del chasis indicado, entre en

Figura 11A Figura 11B

Figura 12 Figura 13

Los tres hacescuando noconvergen

Los tres hacescuando convergen

Cinturón magnético que hay que moverpara ajustar la convergencia

Anillos

el modo de servicio presionando MENU, PO-WER y VOLUMEN +, e inmediatamente indiquela clave ACCESO 76. Luego presione CANAL +y MENU, con lo que debe aparecer en pantallauna línea horizontal.

2) Retire con cuidado el cinturón magnético (figu-ra 12) y muévalo para ajustar la convergencia.

3) Observe la línea horizontal hasta que se juntenlos haces (figura 13).

4) Fije con cinta adhesiva el cinturón magnético,una vez que haya concluido el ajuste.


COMO LOCALIZARFALLAS EN FUENTES DE

ALIMENTACIONCONMUTADAS

COMO LOCALIZARFALLAS EN FUENTES DE

ALIMENTACIONCONMUTADAS

Guillermo Palomares Orozco

El bloque fuente de poder es defundamental importancia en laestructura de cualquier aparato

electrónico, debido a que en estasección es donde se producen todos los

voltajes necesarios para el correctofuncionamiento del equipo. En los

últimos 10 años, este módulo hasufrido una transformación muy

importante, pasando de ser circuitossencillos que todo mundo comprendía,aunque de operación muy deficiente, a

sofisticadas fuentes conmutadas demucho mayor eficiencia, y cuyo

funcionamiento resulta mucho máscomplejo. En este artículo,

explicaremos su teoría de operación,mostraremos dos circuitos reales como

ejemplo y enseñaremos un métodopara la detección de fallas, con

algunos consejos prácticos.

Diferencias entre las fuentes linealesy las fuentes conmutadas

Las fuentes conmutadas presentan grandes ven-tajas con respecto a las fuentes lineales tradicio-nales. Estas últimas (figura 1) presentan, en ge-neral, las siguientes particularidades:

• Transformador de gran tamaño, conectado di-rectamente en la línea de CA (y que por conse-cuencia trabaja con una frecuencia muy baja).

• En la mayoría de los casos, circuitos rectificado-res tipo puente de diodos.

• Filtros de gran capacidad.• Reguladores de voltaje.

Por contraste, las características más importan-tes de las fuentes conmutadas (también conoci-das como “fuentes osciladoras” por su capacidadde adaptarse a las variaciones de voltaje), son:

• Bajo costo, debido a su pequeño transformador(que además es de alta frecuencia).

• Ligeras.

• Excelente estabilidad en la salida de voltaje.• Bajo calor generado.• Tamaño reducido.• Pueden operar con voltajes de entrada muy

amplios (generalmente de 85 V a 240 Vca).

Estos nuevos tipos de fuentes constan de un osci-lador, un pequeño transformador, rectificadoressecundarios y filtros pasa-bajos para filtrar elvoltaje de salida (figura 2).

Los tipos de control de salida de voltaje, son:

• Control de la amplitud del oscilador.• Cambio del ciclo de trabajo del oscilador (con-

trol de amplitud del pulso).• Control de frecuencia (sea del oscilador o del

transformador).

Cabe mencionar que algunas fuentes de poderutilizan más de uno de estos tres tipos de control.

Secciones de una fuente conmutada típica

Son seis los bloques de una fuente conmutadatípica (figura 3), a saber:

1) Rectificador y filtro.Este bloque recibe los 120 Vca de la línea y entre-ga aproximadamente 170 Vcd en su salida. Hayque recordar que el puente rectificador conviertela corriente alterna en corriente directa, y que elfiltro elimina el ruido o ripple. Un fusible que seencuentra en la entrada de la línea para protec-ción del circuito, se abre CUANDO HAY UN COR-TOCIRCUITO EN LA SECCION OSCILADORA O

EXCITADORA y NO CUANDO HAY UNA CARGAEXCESIVA.

2) Excitador y oscilador.En videograbadoras, este bloque consiste en uncircuito integrado de mediana potencia (600 V, 5amp) y alguna circuitería adicional de apoyo,mientras que en televisores generalmente setrata de un transistor discreto (aunque cada vezse usa con más frecuencia un circuito integrado).

El propósito de este conjunto es tomar elvoltaje de 170 Vca y “pasarlo” a través del prima-rio del transformador, pero en forma de una señalpulsante (recuerde que un transformador resultainútil ante señales de DC). Uno de los embobi-nados del transformador retroalimenta un voltajefuera de fase para que el excitador entre en osci-lación (enseguida se hablará de esto con mayordetalle).

3) Transformador.El transformador tiene un primario, uno o mássecundarios y un embobinado de retroalimen-tación; las funciones de este último son:

a) Retroalimentación. Este embobinado de con-trol entrega una señal de retroalimentación altransistor excitador/oscilador, con el objeto deapagarlo y generar una situación inestable queprovoque la oscilación (lo que significa que elconmutador se enciende y apaga a muy altavelocidad). Puesto que esta situación se repite

Figura 1 Figura 2


en un ciclo de trabajo muy pesado, debe usarseun transistor con características apropiadas.

b) Acoplamiento. El circuito de acoplamiento(cuando existe) sirve para proporcionar al ex-tremo primario una referencia del compor-tamiento de los voltajes en el secundario, conel objeto de que las tensiones de salida de lafuente estén siempre dentro de sus especi-ficaciones correctas. También provee un aisla-miento eléctrico entre el circuito del primarioy el circuito del secundario; esto es para queel cliente nunca entre en contacto con la líneade CA cuando toque la unidad.

Dicho transformador puede ser pequeño, encomparación con un transformador tradicional.La razón de ello es que trabaja con una frecuen-cia alta, con lo cual se logra que la transferenciade energía entre primario y secundario sea mejorque si trabajara -como lo hace un transformadornormal- a 60 Hz.

El blindaje del transformador (o de la fuenteen general) es necesario si se toma en cuentaque esta señal, al operar en altas frecuencias,puede ser inducida en los amplificadores de ca-bezas de video o en las líneas de transporte deseñal de video, trayendo como consecuencia lageneración de líneas de interferencia en lapantalla.

4) Rectificadores del extremo secundario.Estos rectificadores son de bajo voltaje pero dealta velocidad, ya que el secundario del transfor-mador entrega corriente alterna de muy elevadafrecuencia; a causa de esto, los diodos rectifica-

dores de baja frecuencia (entre ellos el 1N4007)resultan inútiles. Este es uno de los principalesproblemas con los que el técnico de servicio seenfrenta cuando va a reparar fuentes conmuta-das; y es que si desconoce dicha situación, segu-ramente que en sustitución de los diodos origina-les colocará cualquier otro tipo de diodos, perolas nuevas piezas se dañarán rápidamente, e in-cluso pueden llegar a dañar a otras seccionesdentro de la fuente. El tipo de diodos que se reco-mienda utilizar es el RU4M, que soporta 400 V, 2amp, y es de rápida recuperación.

5) Retroalimentación y aislamiento.El voltaje del secundario más importante (la líneade 12V en el caso de las videograbadoras, y lalínea de B+ en el caso de los televisores), en algu-nas fuentes es tomado y enviado en retroalimen-tación al circuito primario. Este voltaje se empleapara controlar la salida de voltaje que va haciael transformador por el excitador de retroalimen-tación. Esta muestra de voltaje es enviada deregreso al primario del circuito, aunque no existauna conexión directa entre primario y secunda-rio; por razones de seguridad, esta muestra seenvía a través de un optoacoplador.

6) Control de nivel.Con la reducción del bias (polarización) de la basedel transistor excitador/oscilador, se reduce tam-bién la amplitud de la señal entregada en su colec-tor. Y dado que este efecto se presenta en todoslos voltajes secundarios, puede decirse que lapolarización del oscilador se reduce para mante-ner en estado de regulación a la fuente conmutada.

Métodos de control de voltajemás empleados

Existen dos formas para controlar la salida devoltaje en los secundarios:

1) Control mediante frecuencia(cambio de frecuencia en el oscilador,con respecto al punto de resonanciadel transformador).

La operación de estos transformadores dependede la frecuencia, ya que el embobinado primariofunciona como un resonador (un oscilador natu-ral). Recordemos que siempre que colocamos enparalelo una bobina y un capacitor, el conjuntoposee una “frecuencia de resonancia” natural,misma que depende estrechamente de los va-lores de L y C; por lo tanto, podemos decir queun transformador en cuyo primario se le coloqueun condensador en paralelo, poseerá una fre-cuencia de oscilación implícita, que marcará supunto de operación óptima. Aun y cuando no secoloquen capacitores externos en el embobinadoprimario, existe una capacitancia inherentecausada por la proximidad de las espiras del mis-mo. Este circuito resonante L-C es producido ex-clusivamente con el embobinado del transfor-mador (figura 4).

El voltaje de salida de los secundarios aumen-ta cuando la frecuencia de trabajo se aproximaa la frecuencia natural de resonancia del trans-formador. Por lo tanto, si se modifica cuidadosa-mente la frecuencia de entrada al primario deltransformador, el voltaje de salida de éste puedeser controlado o regulado.

La gráfica del comportamiento de un transfor-mador se muestra en la figura 5; ahí vemos queel pico máximo es Vs, mismo que se alcanzaexactamente cuando la frecuencia de entradacoincide con la de resonancia natural del embo-binado. Como puede observarse, la forma derespuesta no es muy estrecha sino amplia (tieneel aspecto de una campana normal); esto se debea la resistencia del alambre, al valor de la induc-tancia, a la capacitancia inherente, etc. En conse-cuencia, si se maneja cuidadosamente la fre-cuencia aplicada al embobinado primario, se lepuede hacer trabajar en cualquier punto de lacurva (de preferencia en la porción lineal, ya seade subida o de bajada), produciendo en su salidauna gama de voltajes que van desde un puntomuy bajo hasta su punto máximo (Vs). Esto quie-re decir que el método puede utilizarse para con-trolar de forma muy precisa los voltajes a la sa-lida de los secundarios.

En videograbadoras, lo normal es que la fre-cuencia de entrada al transformador opere en laregión marcada como A (flanco de subida de larespuesta en frecuencia). En este caso, conformela frecuencia de entrada se incrementa, el puntode operación va hacia la parte alta de la curva,por lo tanto la salida del transformador aumenta.

Figura 3

Rectificadory filtro

Excitador y oscilador

Control de nivel

Primario Secunario

DC

Transformador(acoplamiento/retroalimentación)

Diodos desalida RV4M

Aislamiento optoacoplador

Retroalimentacióndel oscilador

D2

D1

Ajuste de voltaje

Carga

Carga

AC

Figura 5Figura 4

C

Vcc

L

Oscilador LC típico.La frecuencia de

oscilación del conjunto depende

de los valores de L y C

En todo embobinado, la mismacercanía de las espiras entre sí

produce una pequeña capacitancia;por tanto, todo embobinado posee

una frecuencia de oscilación inherente

A

B

A B

Punto de resonanciade un transformador

VS (Pico máximode resonancia)

Punto de operación

Salida deltransformador

Frecuencia de entrada


Algunas fuentes en televisores operan en elpunto B de la curva, por lo que en ellos las varia-ciones de frecuencia tienen un efecto inverso (enla porción descendente de la curva, un aumentode frecuencia implica menor inducción, produ-ciendo entonces una disminución en la salidadel secundario en el transformador). Este modode operación (en la región B) no es usualmenteelegido por los diseñadores, ya que al encenderel equipo, el oscilador comienza a trabajar a unabaja frecuencia; esto provoca que la salida enlos secundarios del transformador sea elevada,dando origen a posibles daños en la fuente o enel equipo.

2) Control mediante embobinado de control.Un voltaje aplicado en la bobina de control deun transformador especial, hace que disminu-ya la inductancia dentro del dispositivo.

Corrimiento de frecuenciaen el transformador

La mayoría de televisores utiliza un transforma-dor especialmente construido con un embobina-do de control colocado en una laminación aco-plada de manera perpendicular a la laminacióndel primario y secundario (figura 6). El embobina-do de control regula la salida del transformadoralterando la reluctancia y, por lo tanto, aparente-mente también la inductancia del transformador.

Usando la bobina de control, cuando se leaplica un voltaje de CD, se desarrolla un campomagnético; y este campo se aplica en el núcleodel transformador, afectando el campo inducidopor el primario y, por consiguiente, el voltaje ge-nerado en el secundario. Esto altera al campotal como cuando se inserta un tornillo de alumi-nio en una bobina de sintonía (inductor). Cuandola inductancia (L) es decrementada, la frecuenciade resonancia es incrementada. En el diagramamostrado anteriormente, equivaldría a que lacurva de respuesta se corriera hacia la derecha,lo que a su vez se traduciría en un cambio en lasalida de voltaje de los embobinados secunda-rios.

El diseñador de la fuente selecciona el puntode operación A o B para determinar si al aplicarCD a la bobina de control el voltaje de salida seaumenta o disminuye. Si es elegido el punto A,podemos notar que al estar la curva corrida haciala izquierda implicaría que la fuente comenzaríaa trabajar con un voltaje muy alto (lo que puedeafectar la integridad de los circuitos alimenta-dos); para evitar esto, se debe aplicar un voltajede CD inmediatamente a la bobina de controlcuando el aparato es energizado (este es repre-sentado por el capacitor en línea punteada). Paraevitar dicho problema, este tipo de fuentes porlo general trabajan en la región B de la curva;esto significa que comienzan a operar con unvoltaje de salida bajo, y conforme se va apli-cando una corriente de realimentación al embo-binado de control, el voltaje de salida va crecien-do hasta alcanzar su nivel correcto (lo cual ocu-rre en pocos milisegundos).

Dos ejemplos de fuentes típicas.

Para concretar la explicación teórica anterior,enseguida vamos a mostrar dos fuentes de podertípicas, una de una videograbadora (figura 7) yotra de un televisor (figuras 8). Se explicará endetalle la operación de la segunda, dejando parael lector deducir el funcionamiento de la primera.

Podemos ver que en la entrada del circuitooscilador hay un voltaje de aproximadamente150 Vdc, mismo que se obtiene de rectificar yfiltrar directamente la entrada de 120 Vac de laFigura 6

Primario

Secundario

Bobina decontrol

Voltaje decontrol de CD

Cambio de frecuencia del transformador

El voltaje de control genera un campo magnéticopara disminuir la inductancia efectiva.

B+

Figura 7


línea hogareña. Este voltaje se dirige hacia la ter-minal 1 del transformador principal, del cual elotro extremo del primario llega a las terminales11 y 12 del circuito integrado que se encarga dela oscilación. Dentro de este circuito se aloja elelemento de switcheo (un MOSFET de potencia),cuya fuente se encuentra en las terminales 8 y 9del IC, que se conectan a la tierra del primario através de una resistencia de bajo valor.

Observe también que parte del voltaje deentrada pasa por una resistencia y llega hasta laterminal 4 del IC, que corresponde a la entradadel excitador del conmutador. Cuando es conec-tado por primera vez el aparato, el voltaje en estaterminal resulta suficiente para que el excitadorse dispare y ponga a conducir al conmutador,con lo que se consigue un flujo de corriente através del embobinado primario. Este flujo indu-ce voltajes en todos los embobinados secun-darios, incluyendo el ubicado entre las terminales5, 6 y 7, que en este caso funciona como bobinade realimentación.

El voltaje inducido en la terminal 7 de estesecundario, comienza a cargar a un condensadorcon un voltaje negativo, y cuando la tensión al-canza un cierto punto (detectado por el amplifi-cador de error dentro del IC), este elemento envíauna orden hacia el bloque AMP, el cual corta elvoltaje de polarización al conmutador y lo obligaa apagarse. Por lo tanto, el flujo de corriente quecirculaba por el primario sufre un colapso, y estea su vez induce voltajes hacia los embobinadossecundarios; específicamente, produce un pulsoen la terminal 5 del embobinado de control, elcual se transmite a través de una resistencia yun condensador a la entrada del excitador deconmutador, y lo vuelve a encender.

Con esto tenemos una situación inestable queobliga al conmutador a encenderse y apagarsecontinuamente, con lo que se logra la inducciónhacia los secundarios y la generación de los vol-tajes de alimentación para el funcionamiento deltelevisor.

Como circuito de protección, el IC conmutadorposee un detector de sobrecarga, el cual se dis-para precisamente cuando el voltaje en sus ter-minales 8 y 9 (que, como recordará, correspon-den a la fuente del conmutador) alcanza un valor

determinado (gracias a la presencia de la resis-tencia de bajo valor). En tal caso, el circuito deprotección corta la polarización del conmuta-dor, impidiéndole trabajar y apagando el televi-sor, con lo que se evitan daños mayores ya sea ala fuente o a los circuitos que alimenta.

Por su parte, el extremo secundario resultasumamente sencillo: puede notar que la salidadel embobinado ubicado en las terminales 8, 10y 11 del transformador corresponde a la salidaB+, misma que sólo es rectificada y filtrada; y lomismo ocurre con la fuente de bajo voltaje, lacual aprovecha el embobinado entre las ter-minales 12 y 13, de donde se generan los casi 20V que se necesitan para alimentar a diversos cir-cuitos del televisor.

Compare este funcionamiento con el de lafuente de videograbadora, y advertirá que básica-mente se trata del mismo circuito.

Procedimiento para la localización de fallas

Observe cómo se lleva a cabo este procedimien-to, en el siguiente diagrama (figura 9):

Aspectos que deben considerarse enel servicio a fuentes conmutadas

En el caso de las fuentes conmutadas, son varioslos aspectos que deben considerarse al procedera su reparación: hay que observar y comprenderlas secciones que contiene; saber cómo interac-túan y, después de una adecuada comprensión,determinar las posibles fallas que pudieranpresentarse en cada una de ellas; de esta formase puede aislar el problema para su más prontay eficaz atención. Y aunque en los manuales deservicio se recomienda cambiar como un módulocompleto toda la fuente, ello resulta una tareapoco práctica y muy costosa en comparación conun simple servicio en el nivel de componentes.

Método para la reparación defuentes conmutadas

Como ya explicamos, las fuentes conmutadasson unidades que basan su funcionamiento enla oscilación de muy alta frecuencia. Como dispo-

DR

IVE

R

150

Vol

tsR

AW

8+

R41

04C

4123

R41

25

4

5

12

36

89

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PR

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R41

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03C

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02

R41

24

R41

29

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UL

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26

R41

22

CR

4109

7.5V

C41

24

C41

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V+

C41

36

330

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CR

4111

R41

35

C41

28

C41

22R

4126

FB

4113

CR

4112

FB

4112

C41

35

1

3

8 11 10 13

5 6 7

12

T41

01R

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TOR

FB

4106

C41

06

C41

09

CR

4106

C41

37

FB

4107

C41

07

140V

DC

B+

NC

NC

FB

4109

FB

4108

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C41

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10

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4107

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TC

OLD

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de

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der

de

los

tele

viso

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RC

A c

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asis

CT

C 1

76/1

77

+

Figura 8


sitivo de conmutación, generalmente tenemosun transistor, o un circuito integrado que contie-ne a éste.

Conforme a la experiencia, usted habrá adver-tido cuán frecuentemente se daña este dispositi-vo, aunque rara vez es el causante original delproblema; de ahí que al sustituirlo vuelva a da-ñarse apenas transcurridos algunos segundos,o quizás minutos u horas.

ProcedimientoPara reparar una fuente conmutada ejecute lassiguientes acciones:

1) Utilice un Variac o reductor de voltaje de entra-da de línea, para modificar a voluntad el voltajede corriente alterna entregado a la fuente. Deesta manera, evitaremos hacer daño a los tran-sistores de conmutación.

2) Localice la sección de retroalimentación; esdecir, la porción de señal que es tomada delprimario o del secundario para informar alcircuito oscilador sobre el nivel de salida queguarda la fuente. Por lo general, esta secciónes responsable de la avería en los circuitos.Revise también los condensadores electrolí-ticos, ya que suelen ser con frecuencia los cau-santes del problema.

3) Acostúmbrese a revisar los diodos rectificado-res de los diversos secundarios. Como ya co-mentamos, en caso de descubrir que estos dis-positivos se encuentran averiados, proceda asustituirlos por piezas de iguales característi-cas (es muy importante verificar su corrientemáxima de trabajo y su velocidad de recu-peración).

4) Es común que luego de sustituir componentesquemados o averiados, se piense que la fuenteha quedado reparada; pero este es un graveerror. Para asegurarse de que ha sido arregla-da, se le debe colocar una carga artificial a finde medir la corriente y voltaje entregado porsus devanados; para tal efecto, podemos cal-cular algunos valores de resistencias quesimularán la carga normal de la fuente pormedio de la ley de Ohm. Una vez conectadaséstas entre alguna salida y tierra, por mediode un multímetro se debe medir el voltaje en-tregado por dicha salida (sabiendo, de ante-mano, que lo normal es que el voltaje tienda acaer, pero no en exceso).

5) Por último, no está de más reiterar que a estasfuentes debemos conocerlas a fondo, para que,al tener plenamente identificadas sus distintassecciones, sea posible realizar una reparaciónmás rápida y confiable; y no por querer ahorrardinero, compremos refacciones de dudosa ca-lidad o las primeras que tengamos a la mano.

Figura 9

¿Llega la alimentaciónde DC al aparato?

¿Hay voltaje de alimentaciónde DC en el transformadorde switcheo?

¿Llega la excitaciónal conmutador?

¿Funciona el conmutador?

¿Hay alimentaciónpara el Syscon?

¿Hay pulso de encendido?

¿Aparecen los voltajes B+y todos los necesariospara el encendido?

¿El aparato se enciendeun momento y luego seapaga?

Falla en circuitos de protección

Sí

Sí

Sí

Sí

Sí

Sí

Sí

Sí

Revise cable, clavija yfusible de entrada

No

Revise etapas derectificación y filtrado

No

Verifique circuitode control del conmutador

No

Reemplace el dispositivoNo

Revise las etapasde rectificación, filtrado y regulación

No

Problema en SysconNo

Revise las etapas derectificación, filtrado yregulación respectivas

No

Fuente bienNo

Secuencia para la detección de fallasen fuentes conmutadas de TV color.

DISCOSDUROSDISCOSDUROS


El disco duro es un medio dealmacenamiento de información no

removible y de muy alta capacidad, adiferencia de los disquetes, aunque

también trabaja mediante principiosmagnéticos. Por estas propiedades, los

discos duros son utilizados encomputadoras como dispositivos donde

se graba el sistema operativo, losprogramas de aplicaciones y los archivos

que se generan durante el trabajocotidiano; también actúan como

memoria temporal durante los procesoscomplejos en ambientes de trabajo

avanzados (por ejemplo, en Windows uOS/2), e inclusive como almacén de

datos que se obtienen de Internet, de unCD-ROM o de cualquier otra fuente

externa. Cómo está formado un discoduro, así como los detalles interesantes

de su operación, son los objetivosprincipales de este artículo.

Un poco de historia

Aún antes de la aparición de las computadoraselectrónicas comerciales (1951), el almacena-miento “masivo” era ya una necesidad. A media-dos del siglo XIX, se utilizaban tarjetas perfora-das como “recipiente” de la información que seintroducía en las calculadoras mecánicas y otrasmáquinas de la época. En la década de los 40’sdel presente siglo, el tubo de vacío llegó a em-plearse para almacenamiento de datos, aprove-chando su capacidad de conmutación y, por lotanto, la posibilidad de “guardar” en ellos dígitosbinarios; y a principios de los 50’s, las cintas mag-néticas empezaron a reemplazar a las tarjetasperforadas.

Poco tiempo después, aparecieron los tambo-res magnéticos y, en 1957 -como componentede las RAMAC 350 de IBM-, se lanzó al mercadoel primer disco duro. Se requerían entonces 50discos de 60 cm de diámetro cada uno, para al-macenar apenas 5 megabytes (MB) de informa-ción, alcanzando un costo de 7,000 dólares porMB. Por supuesto que 5 MB es una capacidadínfima para las necesidades actuales, pero consi-derando que en aquella época un programa


típico medía apenas unas cuantas decenas dekilobytes, y que los archivos de trabajo eranigualmente reducidos, era más que suficiente pa-ra satisfacer las necesidades de las empresas.

Durante décadas los discos duros siguieronsiendo enormes y costosas unidades, sin embar-go, a principios de los 80’s, con la revolución delas computadoras personales, se produjo igual-mente un cambio dramático en tales dispositivos.Los primeros discos duros que se utilizaron encomputadoras personales, eran de 5.25 pulgadas(extraordinariamente pequeños, considerandolos diseños previos), con una capacidad de alma-cenamiento de 5 a 10 MB, más que suficientepara entonces.

De hecho, cuando IBM lanzó al mercado laPC/XT de IBM, aunque los discos duros no seconsideraban un componente estándar en lascomputadoras personales (utilizaban disquetespara grabar el sistema operativo, los programasde aplicación y los archivos), ofreció la posibili-dad de incluir como aditamento un disco durode 10 MB (el equivalente a casi 30 disquetes de360 KB). Esta opción era muy costosa (arriba de1,500 dólares), pero muy atractiva para las em-presas, pues la misma capacidad habría costadoen años anteriores varias decenas de miles dedólares.

Desde entonces a la fecha, al igual que la ma-yoría de dispositivos de computadora, los discosduros han mostrado una rápida evolución quese expresa en el incremento de la capacidad dealmacenamiento, en la mayor velocidad de acce-so a los datos y en una reducción de su tamaño(figura 1). Por ejemplo, en la actualidad la capa-cidad típica de un disco duro es de 2 a 6 gigabytes(GB), con un precio que no rebasa los 300 dóla-

res; pero lo más sorprendente de esta rápidaevolución es que el principio de operación deestas unidades sigue siendo el mismo, única-mente se ha perfeccionado. En la tabla 1 presen-tamos un resumen de las diferentes tecnologíasque se han utilizado.

Generalidades sobre la construcciónfísica de un disco duro típico

La unidad de disco duro toma su nombre de laparte donde se almacena la información (figura2): un disco magnético rígido llamado “plato” (a),el cual es impulsado por un motor de giro (b).

Para incrementar la capacidad de almacena-miento, la mayoría de las unidades contienen doso más platos magnéticos. La información se es-cribe y se lee por medio de una cabeza magnéticade lectura/escritura alojada en el ensamble delconjunto de la cabeza (c). Un brazo actuador (d)que mantiene a este ensamble en su lugar, esposicionado por dos imanes, uno superior y otroinferior; a estas placas se les llaman “placasmagnéticas” (e), y su función es controlar elmovimiento del brazo actuador a través de lasuperficie del plato. Dicho movimiento, en sin-cronía con la rotación del plato, permite a la ca-beza de lectura/escritura acceder a puntos espe-cíficos de la superficie magnética.

Las señales que lee o escribe la cabeza, sonamplificadas por el preamplificador de lectura/escritura (f), mismo que, en conjunto con la bobi-na actuadora (g) y conectores asociados, da for-ma a la “bobina de voz” (h); cerca de ésta se en-cuentra la palanca de estacionado (i). Cuando launidad es desactivada, esta palanca mantiene ala cabeza de lectura/escritura en la “zona de

aterrizaje”, un sitio de seguridad en el plato don-de no se almacena ninguna información.

Todas estas componentes se contienen en unensamble de base (j) y una cubierta (k), los cualesson sellados en un ambiente totalmente limpio;de esta manera se aísla el polvo y otros contami-nantes que pueden dañar o destruir a la unidad.

Cada disco duro moderno, contiene un en-samble de circuito impreso donde se alojan loscomponentes electrónicos que le permiten co-municarse con la computadora y que todos suselementos trabajen en sincronía. Entre dichoscomponentes electrónicos, se incluye un micro-procesador encargado de controlar todas las fun-ciones del disco, una interface que se comunica

con el bus de la computadora, un ASIC de controlque opera por completo al hardware de la unidad(ASIC corresponde a las siglas en inglés de “Cir-cuito Integrado de Aplicación Específica”, y serefiere a una tecnología que, por medio de unsolo circuito de alta escala de integración, llevaa cabo las principales tareas de control de undeterminado equipo), un canal de lectura quecodifica y decodifica la información y un ASICde motor que dirige al motor y a la bobina actua-dora.

Ya con este panorama general de la construc-ción de un disco duro típico, podemos describircon más detalle las partes que lo componen.

Figura 1 Tabla 1Disco Winchesterfabricado a finalesde los años 70’s.Podía almacenarmás de 400 MB,pero su costo era de35,000 dólares.Tenía el tamaño deun gabinete .

Conjunto de platosremovibles de una

computadora de losaños 70’s. Comparesu tamaño con una

unidad moderna.

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Los platos magnéticos

Como su nombre lo indica, los platos donde sealmacena la información en un disco duro, sonde un material rígido, en contraste con la delgadacapa plástica de los disquetes (figura 3). Dichosplatos son de aluminio, con un diámetro que seha ido reduciendo gradualmente, a la par que seha incrementado la capacidad de almacenamien-to: han pasando de 5.25 pulgadas en las primerasunidades a 3.5 de los discos más usuales en má-quinas de escritorio y a un tamaño de 2.5 ó 1.8pulgadas para las máquinas portátiles (figura 4).

Si bien el aluminio ha sido durante muchotiempo el material más utilizado, conforme haido avanzando la tecnología de construcción de

cabezas magnéticas, ha mostrado limitacionesserias, sobre todo en la producción de superficiescada vez más planas y perfectamente lisas (todoslos metales poseen protuberancias y depresionesnaturales, que pueden minimizarse pero no eli-minarse por completo). Ante esta situación, losfabricantes de discos duros están experimentan-do con nuevos materiales, como el vidrio (delcual ya existen algunos modelos de discos durosen el mercado) y componentes cerámicos de altatecnología. Por ahora, el problema de estos ma-teriales alternos es su alto costo.

Para almacenar información, la superficie delos platos es recubierta con un material capazde grabar por tiempo indefinido campos magné-ticos de niveles apreciables; en este aspecto, losfabricantes han utilizado dos técnicas: la primera(utilizada desde los discos duros más antiguos)consiste en un depósito de partículas de óxidode hierro sumergidas en una solución adhesiva,misma que se aplica en el centro de los platosgirando a alta velocidad, de tal manera que porfuerza centrífuga el material se distribuye de ma-nera uniforme sobre toda la superficie. Con estose consigue una capa de aproximadamente 70-80 micras de grueso, con un acabado café opaco.

Los discos más nuevos utilizan una técnicamás avanzada, conocida como “de capa delga-da”, pues es más fina, a la vez que más consis-tente y uniforme que la anterior, permitiendomayores densidades de grabación y una mayordurabilidad. Físicamente, pueden reconocersepor su acabado en espejo. La profundidad de la

capa magnética que almacena los datos es deunas 3-8 micras de espesor, dependiendo de latecnología empleada para aplicar esta capa(figura 5). Estos tipos de platos son los que másse utilizan en los discos actuales.

Cabezas de lectura/escritura

Existen diferentes tipos de cabeza de lectura/escritura. Entre las primeras, se cuentan a lacabeza monolítica de ferrita y a la cabeza cons-truida con un block, también de ferrita. Un avan-ce posterior, se dio con el uso de cabezas com-puestas, las cuales se fabrican con una mezclade un material no magnético al que se le agregauna pequeña porción de ferrita.

Las cabezas son el componente más costosode un disco duro, y sus características ejercengran impacto en el diseño y rendimiento de éste.Mas no obstante su alto costo, mantienen undiseño básico y un objetivo relativamente simple:una cabeza es una pieza de material magnético,cuya forma es parecida a una letra “C” con unapequeña abertura (gap); una bobina de alambrese enrolla en este núcleo para construir un elec-tromagneto; de hecho, su estructura es básica-mente la misma que la de las cabezas empleadasen las grabadoras de audio convencionales (fi-gura 6).

Para la escritura en el disco, la corriente quecircula por la bobina crea un campo magnéticoa través del gap, el cual magnetiza a la cubiertadel disco bajo la cabeza. Para leer desde el disco,la cabeza sensa un pulso de corriente electrónicaque corre por la bobina cuando la abertura pasapor arriba de una reversión de flujo en el disco(figura 7).

Gracias a las mejoras tecnológicas, en la ac-tualidad los bits son empaquetados más densa-mente, por lo que el espacio necesario para sugrabación se ha ido reduciendo. El bit de infor-mación almacenado, da origen a la señal produ-cida por la cabeza cuando ésta lo lee; sin embar-go, el reducido tamaño del bit ha implicado unmayor reto, pues las cabezas deben flotar aúnmás cerca del medio de almacenamiento, con elpropósito de incrementar la amplitud de la señal.

El siguiente paso en la evolución de las cabe-zas, fue el diseño de tipo MIG (Metal In Gap oMetal Insertado), en cuyo gap se le introduce una

Figura 2

(k)

(c)

(e)

(g)(h)

(a)

(b)

(j)

(i)

(f)

(e)

(I)

(d)

Figura 4

Figura 5

Figura 3 Comparación detamaños de discos duros

2.5 pulgadas

3.5pulgadas

5.25 pulgadas

1.5-2 mm(aluminio, vidrioo cerámica)

Capa ferromagnética(3 a 8 micras)

Figura 6

Embobinado

Núcleo toroidalde ferrita

Gap no magnético

Estructura de una cabeza magnética


delgada capa metálica para aumentar la capa-cidad magnética. Esta tecnología también ha sidosuperada en nuestros días, siendo sustituida porla de cabezas de película delgada, que se descri-birá a continuación.

Actualmente, muchas unidades emplean ca-bezas de película delgada (thin film head), cuyacaracterística es que los elementos estructuralesse depositan en un sustrato, de manera muysemejante a como son fabricados los microchips(de hecho, la técnica de fabricación de estas ca-bezas sigue prácticamente los mismos pasos quela producción de IC’s). La tecnología de películadelgada es un valioso recurso para los fabrican-tes de cabezas, ya que éstas pueden fabricarsecon un menor tamaño y se les puede aplicar unmejor control de calidad.

La más reciente tecnología de cabezas, llama-da “magneto-resistiva” (MR), está diseñada paralograr medios de almacenamiento de muy altasdensidades de grabación, en el rango de 1 a 2billones de bits por pulgada cuadrada (BPSI), encomparación con las densidades de menos de200 millones BPSI ofrecidas por las tecnologíasde cabeza tradicionales.

A diferencia de éstas -que básicamente sonpequeños electromagnetos de inducción-, la tec-nología MR emplea una forma distinta de realizarla lectura, basándose en un material especialcuya resistencia eléctrica se modifica ante lapresencia de un campo magnético.

Una pequeña franja de material magneto-resistivo que se deposita en la estructura de lacabeza, pasa por arriba de los patrones magnéti-cos del disco, sensa la fuerza del campo magnéti-co y produce pulsos eléctricos que correspondena las reversiones de flujo. Como este mecanismono puede utilizarse para escribir, un elementode escritura inductivo de película delgada esdepositado a lo largo de uno de los lados de dichafranja.

La tecnología de la cabeza magneto-resistivacomenzó a aparecer en 1994, y dada su granaceptación fue incorporada, un año después, enel diseño de discos duros. Asimismo, debido engran parte al uso de las cabezas MR acopladascon canales de lectura PRML (siglas en inglés de“Manifestación Máxima de Respuesta Parcial”,una nueva técnica de codificación y almacena-miento de datos), se hizo posible que, utilizandoun solo plato de almacenamiento, un drive de 1gigabyte o más de capacidad fuese realidad.

Esta tecnología ha seguido evolucionando; dehecho, se han diseñado cabezas magneto-resis-tivas gigantes (Giant Magneto-Resistive Head), lascuales se utilizan en discos duros de muy altacapacidad (arriba de 6 GB). Este nuevo estándar,desarrollado por IBM, promete ser la piedra an-gular de los discos duros en un futuro cercano,de modo que puedan seguir satisfaciendo la cre-ciente demanda de capacidad de almacenamien-to de los usuarios de computadoras personales(figura 8).

Brazo del actuador y bobina de voz

Para mover las cabezas, es necesario un meca-nismo que las desplace lateralmente a través delradio de los platos mientras éstos giran; para lle-var a cabo este movimiento, se han utilizado dosmétodos distintos: un motor lineal y la bobinade voz. Veamos cómo funciona cada uno deellos.

Los discos más antiguos se apoyaban en unmecanismo muy similar al utilizado en las unida-des de disquete para el desplazamiento de cabe-zas; esto es, un motor de pasos conectado a unbrazo encargado del movimiento del conjunto(figura 9). Este método resultó satisfactorio enunidades con un número limitado de sectores,ya que en estos casos los tracks que se grababaneran lo suficientemente anchos como para quelas ligeras fallas en el posicionamiento de la ca-beza (prácticamente inevitables por la misma na-turaleza de su movimiento) no afectaran de ma-nera determinante el proceso de grabación yrecuperación de datos.

Sin embargo, este método de desplazamientotenía una inconveniencia: si por cualquier razónel mecanismo se atoraba ligeramente y perdíasu posición de referencia, de ahí en adelante

todas las lecturas o escrituras se efectuarían enforma incorrecta. Pero además, el mismo calen-tamiento de los discos por su operación normal,era suficiente para desalinear las cabezas enrelación con los tracks en los platos; o algún cam-bio en la postura de la unidad podía afectar elproceso de recuperación de información (preci-samente, en estos discos había que tomar pre-cauciones como formatearlos exactamente en laposición en que fueran a trabajar, y no había que

1991

1992

1993

1994

.......

1996

.......

.......

.......

2000+

0.132

0.260

0.254

0.578

1.00

10.0

Tecnología

mejorada

permite

capas más

delgadas

Año Densidad de área

4.5µm

ContactoIntercambioSustrato duroNLFeEspaciadorPelícula suave

Cabezas magnetoresistivas

64µm

Figura 8Figura 7

Señaleléctricaa grabar

Líneas de flujomagnético

Señaleléctricarecuperada

Campo magnéticorecuperado

Informacióngrabada

Informacióngrabada

Figura 9


moverlos mientras estuvieran funcionando). Porestas razones, el método del motor de pasospronto fue desechado y sustituido por las moder-nas bobinas de voz.

Este método funciona de manera muy similara como trabajan las bocinas convencionales: unabobina sumergida en un poderoso campo mag-nético, y a través de la cual circula una corrientecuidadosamente calculada (figura 10), produ-ciendo así una fuerza que desplaza a las cabezasmagnéticas sobre la superficie de los platos.

La gran ventaja de este método en compara-ción con el anterior, es que se trata de un sistemadinámico realimentado, donde en los mismostracks en que se almacenan los datos tambiénse graban ciertas marcas que le sirven de referen-cia al sistema de posicionamiento de cabezas;de este modo, conforme se lee o escribe un archi-vo, el circuito de movimiento de brazo detectasi la posición de las cabezas es la adecuada, yen caso contrario envía ligeras variaciones a lacorriente aplicada en la bobina de voz, corrigien-do así la diferencia. Gracias a este método, losdiscos duros modernos pueden utilizarse encualquier posición, absorber vibraciones exter-nas e incluso golpes de varios “G” de intensidad(una “G” es equivalente a la fuerza con que nosatrae la gravedad hacia el piso), sin interferir en

la lectura y escritura de datos. Y no sólo ello,gracias a su característica de autocorrección, esposible grabar tracks mucho más finos que conel método anterior, lo que finalmente se traduceen discos de mayor capacidad con un númeroreducido de platos.

Por lo que se refiere al brazo del actuador,tan sólo se trata de una palanca metálica en cuyoextremo se encuentran las cabezas magnéticas,sostenidas con un resorte que las impulsa fuer-temente contra la superficie de los platos. Todaslas cabezas están fijas en el brazo del actuador,por lo que si una de ellas se desplaza, digamosal track 250, todas las demás cabezas efectúanexactamente el mismo movimiento. Es por estarazón que en discos duros no se habla de tracks,sino de “cilindros”, ya que todas las cabezas le-yendo al mismo tiempo una determinada posi-ción nos remiten precisamente a dicha forma(figura 11).

Interacción plato-cabeza

Mencionamos que por la acción del resorte enel brazo del actuador, las cabezas magnéticasse encuentran en estrecho contacto con la super-ficie de los discos; también sabemos que los pla-tos en los discos duros giran con una velocidadconsiderable (entre 3,600 y 10,000 RPM, depen-diendo del modelo específico de disco). Enton-ces, si la cabeza está en contacto con la superfi-cie del disco y éste gira rápidamente, cabría su-

poner que la fricción entre ambos tarde o tempra-no provocaría la destrucción de alguno de estoselementos. ¿Cómo se hace para que esto no su-ceda?

Hay una propiedad dinámica de los fluidos(aire o líquidos), según la cual “no importa la ra-pidez con se desplace un fluido por una tubería,la velocidad relativa de las partículas adyacentesa las paredes de dicho tubo será prácticamenteigual a cero”. Dicho en otras palabras, si el airecorre con una velocidad muy alta sobre la super-ficie de un plato de metal, por fricción entre lasmoléculas del gas y la superficie del plato, laspartículas de aire que se encuentra inmediata-mente tenderán a “pegarse” a él. Esta situaciónse repite exactamente en la situación contraria:una cámara de aire estático con unos platosgirando con gran velocidad. En resumen, sucedeque junto con los platos, en su superficie, se man-tiene girando una fina capa de aire.

Este pequeño “colchón de aire” es aprovecha-do por las cabezas magnéticas, que al poseer unaforma aerodinámica obligan a esta pequeña capaa comprimirse debajo de ellas, produciendo lasuficiente fuerza para elevar al conjunto unascuantas micras sobre la superficie del plato(figura 12), evitando así el contacto entre amboselementos y, por lo tanto, impidiendo la fricción.

Gracias a este fenómeno, los discos pueden durarvarios años de trabajo continuo, al final de cuyavida útil las cabezas llegan a “viajar” miles dekilómetros sobre la superficie de los platos (unacabeza de un disco de 3.5 pulgadas cuyos platosgiran a 7,200 RPM, “viaja” aproximadamente 1.7kilómetros en un minuto).

¿Pero qué sucede cuando se apaga el sistemay los platos dejan de girar? Al no existir el colchónde aire que se forma entre cabeza y plato, estoselementos entran en contacto (en lenguaje colo-quial se dice que las cabezas “aterrizan”); si estosucede en una porción del disco donde se tieneinformación grabada, su integridad puede serafectada. Para evitar este problema, los discosduros más antiguos tenían fijada una posiciónde “estacionado” de cabezas (se daba de alta enel Setup), y antes de apagar su sistema los usua-rios debían tener la precaución de dar una ordende “estacionar cabezas” (el famoso comandoPARK); entonces el conjunto se desplazaba haciadicha posición sin datos, con lo que ya podía serapagada la máquina.

En la actualidad, los fabricantes de discos du-ros han incorporado un sistema automático quelleva a cabo exactamente esa misma función almomento del apagado (figura 13). Para ello, seaprovecha la fuerza centrípeta que se genera enun disco (¿recuerda que en los tradicionalesdiscos de audio de acetato, cuando la aguja yaestaba muy gastada, el brazo tendía hacia elcentro del disco por sí mismo?), mediante unapalanca que asegura al brazo del actuador en

Figura 11Figura 10

Partes que componen una bobina de voz típica:

1) Brazo actuador, donde van montadas las cabezas magnéticas.2) Bobina de desplazamiento.3) Conjunto de imanes que producen el campo magnético necesario para el desplazamiento de la bobina.

1

2

3

Figura 12

Cabeza magnética de un disco duro tipo IDE

Debido a ciertos efectos aerodinámicos, entre la superficie del disco yla cabeza de lectura/escritura se forma un colchón de aire de algunasmicras, reduciendo a cero el desgaste por fricción.

Cabeza delectura / escritura

Desplazamiento (giro)(3 a 5 micras)

Colchón de aire

Figura 13

Aspecto del brazo deautoestacionado de un disco IDEmoderno


dicha posición; de este modo, una vez que se haapagado un disco duro, las cabezas quedan fir-memente aseguradas en una posición donde noafectan la información grabada.

Electrónica integrada

Uno de los adelantos que contribuyeron a popu-larizar los discos duros de tecnología IDE, es quedentro de la estructura de la misma unidad seencuentra la circuitería electrónica necesaria pa-ra llevar a cabo una gran cantidad de funcionesdistintas (figura 14):

• Controlar el flujo de datos desde y hacia elmicroprocesador.

• Codificar y decodificar los datos que van a sergrabados en los platos.

• Controlar cuidadosamente la velocidad de girode los discos.

• Controlar la corriente que circula por la bobinade voz, lo que a su vez se traduce en un posi-cionamiento exacto de las cabezas de lectura/escritura.

• Verificar que todos los elementos de la unidadfuncionen correctamente, mediante un micro-controlador dedicado a esa función.

• Soportar un bloque de memoria que sirve comocaché de datos en los procesos de lectura yescritura de información (esto en casi todoslos discos modernos).

Debido a que prácticamente todas las funcionesprincipales del manejo del disco duro se hanincorporado en esta sección electrónica, la inter-face entre la unidad y la tarjeta madre es muysencilla, al grado que se puede incluir en unatarjeta de bajo costo o (el caso más común en laactualidad) en la misma tarjeta madre. Esto evitaque los consumidores tengan que pagar el altocosto que implican las controladoras dedicadas,como sería el caso en las unidades con interfaceSCSI (una tarjeta controladora SCSI añadealrededor de 200 dólares al precio de una PC).

Comentarios finales

Como ha podido apreciar, la tecnología de losdiscos duros modernos es, con mucho, conside-rablemente más avanzada que la de los primerosdiscos que se utilizaron en la plataforma PC; sinembargo, como ya se mencionó anteriormente,el principio básico de funcionamiento de estasunidades sigue siendo prácticamente el mismo.

Viendo a futuro, podemos esperar que la capa-cidad de los discos siga aumentando a la par quedisminuya el precio por MB de almacenamiento;y más adelante, cuando los límites impuestos porla física impidan el desarrollo posterior de losdiscos magnéticos, seguramente se habrán desa-rrollado nuevas y sofisticadas tecnologías de al-macenamiento masivo de información, que nospermitirán satisfacer las crecientes necesidadesinformáticas.

Figura 14

En discos IDE, prácticamente todo elproceso de señal (modulación,codificación, amplificación, etc.) se llevaa cabo en una tarjeta controladoraadosada en el mismo disco (de ahí elnombre de IDE = Integrated DeviceElectronics o electrónica integrada aldispositivo)

ENCONADO DEBOCINAS Y

CONSTRUCCIONDE BAFFLES

Primera de dos partes

ENCONADO DEBOCINAS Y

CONSTRUCCIONDE BAFFLES

Primera de dos partes

Oscar Montoya Figueroa

En este artículo explicaremoslas bases teóricas mínimas

para que comprenda losprincipios de operación de una

bocina típica, así como elprocedimiento para repararuno de estos dispositivos en

caso de que se llegue a dañar;en el próximo número

estudiaremos cómo construirbaffles que cumplan con los

principios de la acústica,garantizando así un sonido

claro y agradable en todomomento.

Las bocinas

Denominamos “bocinas” o “altavoces” a los dis-positivos capaces de transformar una señal eléc-trica en sonido audible.

Como las bocinas son dispositivos electrome-cánicos, su uso continuo durante cierto tiempoprovoca el deterioro de sus partes mecánicas;además, puesto que el costo de su reparación esmuy pequeño comparado con el precio de la uni-dad completa, es muy conveniente conocer elprocedimiento que debe seguirse para repararlas.

Una bocina está formada por tres partes bá-sicas: un cono que impulsa el aire y genera lasondas de sonido, una bobina móvil de alambreunida al cono y un imán permanente fijo que, eninteracción con esta última, produce el desplaza-miento del cono (figura 1).

Algunas otras partes de refuerzo mecánicoson necesarias para el buen desempeño de labocina; entre ellas se puede mencionar a la sus-pensión, la cual, apoyada en la propia estructura


de la bocina, sostiene al cono; a la vez, permiteque éste se desplace longitudinalmente. El gradode rigidez del cono repercute en las característi-cas de reproducción del sonido; mientras queuna suspensión muy rígida provoca que la bocinatenga un espectro de sonidos agudos, una sus-pensión suave permite que la misma tenga ciertacapacidad para reproducir sonidos graves.

El espacio en que se coloca la bobina móviles muy estrecho; es el área entre el imán perma-nente y la estructura metálica. Si la bobina esmal colocada, seguramente hará contacto conlas paredes de la cavidad; para evitar este proble-ma se coloca una tela rígida, la cual mantieneen posición a la bobina (figura 2).

Principio de operación

Cuando una corriente eléctrica es aplicada enlas terminales de la bobina, ésta genera un cam-po magnético que interactúa con el campo delimán permanente, obligando al cono a despla-zarse hacia adelante y hacia atrás, según sea lapolaridad de la corriente aplicada.

En sus partes frontal y posterior, el cono de labocina genera ondas de sonido inversas entresí; o sea, cuando en la parte frontal el aire secomprime en la parte posterior se hace menosdenso, y viceversa. Para entender mejor el pro-ceso observe la figura 3.

Las características mecánicas de las bocinasevitan que éstas, de manera individual, puedanemitir sonidos perfectamente fieles; se requiereentonces de por lo menos tres en conjunto, quede manera especializada cubran toda la gamade sonidos y armónicas requeridos (figura 4). Por

esta razón se construyen bocinas para bajos (so-nidos graves), medios y altos (sonidos agudos).La suma de los espectros de emisión de frecuen-cias de cada una, hace que se pueda tener unareproducción de mayor calidad.

Descripción de fallas

Si su sistema de audio (estéreo casero, reproduc-tor del automóvil o radio portátil) pierde suscaracterísticas de reproducción fiel, se producenruidos o distorsiones en el sonido, o simplementeéste ha dejado de escucharse, significa que seha producido una falla. A continuación señalare-mos algunas de las condiciones y puntos a consi-derar al momento de hacer la revisión de su equi-po de sonido.

No hay sonidoSi no se escucha absolutamente nada, recurra abaterías o directamente a la línea comercial (se-gún sea el caso) para verificar que el sistema estéalimentado; también asegúrese de que estéencendido y con un nivel de volumen medio.

Verificar señal de salidaSi lo anterior no es la causa del problema, useun juego de bocinas o audífonos para verificarque exista señal de salida. Si no se recibe res-puesta, significa que el problema se encuentraen la sección de salida de los amplificadores in-ternos del aparato (fallas que quedan fuera delobjetivo de este artículo).

Problemas en bocinas de salidaEn caso de que el problema no sea interno, sinoque esté en las bocinas de salida, le recomenda-mos ejecutar los siguientes pasos:

a) Verifique visualmente el estado del conector.Si se encuentra oxidado, trate de restaurarlocon la ayuda de una lija suave o de una gomapara tinta.

b) Si se encuentra dañado, proceda a sustituirlo.c) Si se encuentra en buen estado, pero su sis-

tema no lo utiliza, pruebe la continuidad delos cables de las bocinas; para el efecto, utiliceun multímetro o un circuito de continuidad.

d) En caso de encontrar algún corte interno, sus-tituya el cable o elimine el tramo afectado.

Falla en la bocinaSi ha determinado que la falla se encuentra enla bocina, pruebe primero la conductividad de labobina; para ello debe conectar un óhmetro entrelas terminales de la misma. Observe las condicio-nes del cono de la bocina; una suspensión dete-riorada o un cono fracturado o roto, son indiciosde una mala operación. En caso de haber un falsocontacto en los conectores de la bocina o un ca-ble suelto en ella, será necesario resoldar o rem-plazar las terminales dañadas.

Daño en el conoSi hay un daño mayor en el cono o la bobina,deberá ejecutarse el procedimiento de enconado;puesto que se reemplaza con todas las partesdañadas, la unidad quedará como nueva.

Enconado de bocinas

Supongamos que se encuentra dañada una boci-na para medios de ocho pulgadas, con cono cir-cular. Para la reparación de la misma, se requieredel siguiente material (figura 5):

• Pegamento negro o blanco para bocina (el úni-co equivalente es el de la marca UHU).

Figura 1

Cono

Conector

Bobina

Imánpermanente

Estructurametálica

Suspensión

Partes de una bocina de bobina móvilFigura 2

Expansión

Compresión

Expansión

Compresión

La bobina genera dos ondas inversas, una al frente y la otra en la parte posterior. Si ambas ondas se encontrasen en el espacio, se anularían reduciendo la intensidad del sonido generado.

Durante el ciclo positivo el conoavanza, comprime el aire alfrente y lo expande atrás.

Durante el ciclo negativo el conoretrocede, expandiendo el aireal frente y comprimiéndolo atrás.

11

2

2

2

1

Figura 3

Figura 4Partes de una bocina de bobina móvil

Suspensión

Cono

Estructura metálica

Imán permanente

Bocina paraagudos

Bocina paramedios

Bocina paragraves

Cor

tesí

a: O

NK

YO


• Una bobina con el tamaño adecuado (segúnsea el tamaño del centro de la armadura de labobina) y de la misma impedancia que la bobinaoriginal (4, 8 ó 16 ohms).

• Un cono de ocho pulgadas (o del tamaño de labocina que se va a enconar).

• Un centrador del tamaño apropiado.• Una tapa para centro (es una tapa de plástico o

cartón, que cubre la parte superior de la bobinay evita que el polvo entre a la cavidad dedesplazamiento de la misma).

• Alambre trenzado flexible, que permite realizarlas conexiones entre la bobina móvil y el conec-tor fijo. Tiene que ser este tipo de cable, ya quees capaz de soportar los continuos movimien-tos mecánicos que se producen cuando la bo-cina suena; si se coloca un cable que no seatrenzado flexible, después de cierto tiempoterminará por romperse.

En tiendas de electrónica especializadas, ustedpuede encontrar todos estos artículos. Cuandolos vaya a adquirir, fíjese que tengan las mismascaracterísticas de los originales; de preferencialleve la bocina dañada en cuestión, para asegu-rarse de que los artículos sean los apropiados.

Por otra parte, recuerde que un buen trabajodepende también de contar con la herramienta

necesaria: una navaja (cutter), un cautín de 15 a30 watts, unas pinzas de punta, unas pinzas decorte y un multímetro.

Procedimiento

1) De la estructura de la bocina, separe cuidado-samente la suspensión con la navaja. Ense-guida corte la orilla del centrador y, finalmen-te, los cables que van hacia el conector de labocina; entonces el cono y la bobina podránser separados libremente de la estructura me-tálica (figura 6). No tire esta parte, ya que leservirá más adelante.

2) Retire por completo los restos de pegamentoque hayan quedado en el lugar de la suspen-sión y del centrador, y limpie la superficie conun poco de thinner u otro solvente (evite dañarla pintura de la estructura).

3) Observe atentamente la cavidad en que se alo-jaba la bobina; si en el interior encuentra pol-vo o restos de materiales no identificados, re-tírelos con ayuda de una aguja delgada; limpieese mismo sitio con un poco de alcohol indus-trial. Si en él existe óxido, elimínelo con trozospequeños de lija fina para metales.

4) Cumplido lo anterior, hay que unir las nuevaspiezas: la bobina móvil y el cono; al hacerlo,procure que éste quede a la misma altura queestaba el original y compárelos; si es nece-sario, utilice una regla para medir la distanciaadecuada (figura 7). Por lo que respecta a lanueva bobina, si la coloca a una distancia ma-yor de la original, es muy probable que se de-tenga en el fondo de la armadura y que, porconsecuencia, se produzcan distorsiones du-rante su funcionamiento; si la coloca a unadistancia menor de la original, el campomagnético generado por ésta no podrá inte-

ractuar al cien por ciento con el campo delimán permanente; entonces la bocina se escu-chará con una intensidad muy baja.

5) Una vez que la bobina ha quedado en la posicióncorrecta, póngale pegamento para fijarla al co-no; déjela secar por unos instantes (figura 8).

6) Con una aguja delgada, haga dos perforacio-nes en la parte superior del cono; ambos de-ben quedar cerca del centro, a la altura de losalambres de la bobina, para qué estos pasena través de ellos (figura 9A). Fije los alambresen el cono, colocando a lo largo de la trayecto-ria de cada uno de ellos un poco de pegamen-to; deje libres de dos a tres centímetros, pararealizar una conexión futura (figura 9B).

7) Coloque el centrador en la parte posterior delcono, exactamente a la altura en la que seunen la bobina y el cono; fíjelo a éstos, po-niéndole encima un poco de pegamento; déje-lo secar por unos instantes (figura 10).

8) Ahora monte el cono y la bobina en la estruc-tura metálica; para ello, primero presente las

partes e induzca el movimiento del cono em-pujándolo suavemente hacia adentro de la bo-cina; haga este movimiento tantas vecescomo sea necesario, hasta que la bobina entreen la cavidad sin hacer contacto con las pare-des (esto se comprueba fácilmente, si al em-pujar el cono no se escucha ningún ruido).Una vez colocado en la posición correcta,mantenga fijo el cono con una mano; con laotra, coloque pegamento alrededor del centra-dor de la bocina; deje secar por unos instantes(figura 11).

9) Tan pronto como haya secado el pegamentoque se aplicó al centrador, pegue la suspen-sión del cono en la orilla de la bocina.

10) Es el turno de realizar las conexiones finaleshacia el conector de la estructura metálica dela bocina. Para ello, hay que hacer un par deperforaciones cercanas a las terminales de lasbocinas que pegamos. Corte un par de tramosde cable flexible trenzado (aproximadamentecinco centímetros), y páselo a través de lasperforaciones, dejando un centímetro de largopor encima de la parte superior del cono.

PEGAMENTO

Cono con suspensiónPegamento cristalino Bobina CentradorCable trenzadoflexible Tapa para centro

Materiales Figura 7

Figura 6

Altura de labobina al cono

Altura de labobina al cono

Cono dañado

Cono nuevo

Figura 7

Pegamento

ConoSuspensión

Bobina

Para fijar la bobina al cono, coloque pegamento por la partesuperior alrededor, evitando que se escurra hacia abajo.

Figura 8

Cono

Bobina

Terminalesllibres Pegamento

Bobina

Perforaciones (fijar los alambres en este lado con un poco de pegamento)

Suspensión

Cono

A

B

Figura 9

Bobina

Centrador

Coloque el pegamentoentre el centrador yalrededor del cono.

Cono

Suspensión

Terminales

Figura 10

Suspensión

Cono

Bobina

Espacio parala bobina móvil

Orilla para fijar la suspensión

Retire la bobina y el cono, y limpie adecuadamentela estructura de la bocina.


Con la navaja, raspe ligeramente las termina-les de la bobina (ya que éstas se encuentranbarnizadas). Conecte cada terminal a un cableflexible y suelde las uniones; recorte lo másposible el sobrante de la unión de los alambresy protéjala con un poco de pegamento paraque se mantenga fija al cono. Los extremossobrantes del cable flexible deben soldarse alas terminales de la bocina, evitando que que-den estirados; por el contrario, deben quedarun poco holgados (figura 12).

11) Finalmente, pegue la pequeña tapa cubre-polvos de la bobina; colóquela por sobre elcono de la bocina.

Comprobación

La mejor forma de comprobar el estado de unabocina, consiste en tratar de escuchar música a

través de ella; en tal caso, la de tipo clásico repre-senta “la prueba de fuego” (también puede usarun disco con patrones de audio, como señalessenoidales y cuadradas). Analice los resultados.

Pero si para esta comprobación prefiere em-plear un circuito sencillo, le recomendamos ungenerador de tonos que usted mismo puedeconstruir y que es completamente portátil. Loúnico que tiene que hacer es colocar las salidasdel circuito en las terminales de entrada de labocina en cuestión, y variar la frecuencia conayuda del potenciómetro (figura 13).

Baffles

Los baffles o recintos infinitos son dispositivosque alojan a las bocinas de un sistema de sonido;sirven como estructura y modifican las caracte-rísticas de emisión de sonidos de las bocinas alas que alojan. Así por ejemplo, cuando se deseaque una bocina suene un tanto grave, se colocadentro de un baffle lo suficientemente grandepara lograr la resonancia deseada (figura 14).

Ya mencionamos que en una bocina se gene-ran dos ondas de sonido, inversas entre sí; cuan-do ambas se encuentran en el espacio físico, seanulan mutuamente y entonces se pierde casi latotalidad del audio original. Los baffles se cons-truyen para eliminar este efecto y para reaprove-char la señal inversa de sonido, sumándola a laonda de emisión frontal.

En general, podemos decir que un baffle es“una caja de madera o plástico con dimensionesadecuadas para imprimir en el audio carac-terísticas que lo hacen más fiel” (es decir, unasensación de “realidad”); las bocinas se colocanen una de las caras de la caja, y el sonido de laonda inversa se aprovecha de diferentes maneras.

En todo baffle se colocan por lo general al me-nos tres bocinas especializadas, a fin de cubrirla gama de frecuencias requeridas. Pero las seña-les de audio son separadas internamente en tresgrupos: graves, medios y bajos; por eso cada unade las bocinas recibe ya una señal especifica areproducir, y de ahí que la calidad del sonido seamayor. A los circuitos que separan la señal deaudio, se les conoce con el nombre de “filtrosseparadores” o Cross-over.

Tipos de baffles

Existen muchos tipos de baffles, cada uno concaracterísticas que determinan la eficiencia delsistema de sonido. A continuación hablaremosde los modelos más importantes, los cuales pue-den servir de guía para construir sus propios mo-delos.

Baffle infinitoBásicamente consiste en una caja rectangular ce-rrada por todas sus caras, y en cuya parte frontalse abren los espacios necesarios para colocarlas bocinas que formarán parte de ese canal deaudio. Se llama “baffle infinito”, porque el audioemitido por la bocina en su parte frontal viajaen el espacio libremente y no existe la posibilidadde que se encuentre con su señal inversa -quese encuentra atrapada dentro de la caja del baffle.El aire dentro de la caja modifica el sonido queemite la bocina, al aumentar la resistencia deldesplazamiento del cono; para esto se puedenutilizar bocinas con suspensiones muy suaves(figura 15).

Con este tipo de baffles se obtiene un aumentoen la frecuencia de resonancia de la bocina, ade-más de una disminución en la banda de frecuen-cias bajas a reproducir. En general, se obtienemuy buena respuesta a las bajas frecuencias conmuy bajo volumen, y una suave atenuación enla respuesta por debajo de la frecuencia de reso-nancia.

Cono

Imán permanente

CavidadCentrador

Estructura metálica

Suspensión

Coloque cuidadosamente la bobina móvil dentro de la cavidad, sin que ésta roce las paredes internas, y fije el centradorcon pegamento.

Uniones de la bobina al cable flexible

Unión del cable flexiblea las terminales deconexión de la bobina

Figura 11

Figura 12

555

El 555 es un circuito integrado llineal de ocho terminales,éstas se indican en el diagrama.

Potenciómetrolineal de 1MΩ

Resistencia de 1KΩ a 1/2 Watt

Capacitor

8 4

7

6

2

3

1

(+)

(-)

Capacitor4.7 µfd

Terminalesde salida(colocar caimanes)

(+) y (-) se conectan a una pila cuadradade 9 volts.

Circuito generador de tonos

0.01 µfd

Figura 13

Bocinas para agudos

Bocinas para graves

Bocinas para medios

Cortesía: JAMO

Figura 14

Pantalla o cajade madera o

plástico

Bocina para agudos

Bocina para medios

Bocina para graves

Caja sin salidaexterna

Las ondas inversasquedan atrapadasen el interior

Ondas desonidofrontales

Madera de 1/2 pulgada de espesor.Se obtienen buenos resultados al tapizarlas paredes con cajas de huevo

Baffle infinito

Figura 15


PROXIMO NUMERO

Búsquela con

su distribuidor

habitual

Julio 1998

Ciencia y novedades tecnológicas

Perfil tecnológico• La convergencia digital

Leyes, dispositivos y circuitos• Fibras ópticas

Qué es y cómo funciona• El CCD y los digitalizadores de imágenes

Servicio técnico• El mecanismo de carrusel de más de 20 discos

en reproductores de CD’s

• Servicio en la sección de salida de audio deminicomponentes

• Guía de fallas y soluciones en televisoresmodernos

Electrónica y computación• La videoconferencia por Internet

Proyectos y laboratorio• Enconado de bocinas y construcción de baffles

(segunda y última parte)

Diagrama• Televisor Samsung chasis KCT53A, modelos

CT721AP/SPAX y CT721AP/SEMSX

Baffle réflexUn baffle réflex es básicamente un baffle infinito,pero con una perforación adicional sobre su carafrontal, en la que, en vez de una bocina se colocaun tubo. El efecto que produce éste, es el detransformar la onda de sonido inversa que se ge-nera en el interior, en una señal positiva en fasecon la señal frontal; por lo tanto, se reaprovechala energía que se pierde en el interior. Las dimen-siones del tubo deben ser calculadas cuidadosa-mente por los diseñadores de baffles, para lograrel efecto de inversión de la onda del interior. Elresultado de esta adaptación es un sistema dealto rendimiento, toda vez que se aumenta labanda pasante por debajo de la frecuencia deresonancia y puesto que se logra un aumentoen la potencia del sonido (figura 16).

Se debe tener cuidado en el tipo de suspensiónde las bocinas que se emplean para un baffle ré-flex, ya que la colocación del tubo disminuye laresistencia interna; con esto hay un mayor des-plazamiento de los conos de las bocinas, lo cualse refleja en un rápido deterioro de las mismas;

Bocina paraagudos

Bocina paramedios

Tubo dereflexión

Bocina paragraves

Caja sin salidaexterna

Onda inversa

Ondareinvertida

Ondafrontal

El sonido en el interior se invierte en la parte frontal,reaprovechando la energía total

Baffle reflex

Figura 16 Figura 17

Bocina paraagudos

Caja cerrada

Bocina paramedios

Bocina pasiva

Bocina paragraves

Contrapeso de labocina pasiva

Onda inversa

Ondareinvertida

Ondafrontal

En el interior la onda inversa impulsa a la bocina pasiva

Bocina con radiador pasivo

por lo tanto, deben emplearse bocinas de sus-pensión rígida o un filtro subsónico.

Bocina con radiador pasivo

El baffle con radiador pasivo es muy parecido alde tipo réflex, con la diferencia de que el tubo deaire es sustituido por lo que sería propiamenteun cono; es decir, una bocina sin imán y sin bobi-na (o sea, una bocina pasiva), la cual impulsa elaire del exterior mediante la energía que generanlas bocinas en su parte interior.

En el cono de la bocina pasiva se coloca unapequeña masa, la cual actúa como contrapeso ymantiene la operación de él dentro de los valoresde frecuencia de resonancia del sistema.

Este tipo de baffles mejora sus característicasen bajas frecuencias, si se le compara con unode tipo infinito; además, ofrece una mayor poten-cia de sonido (figura 17).

Concluye en el próximo número

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