Saber Electrónica 253 Ed, Argentina

7/24/2019 Saber Electrnica 253 Ed, Argentina

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SECCIONES FIJASSeccin del Lector 76

ARTICULO DE TAPAPngale GPS a su computadora y telfono celular 3

MONTAJESInterruptor sensible al tacto 21Medidor de nivel con indicacin sonora 51Etapa de potencia de audio de 40W 57Doble interruptor para equipos de comunicaciones 60Inductor a las ondas alfa 62

SERVICECurso de funcionamiento, mantenimiento y reparacinde amplificadores de audio digitales - Leccin 3Proyecto de un amplificador PWM 30

CUADERNO DEL TECNICO REPARADORMedicin de tensin de seales de audio: Amplificador paramtrico 40Tcnicas de liberacin de celulares. Cajas y cables para telefona celular 43

MANTENIMIENTO DE COMPUTADORASDiscos duros. Salimos de compras... 49

EL LIBRO DEL MES

TVs & Monitores de LCD 65

AUTO ELECTRICOOBD II. Diagnstico a bordo de vehculos 72

INDICEIndice completo de los artculos publicados desde el N 241 hasta el N 252de Saber Electrnica 77

EDITORIALQUARK

Ao 22 - N 253

AGOSTO 2008

Ya est en Internet el primer portal de electrnica interactivo.Vistenos en la web, y obtenga informacin gratis e innumerables beneficios.

www.webelectronica.com.ar

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SABER

ELECTRON ICAEDICION A RGENTINA

I m p r e s i n : P u b l i m p r e n t S . A . - C n d o r 1 7 8 5 - B s . A s . - A r g e n t i n aPublicacin adherida a la Asociacin

Argentina de Editores de Revistas

Distribucin en Capital

Carlos Cancellaro e Hijos SHGutenberg 3258 - Cap. 4301-4942

Uruguay

RODESOL SACiudadela 1416 - Montevideo

901-1184

Distribucin en Interior

Distribuidora Bertrn S.A.C.Av. Vlez Srsfield 1950 - Cap.


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DEL DIRECTOR AL LECTOR

21 AOS JUNTO A UD.

Bien, amigos de Saber Electrnica, nosencontramos nuevamente en las pginas denuestra revista predilecta para compartir lasnovedades del mundo de la electrnica.

El 11 de junio de 1987 se edit el primer Nde Saber Electrnica, un ao despus de la pri-mera revista de electrnica que publicramos: C i rcuitos e Informaciones. Han pasado 21aos llenos de ancdotas, con momentos buenos y otros no tanto pero entodos ellos siempre nos han acompaado prefiriendo a esta revista que,mes a mes, nos acerca informacin que seleccionamos teniendo en cuentalas preferencias de nuestros lectores.

Hoy, Saber Electrnica, es la nica revista de electrnica que sigue ofre-cindose en toda Amrica y su xito se debe a que hemos tratado de man-tener nuestro perfil, alentados por los buenos comentarios y las crticasconstructivas.

Si tuviera que elegir un momento duro, dira que fue en 1997, cuandola empresa propietaria de Editorial Quark quebr y quienes estbamos en

Argentina decidimos sacar adelante este proyecto pese a no contar conrecursos econmicos. El 2002 tambin nos afect pero entonces ya estba-mos consolidados en otros mercados y la situacin pudo manejarse de otramanera.

En cambio, si tuviera que elegir el mejor momento, dira que es ste...como cada mes que me comunico con Ud. a veces para hacer comentarioss o b re electrnica, otras para dar mi opinin de actualidad y otras paramanifestar mi malestar por alguna circunstancia en particular; pero, indu-

dablemente, cada vez que escribo un editorial siento que est por naceruna nueva ilusin en la que participamos todos los que hacemos SaberElectrnica.

Como puede observar, esta es nuestra primera edicin a todo color; sa-bemos que el papel no es el mejor y que el precio de tapa ha tenido queser retocado por segunda vez en este ao (haca 14 aos que no aumen-taba el precio de la revista, ni siquiera cambi cuando el peso se devalums de tres veces), pero hemos seleccionado el contenido para que le resul-te realmente muy conveniente.

Quiero compartir con Ud. la alegra que representa hacerle llegar estePRIMER EJEMPLAR del ao N 22 de nuestra querida revista y lo esperamos

en las pginas de nuestra siguiente edicin. Ing. Horacio D. Vallejo

EDICION ARGENTINA - N 253

Director

Ing. Horacio D. VallejoJefe de RedaccinPablo M. Dodero

ProduccinJos Mara Nieves

Columnistas:Federico Prado

Luis Horacio RodrguezPeter Parker

Juan Pablo Matute

En este nmero:

Ing. Alberto PicernoEduardo Navas

Luis Roberto Rodrguez

Enrique Clis

EDITORIAL QUARK S.R.L.Propietaria de los derechosen castellano de la publicacinmensual SABER ELECTRONICAHerrera 761 (1295)Capital FederalT.E. 4301-8804

Administracin y NegociosTeresa C. Jara

StaffOlga VargasHilda Jara

Liliana Teresa VallejoMariela VallejoDiego VallejoRamn Mio

Javier IsasmendiIng. Mario Lisofsky

Fabian Nieves

Sistemas: Paula Mariana VidalRed y Computadoras: Ral Romero

Video y Animaciones: Fernando FernndezLegales: Fernando Flores

Contadura: Fernando DucachTcnica y Desarrollo de Prototipos:

Alfredo Armando Flores

Atencin al ClienteAlejandro Vallejo

[email protected]: www.webelectronica.com.ar

Club SE:Luis Leguizamn

Editorial Quark SRLHerrera 761 (1295) - Capital Federal


La Editorial no se responsabiliza por el contenido de las notasfirmadas. Todos los productos o marcas que se mencionan son alos efectos de prestar un servicio al lector, y no entraan respon-sabilidad de nuestra parte. Est prohibida la reproduccin totalo parcial del material contenido en esta revista, as como la in-dustrializacin y/o comercializacin de los aparatos o ideas queaparecen en los mencionados textos, bajo pena de sanciones le-

gales, salvo mediante autorizacin por escrito de la Editorial.


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Pngale

ARTCULO DE TAPA

Es sencillo ponerle GPS a unacomputadora? Qu necesito?Para qu sirve?S, es muy fcil, slo precisa insta -

lar un programa que descargagratis de la web y para que funcionedebe estar conectado a Internet.

Y en un telfono celular es fcil, esmuy caro?Si el mvil es apropiado (no nece -sariamente debe ser una PDA o unsmart phone) tambin le instala unaaplicacin y ya puede utilizarlocomo GPS.

Hace unos aos publicamos elprimer artculo sobre la tecnologaGPS y en aquella oportunidaddecamos que en el futuro cercano esta tecnologa se iba a emplear cada vez ms en lalocalizacin de vehculos y hasta para rastrear personas. En aquella poca comentbamosque el desafo estaba en reducir los costos para que pueda convertirse en una tecnologade uso masivo. Hoy, casi 8 aos despus no slo se necesita descargar una aplicacin deInternet, instalarla en un equipo mvil, realizar una configuracin sencilla y listo! Ya podrcompartir su ubicacin en tiempo real con las personas que usted quiera, consultar mapasy muchas de las ventajas que ofrece esta tecnologa. El Sistema de Posicionamiento Global(Global Positioning System, GPS) es una "constelacin" de ms de 20 satlites adecuada -mente ubicados que estn en rbita alrededor de la Tierra y hacen posible que la gente conreceptores pueda establecer su situacin geogrfica. Para la mayor parte de losequipamientos, la exactitud de la localizacin es de entre 10 y 100 metros. El equipo GPSse usa intensamente en la ciencia, y ahora se ha vuelto lo suficientemente accesible comopara que casi cualquier persona pueda poseer un receptor, a tal punto que en esta nota noslo hablaremos de esta tecnologa sino que le mostraremos cmo hacer que su PC o sutelfono celular se convierta en un sistema GPS.

Autor: Ing. Horacio D. Vallejo e-mail: [email protected] el aporte terico de Eduardo Navas

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Tecnologa GPS

En Saber 213, Eduardo Navasescribi un artculo en que expli-

caba en qu consiste GPS y ya,en esa poca, se vislumbrabaque en poco tiempo esta tec-nologa iba a estar al alcancede la gente para aplicacionesprcticas.

En qu Consiste elGPS?

Un sistema satelital GPSque incluye satlites de respaldoestn en rbita a unos 16 mil kil-

metros sobre la Tierra (son 21 satli-tes ms 3 de respaldo). Los satlites es-tn ubicados de tal forma que, desde cualquierpunto del planeta, cuatro de ellos estarn encima del ho-rizonte. Cada satlite contiene un ordenador, un reloj

atmico y una radio. Con el conocimientode su propia rbita y el reloj, transmite

continuamente su posicin cambian-te y la hora. (Una vez al da, cada

satlite verifica su propio sentidodel tiempo y posicin con unaestacin en Tierra, y realiza laspequeas correcciones nece-sarias.)En Tierra, cualquier receptor

GPS contiene un ordenadorque "triangula" su propia posi-

cin a partir de las indicacionesde tres de los cuatro satlites. El

resultado se entrega en forma deuna posicin geogrfica - longitud y

latitud - con un margen de error de 100metros para la mayora de los receptores.Si se puede recibir la seal de un cuarto satlite,

el receptor /ordenador puede determinar la altitud ascomo la posicin geogrfica.

Si estamos en movimiento, el receptor puede, inclu-so, calcular nuestra velocidad y direccin, y darnos tiem-pos estimados de llegada a destinos especficos.

La ciencia usa el GPS para proporcionar datos quenunca haban estado disponibles en la cantidad y nivelde exactitud que posibilita este sistema. Los cientficosestn utilizando el GPS para medir el movimiento de lascapas rticas de hielo, las placas tectnicas de la Tierray la actividad volcnica.

Los receptores GPS se estn convirtiendo en pro-ductos de consumo. Adems de su uso al aire libre (pa-ra senderismo, esqu, globos aerostticos, vuelo y nave-gacin a vela), los receptores pueden usarse en auto-mviles para relacionar la ubicacin del conductor coninformacin de trfico y de clima.

Cmo Funciona el GPS?

Paso 1: La triangulacin desde los satlites

Aunque pueda parecer improbable, la idea generaldetrs del GPS es utilizar los satlites en el espacio co-mo puntos de referencia para ubicaciones aqu en laTierra. Esto se logra mediante una muy, pero muy exac-ta medicin de nuestra distancia hacia tres satlites, loque nos permite "triangular" nuestra posicin en cual-quier parte de la Tierra.

Olvidmonos, por un instante, sobre cmo midenuestro GPS dicha distancia. Lo veremos luego. Consi-deremos primero cmo la medicin de esas distanciasnos permiten ubicarnos en cualquier punto de la Tierra.

La gran idea, geomtricamente, es: supongamos

Artculo de Tapa

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Qu es GPS?

Sistema de Posicionamiento Global: es un sistemade navegacin basado en la localizacin mediante sat-lites. Est compuesto por una constelacin de satlites que r-

bitan la Tierra.El GPS fue originalmente un sistema militar. En los aos 80 del si-glo 20 el gobierno de los Estados Unidos decidi abrirlo al uso ci-vil. Esto hizo que se desarrollaran equipos GPS porttiles y GPS depanel que hoy en da se han desarrollado de manera espectacu-lar. El sistema GPS y sus correspondientes receptores Gps, fun-

cionan en cualquier lugar de mundo, 24 horas al da, concualquier meteorologa y adems de forma totalmente

gratuita. Posiblemente usted est a punto de disfru-tar de alguno de los mltiples modelos de

GPS terrestres que tenemos a sudisposicin.


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que medimos nuestra distancia al primersatlite y resulta ser de 11.000 millas(20.000 Km). Sabiendo que esta-mos a 11.000 millas de un satli-

te determinado no podemos,por lo tanto, estar en cualquierpunto del universo sino queesto limita nuestra posicin ala superficie de una esferaque tiene como centro dichosatlite y cuyo radio es de11.000 millas.

A continuacin medimosnuestra distancia a un segundosatlite y descubrimos que esta-mos a 12.000 millas del mismo. Esto

nos dice que no estamos solamente enla primer esfera, correspondiente al primersatlite, sino tambin sobre otra esfera que se encuen-tra a 12.000 millas del segundo satlite. En otras pala-bras, estamos en algn lugar de la circunferencia queresulta de la interseccin de las dos esferas. Si ahoramedimos nuestra distancia a un tercer satlite y descu-brimos que estamos a 13.000 millas del mismo, esto li-mita nuestra posicin an ms, a los dos puntos en loscuales la esfera de 13.000 millas corta la circunferenciaque resulta de la interseccin de las dos primeras esfe-ras. O sea, que midiendo nuestra distancia a tres satli-tes limitamos nuestro posicionamiento a solo dos puntosposibles. Para decidir cul de ellos es nuestra posicinverdadera, podramos efectuar una nueva medicin a uncuarto satlite. Pero normalmente, uno de los dos pun-tos posibles resulta ser muy improbable por su ubicacindemasiado lejana de la superficie terrestre y puede serdescartado sin necesidad de mediciones posteriores.

Una cuarta medicin, de todos modos es muy con-veniente por otra razn que veremos ms adelante.Veamos ahora cmo el sistema mide las distancias a lossatlites.

Paso 2: Midiendo las distancias a los satlites

Sabemos ahora que nuestra posicin se calcula apartir de la medicin de la distancia hasta por lo menostres satlites.

Cmo podemos medir la distancia hacia algo queest flotando en algn lugar en el espacio?

Lo hacemos midiendo el tiempo que tarda una sealemitida por el satlite en llegar hasta nuestro receptorde GPS.

La gran idea, Matemticamente, es: Toda la idea gi-ra alrededor de aquellos problemas sobre la velocidadque resolvamos en la secundaria, Recordemos que "Si

un auto viaja a 60 kilmetros por hora du-rante dos horas, Qu distancia reco -

rri?

Velocidad (60 km/h) x Tiempo (2 horas) =V = Distancia (120 km)

En el caso del GPS estamosmidiendo una seal de radio,que sabemos que viaja a lavelocidad de la luz, alrededor

de 300.000 km por segundo.Nos queda el problema de me-

dir el tiempo de viaje de la seal(que, obviamente, viene muy rpi-

do).

El problema de la medicin de ese tiem-po es complicado. Los tiempos son extrema-damente cortos. Si el satlite estuviera justo sobre nues-tras cabezas, a unos 20.000 km de altura, el tiempo to-tal de viaje de la seal hacia nosotros sera de algo msde 0.06 segundos. Estamos necesitando relojes muyprecisos. Ya veremos cmo lo resolvemos.

Pero, an admitiendo que tenemos relojes con la su-ficiente precisin, cmo medimos el tiempo de viaje dela seal?

Supongamos que nuestro GPS, por un lado, y el sa-tlite, por otro, generan una seal auditiva en el mismoinstante exacto. Supongamos tambin que nosotros, pa-rados al lado de nuestro receptor de GPS, podamos orambas seales (Obviamente es imposible "or" esas se-ales porque el sonido no se propaga en el vaco). Oi-ramos dos versiones de la seal. Una de ellas inmedia-tamente, la generada por nuestro receptor GPS y la otracon cierto atraso, la proveniente del satlite, porque tu-vo que recorrer alrededor de 20.000 km para llegar has-ta nosotros. Podemos decir que ambas seales no es-tn sincronizadas.

Si quisiramos saber cul es la magnitud de la de-mora de la seal proveniente del satlite podemos retar-dar la emisin de la seal de nuestro GPS hasta lograr

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Pngale GPS a su Equipo Mvil


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la perfecta sincronizacin con la seal que viene del sa-tlite. El tiempo de retardo necesario para sincronizarambas seales es igual al tiempo de viaje de la sealproveniente del satlite. Supongamos que sea de 0.06

segundos. Conociendo este tiempo, lo multiplicamos porla velocidad de la luz y ya obtenemos la distancia hastael satlite:

Distancia = Tiempo de retardo x Vel. de la luzDistancia = 0.06 seg x 300.000 km/seg = 18.000 km

As es, bsicamente, como funciona el GPS. La se-al emitida por nuestro GPS y por el satlite es algo lla-mado "Cdigo Pseudo Aleatorio" (Pseudo Random Co-de). La palabra "Aleatorio" significa algo generado por elazar.

Un Cdigo Aleatorio?

Este Cdigo Pseudo Aleatorio es una parte funda-mental del GPS. Fsicamente slo se trata de una se-cuencia o cdigo digital muy complicado. O sea, una se-al que contiene una sucesin muy complicada de pul-sos "on" y "off". La seal es tan complicada que casi pa-rece un ruido elctrico generado por el azar. De all sudenominacin de "Pseudo-Aleatorio".

Hay varias y muy buenas razones para tal compleji-dad. La complejidad del cdigo ayuda a asegurarnos

que el receptor de GPS no se sintonice accidentalmen-te con alguna otra seal. Siendo el modelo tan comple-jo, es altamente improbable que una seal cualquierapueda tener exactamente la misma secuencia.

Dado que cada uno de los satlites tiene su propio ynico Cdigo Pseudo Aleatorio, esta complejidad tam-bin garantiza que el receptor no se confunda acciden-talmente de satlite.

De esa manera, tambin es posible que todos los sa-tlites trasmitan en la misma frecuencia sin interferirsemutuamente. Esto tambin complica a cualquiera queintente interferir el sistema desde el exterior al mismo. El

Cdigo Pseudo Aleatorio le da la posibilidad, al Departa-mento de Defensa de EEUU, de controlar el acceso alsistema GPS. Pero hay otra razn para la complejidaddel Cdigo Pseudo Aleatorio. Una razn, que es crucial,es conseguir un sistema GPS econmico. El cdigo per-mite el uso de la "teora de la informacin" para amplifi-car las seales de GPS.

Por esa razn, las dbiles seales emitidas por lossatlites pueden ser captadas por los receptores deGPS sin el uso de grandes antenas. Cuando comenza-mos a explicar el mecanismo de emisin de las sealespor el GPS y el satlite, asumimos que ambos comen-

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Quin puede usar el GPS,en qu consiste?

En general, cualquier persona puede usar GPS: automovilistas, ci-clistas, pilotos, tropas, aventureros de campo, marinos, pescado-res, cazadores, viajeros de vacaciones o de negocios, ingenieros,etc. Es decir, cualquiera que requiera de un sistema preciso denavegacin y medida, o quien quiera ir a un lugar sin perderse

y de manera eficaz, se puede unir a los usuarios de la tecnologaGPS. El GPS est compuesto por 24 satlites geosincrnicos querbita la Tierra dos veces al da en una rbita muy precisa ytransmite la informacin a la Tierra. Los receptores Garmin GPSreciben esa informacin y mediante triangulacin calculan la po-sicin exacta del usuario GPS. Esta posicin puede ser presenta-da en la unidad GPS mediante coordenadas o presentndola enun mapa mvil que puede incluir calles, puntos de inters y deta-

lles geogrficos y topogrficos.Un receptor GPS deber captar y asegurar la seal GPS de 3 sa-tlites para calcular la posicin y determinar el camino recorrido.Una vez que se ha determinado la posicin del usuario, el recep-tor GPS calcula toda la informacin adicional, como por ejemplola velocidad, el rumbo, el camino que recorre el receptor GPS, ladistancia al destino, la distancia recorrida, etc.

Es preciso el GPS?

Los receptores GPS actuales son bastante precisos. La empresaGarmin, por ejemplo, disea equipos GPS con el sistema multica-

nal en paralelo que puede recibir y asegurar la seal de hasta 12satlites GPS de forma rpida. Pueden mantener la seal seguraincluso dentro de follaje denso o zonas urbanas con edificios al-tos. Ciertos factores atmosfricos y otras fuentes de error puedenafectar la precisin de los receptores GPS, cuya precisin normales de 15 metros.Muchos receptores GPS tienen capacidad WAAS (Wide Area

Augmentation System), que puede mejorar la precisin de formaexcepcional hasta los 3 metros, sin necesidad de tener ningnequipo adicional ni pago alguno. Los usuarios de GPS puedentambin obtener una mejora sustancial de precisin con GPS di-ferencial (DGPS), que corrige la seal GPS hasta una precisin deentre 3 y 5 metros. Este sistema consiste en una red de torres re-ceptoras en Tierra de seales GPS, que la corrigen y retransmiten

al receptor GPS. Para recibir estas seales corregidas, el usuariodeber tener un receptor y antena diferencial GPS, adems de sureceptor GPS.


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zaban la emisin de la seal exactamente al mismotiempo. Pero cmo podemos asegurarnos que todo es -t perfectamente sincronizado?

Paso 3: Control perfecto del tiempoSi la medicin del tiempo de viaje de una seal de ra-

dio es clave para el GPS, los relojes que empleamos de-ben ser exactsimos, dado que si miden con un desvode un milsimo de segundo, a la velocidad de la luz, ellose traduce en un error de 300 km! Por el lado de los sa-tlites, el timing es casi perfecto porque llevan a bordorelojes atmicos de increble precisin.

Qu pasa con nuestros receptores GPS, aqu en laTierra?

Recordemos que ambos, el satlite y el receptor

GPS, deben ser capaces de sincronizar sus CdigosPseudo Aleatorios para que el sistema funcione. Sinuestros receptores GPS tuvieran que alojar relojes at-micos (cuyo costo est por encima de los 50 a 100.000U$S), la tecnologa resultara demasiado costosa y na-die podra acceder a ellos. Por suerte, los diseadoresdel sistema GPS encontraron una brillante solucin quenos permite resolver el problema con relojes mucho me-nos precisos en nuestros GPS. Esta solucin es uno delos elementos clave del sistema GPS y, como beneficioadicional, significa que cada receptor de GPS es, enesencia, un reloj atmico por su precisin.

El secreto para obtener un timing tan perfecto, es

efectuar una medicin satelital adicional. Resulta que sitres mediciones perfectas pueden posicionar un puntoen un espacio tridimensional, cuatro mediciones imper-fectas pueden lograr lo mismo. Esta idea es fundamen-tal para el funcionamiento del sistema GPS, pero su ex-plicacin detallada excede los alcances de la presenteexposicin. De todos modos, aqu va un resumen some-ro:

Si todo fuera perfecto (es decir que los relojes denuestros receptores GPS lo fueran), entonces todos losrangos (distancias) a los satlites se intersectaran enun nico punto (que indica nuestra posicin). Pero con

relojes imperfectos, una cuarta medicin, efectuada co-mo control cruzado, NO interceptar con los tres prime-ros. De esa manera la computadora de nuestro GPS de-tectar la discrepancia y atribuir la diferencia a una sin-cronizacin imperfecta con la hora universal.

Dado que cualquier discrepancia con la hora univer-sal afectar a las cuatro mediciones, el receptor busca-r un factor de correccin nico, que siendo aplicado asus mediciones de tiempo har que los rangos coincidanen un solo punto. Dicha correccin permitir al reloj delreceptor, ajustarse nuevamente a la hora universal y deesa manera tenemos un reloj atmico en la palma de

nuestra mano. Una vez que el receptor de GPS aplicadicha correccin al resto de sus mediciones, obtenemosun posicionamiento preciso.

Una consecuencia de este principio es que cualquier

GPS decente debe ser capaz de sintonizar, al menos,cuatro satlites de manera simultnea. En la prctica,casi todos los GPS en venta actualmente, acceden ams de 6, y hasta a 12, satlites simultneamente. Aho-ra bien, con el Cdigo Pseudo Aleatorio como un pulsoconfiable para asegurar la medicin correcta del tiempode la seal y la medicin adicional como elemento desincronizacin con la hora universal, tenemos todo lonecesario para medir nuestra distancia a un satlite enel espacio. Pero, para que la triangulacin funcione ne-cesitamos conocer no slo la distancia sino que debe-mos conocer dnde estn los satlites con toda exacti-

tud.

Paso 4: Conocer dnde estn los satlites en elespacio

A lo largo de este trabajo hemos estado asumiendoque conocemos dnde estn los satlites en sus rbitasy de esa manera podemos utilizarlos como puntos de re-ferencia.

Cmo podemos saber dnde estn exactamente?Todos ellos estn flotando a unos 20.000 km de altu-

ra en el espacio. Un satlite a gran altura se mantieneestable. La altura de 20.000 km es, en realidad, un gran

beneficio para este caso, porque algo que est a esa al-tura est bien despejado de la atmsfera. Eso significaque orbitar de manera regular y predecible medianteecuaciones matemticas sencillas. La Fuerza Area delos EEUU coloc cada satlite de GPS en una rbitamuy precisa, de acuerdo al Plan Maestro de GPS. EnTierra, todos los receptores de GPS tienen un almana-que programado en sus computadoras que les informandonde est cada satlite en el espacio, en cada momen-to.

El Control Constante agrega precisin Las rbitasbsicas son muy exactas pero con el fin de mantenerlas

as, los satlites de GPS son monitoreados de maneraconstante por el Departamento de Defensa. Ellos utili-zan radares muy precisos para controlar constantemen-te la exacta altura, posicin y velocidad de cada satlite.Los errores que ellos controlan son los llamados erroresde Efemrides, o sea evolucin orbital de los satlites.Estos errores se generan por influencias gravitacionalesdel Sol y de la Luna y por la presin de la radiacin so-lar sobre los satlites. Estos errores son generalmentemuy sutiles, pero si queremos una gran exactitud debe-mos tenerlos en cuenta.

Corrigiendo el mensaje, una vez que el Departamen-

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to de Defensa ha medido la posicin exacta de un sat-lite, vuelven a enviar dicha informacin al propio satli-te. De esa manera, el satlite incluye su nueva posicincorregida en la informacin que transmite a travs de

sus seales a los GPS.Esto significa que la seal que recibe un receptor deGPS no es solamente un Cdigo Pseudo Aleatorio confines de timing. Tambin contiene un mensaje de nave-gacin con informacin sobre la rbita exacta del satli-te con un timing perfecto y la posicin exacta del satli-te, podramos pensar que estamos en condiciones deefectuar clculos perfectos de posicionamiento. Sin em-bargo, debemos resolver otros problemas.

Paso 5: Corrigiendo ErroresHasta ahora hemos estado tratando los clculos del

sistema GPS de manera muy abstracta, como si todo elproceso ocurriera en el vaco. Pero en el mundo real hay

muchas cosas que le pueden suceder a una seal deGPS para transformarla en algo menos que matemtica-mente perfecta. Para aprovechar al mximo las ventajasdel sistema, un buen receptor de GPS debe tener en

cuenta una amplia variedad de errores posibles. Vea-mos qu es lo que debemos enfrentar.

Un rudo viaje a travs de la atmsfera. En primerlugar, una de las presunciones bsicas que hemos esta-do usando a lo largo de este trabajo no es exactamentecierta. Hemos estado afirmando que podemos calcularla distancia a un satlite, multiplicando el tiempo de via-je de su seal por la velocidad de la luz. Pero la veloci-dad de la luz slo es constante en el vaco.

Una seal de GPS pasa a travs de partculas car-gadas en su paso por la ionsfera y luego al pasar a tra-

vs de vapor de agua en la tropsfera, pierde algo develocidad, creando el mismo efecto que un error de pre-cisin en los relojes. Hay un par de maneras de minimi-zar este tipo de error.

Por un lado, podramos predecir cul sera el error ti-po de un da promedio. A esto se lo llama modelacin ynos puede ayudar pero, por supuesto, las condicionesatmosfricas raramente se ajustan exactamente el pro-medio previsto. Otra manera de manejar los errores in-ducidos por la atmsfera es comparar la velocidad rela-tiva de dos seales diferentes. Esta medicin de doblefrecuencia es muy sofisticada y slo es posible en re-ceptores GPS muy avanzados.

Un rudo viaje sobre la Tierra. Los problemas parala seal de GPS no terminan cuando llega a la Tierra. Laseal puede rebotar varias veces debido a obstruccio-nes locales antes de ser captada por nuestro receptorGPS. Este error es similar al de las seales fantasmaque podemos ver en la recepcin de televisin. Los bue-nos receptores GPS utilizan sofisticados sistemas de re-chazo para minimizar este problema.

Problemas en el satlite. An siendo los satlitesmuy sofisticados, no tienen en cuenta minsculos erro-

res en el sistema. Los relojes atmicos que utilizan sonmuy, pero muy, precisos, pero no son perfectos. Puedenocurrir minsculas discrepancias que se transforman enerrores de medicin del tiempo de viaje de las seales.Y, aunque la posicin de los satlites es controlada per-manentemente, tampoco pueden ser controlados a cadasegundo. De esa manera, pequeas variaciones de po-sicin o de Efemrides pueden ocurrir entre los tiemposde monitoreo.

Algunos ngulos son mejores que otros. La geo-metra bsica por s misma, puede magnificar estos

Artculo de Tapa

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errores mediante un principio denominado "DilucinGeomtrica de la Precisin", o DGDP. Suena complica-do, pero el principio es simple. En la realidad suele ha-ber ms satlites disponibles que los que el receptorGPS necesita para fijar una posicin, de manera que elreceptor toma algunos e ignora al resto. Si el receptortoma satlites que estn muy juntos en el espacia, lascircunferencias de interseccin que definen la posicinse cruzarn a ngulos con muy escasa diferencia entres. Esto incrementa el rea gris o margen de error acer-ca de una posicin. Si el receptor toma satlites que es-tn ampliamente separados, las circunferencias inter-

ceptan a ngulos prcticamente rectos y ello minimiza elmargen de error. Los buenos receptores son capaces dedeterminar cules son los satlites que dan el menorerror por Dilucin Geomtrica de la Precisin.

Errores Intencionales!

Aunque resulte difcil de creer, el mismo Gobiernoque pudo gastar 12.000 Millones de dlares para desa-rrollar el sistema de navegacin ms exacto del mundo,est degradando intencionalmente su exactitud. Dicha

poltica se denomina "Disponibilidad Selectiva" y preten-de asegurar que ninguna fuerza hostil o grupo terroristapueda utilizar el GPS para fabricar armas certeras. B-sicamente, el Departamento de Defensa introduce cier-to "ruido" en los datos del reloj satelital, lo que a su vezse traduce en errores en los clculos de posicin. El De-partamento de Defensa tambin puede enviar datos or-bitales ligeramente errneos a los satlites que stosreenvan a los receptores GPS como parte de la sealque emiten. Estos errores, en su conjunto, son la mayorfuente unitaria de error del sistema GPS. Los receptoresde uso militar utilizan una clave encriptada para eliminar

la Disponibilidad Selectiva y son, por ello, muchoms exactos. La Disponibilidad Selectiva fue inte-rrumpida por un decreto del presidente Clinton,con efecto desde el 2 de mayo de 2000. El Depar-

tamento de Defensa de los Estados Unidos se re-serva el derecho de reimplantarla, cuando lo con-sidere conveniente, a los intereses de la Seguri-dad de los Estados Unidos y adems dispone dela tecnologa necesaria para implantarla en reasgeogrficas limitadas. Estas condiciones permi-tieron al Presidente Clinton suspenderla.La lnea final: Afortunadamente todos esos erro-res no suman demasiado error total. Existe unaforma de GPS, denominada GPS Diferencial, quereduce significativamente estos problemas. En latabla 1 vemos el resumen de las fuentes de error

del sistema GPS.

Fiabilidad y Exactitud de Datos

Teniendo en cuenta que el Sistema GPS fue disea-do y desarrollado para aplicaciones militares, debemossealar que los receptores que podemos encontrar en elmercado son para uso civil, por lo que el Departamentode Defensa de los EEUU necesitaba tener una manerade limitar esa exactitud para prevenir que esta tecnolo-ga fuera usada de una manera no pacfica.

Para limitar su exactitud, se incorporaron errores

aleatorios a la seal, es decir, que los receptores civiles(no los militares) estn sujetos a una degradacin de laprecisin, en funcin de las circunstancias geoestratgi-cas y geopolticas del momento, que queda regulada porel Programa de Disponibilidad Selectiva del DoD de losEEUU o SA (Selective Availability). De todo ello se dedu-ce que, habitualmente, los receptores GPS tienen unerror nominal en el clculo de la posicin de aprox. 15m. que pueden aumentar hasta los 100 m. cuando elDoD lo estime oportuno.

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TABLA 1

Errores tpicos, en Metros (Por cada satlite)

Fuentes de Error GPS Actual GPS Standard GPS Diferencial

Desde 2/5/2000 Hasta 2/5/2000

Reloj del Satlite 1.5 1.5 0

Errores Orbitales 2.5 2.5 0

Ionsfera 5.0 5.0 0.4

Tropsfera 0.5 0.5 0.2

Ruido en el Receptor 0.3 0.3 0.3

Disponibilidad Selectiva 0 30 0

Exactitud Promedio

de la Posicin

Horizontal 15 50 1.3

Vertical 24 78 2.0

3-D 28 93 2.8

Satlite GPS Navstar


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Si la utilizacin que furamos a dar a nuestro recep-tor GPS requiriese ms precisin an, casi todas las fir-mas disponen de dispositivos opcionales DGPS (GPSDiferencial) que disminuyen el error hasta un margen de

1 a 3 metros. El DGPS consiste en instalar un receptorGPS en una situacin conocida, de tal manera que esteGPS dar errores de situacin al compararlos con suexacta situacin, y as poder determinar cul es el factorde error que est introduciendo cada satlite.

Esta informacin se enva va radio en una frecuen-cia determinada, que puede ser captada por un receptordiferencial que la introducir en nuestro GPS (prepara-do para DGPS) y ste calcular nuestra nueva posicinteniendo en cuenta este factor de error.

Mapas, Rutas, PC"S Y GPS

Una de las caractersticas ms importantes de los re-ceptores GPS es la de poder grabar o marcar una deter-minada posicin a travs de la funcin Waypoint, la cualgeneralmente podremos asociar un nombre (o inclusoun cono). A partir de la anterior funcin se pueden crearrutas (agrupacin en secuencia de waypoints): una rutacontiene una posicin de partida y una final, as comotoda una serie de localizaciones intermedias a lo largodel trayecto.

Tambin podemos hacer que sea el propio GPS elque grabe automticamente nuestra ruta o "huella" a tra-vs de la funcin track (nuestro receptor grabar unpunto cada vez que cambiemos de direccin), para quepodamos volver, sin ningn problema, a nuestro puntode partida.

Hay dos maneras bsicas de usar una ruta: Si estamos planeando una ascensin, una excur-

sin, etc. podemos extraer las coordenadas de nuestraruta de un mapa topogrfico, introducirlas en nuestro or-denador y, posteriormente, exportarlas a nuestro recep-tor. Una vez al aire libre nicamente deberemos ir si-guiendo las indicaciones de nuestro GPS y disfrutar.

Si hemos tomado nuestro receptor GPS en una ex-cursin o travesa en 4x4, etc. y hemos ido grabando losdistintos puntos de paso (bien de forma manual o auto-mtica), podremos siempre deshacer el camino andadosin prdida ninguna, o podemos llegar a casa y exportarestos datos a nuestro ordenador para as poder guardar-los y rehacer la ruta a posteriori, o plasmar los mismossobre un mapa topogrfico digital.

Por ejemplo, podemos elaborar nuestras rutas sobremapas, registrando en el receptor los puntos por los quequeremos, o debemos pasar y, una vez sobre el terreno,activando esa ruta, una pantalla grfica nos indicar si

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Composicin del sistema GPS

Los 24 satlites que componen la constelacin espacial del siste-

ma GPS rbitan la Tierra a una distancia aproximada de 19.000km por encima de nuestras cabezas. Estos satlites GPS se en-cuentran en constante movimiento, realizando 2 rbitas comple-tas en menos de 24 horas. Estos satlites GPS viajan a una velo-cidad aproximada de 11.000 km por hora.Los satlites GPS obtienen la electricidad mediante energa solar.Tienen, adems, a bordo unas bateras como sistema de emer-gencia para mantenerlos funcionando en el caso de eclipse solar.Para mantenerlos siempre en la rbita correcta, tienen unos pe-queos cohetes que son indispensables para la exactitud del sis-tema GPS. Hay tambin otros interesantes datos sobre los satli-tes del sistema GPS. El Departamento de defensa Norteamerica-no le llama NAVSTAR en vez de GPS.El primer satlite GPS se lanz en 1978. Toda la constelacin desatlites GPS se complet en 1994.Cada satlite GPS se construye para durar alrededor de 10 aos,por lo que la construccin, lanzamiento y puesta en rbita denuevos satlites GPS es constante.Cada satlite GPS pesa aproximadamente 900 kilos y tiene unaenvergadura de ms de 5 metros con los paneles solares extendi-dos.El transmisor de cada satlite GPS es de slo 50 vatios o menos.Cul es la seal electromagntica del GPS?Los Satlites GPS transmiten dos seales de radio de baja poten-cia, que se designan como L1 y L2. Los receptores GPS civiles uti-lizan la seal L1 cuya frecuencia es de 1575.42 MHz en la ban-da de UHF. Las seales GPS se propagan en lnea de vista, lo que

significa que son capaces de atravesar nubes, cristal y plsticopero no son capaces de atravesar la mayora de objetos slidoscomo ser edificios y montaas.La seal GPS tiene tres diferentes bits de informacin, un cdigoseudo aleatorio, un dato efemrico y un dato de almanaque.El cdigo pseudoaleatorio es simplemente un N que identifica elsatlite GPS que est transmitiendo la informacin. Se puede vereste N en la pantalla de satlites de un receptor GPS, puesto queste identifica qu satlite GPS est recibiendo.El dato de efemride es constantemente transmitido por cada sa-tlite GPS, contiene informacin importante sobre el estatus delsatlite GPS, es decir si todo es correcto all arriba o no. Ademsmanda el da y la hora. Esta parte de la seal es esencial para ladeterminacin de la posicin GPS.

El dato de almanaque le dice al receptor GPS dnde debera es-tar el satlite GPS en cada momento a lo largo del da. Cada sa-tlite GPS transmite el dato de almanaque mostrando la informa-cin orbital para ese satlite y para cualquier otro satlite del sis-tema GPS.


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estamos en el rumbo correcto o nos estamos desviandoen alguna direccin; o utilizar la misma funcin en rutasreversibles; es decir, ir registrando puntos por los quevamos pasando para luego poder volver por esos mis-mos puntos con toda seguridad. Con todos estos datos,nuestro GPS adems nos podr indicar la velocidad a laque nos estamos desplazando, si mantenemos nuestro

rumbo en lnea recta, la velocidad media a la que noshemos ido desplazando, la distancia recorrida, la dura-cin de la actividad y una larga lista de funciones, muytiles e interesantes, que iremos descubriendo al utilizar

estos grandes dispositivos. Si en nuestra ruta hubiesehabido algn herido, podramos facilitar exactamente laposicin del mismo a los equipos de rescate. Como yahemos comentado, si necesitamos exportar los datosobtenidos con nuestro receptor GPS a un ordenador pa-ra hacer los clculos o planificaciones necesarias, esbueno recordar que, habitualmente, los kits para trans-ferencia de datos entre PC"s y GPS"s, as como los kitsde alimentacin elctrica, acostumbran a ser dispositi-vos opcionales cuando adquirimos nuestro receptorGPS, al menos hasta los receptores de gama media (vercomparativas), que ya empiezan a incorporar funciones

que pueden hacer necesario incluir estos kits de serie.Adems, no podemos olvidar que necesitaremos unsoftware especfico para importar y exportar esos datosde una forma ms o menos estndar, que nos permitahacer uso de ellos de manera verstil.

Conclusiones

En sntesis, y para concluir, podemos decir que lams moderna tecnologa pone a nuestra disposicin unsistema para situarnos en la Tierra realmente sofistica-do y enormemente til si sabemos utilizarlo.

Actualmente estamos asistiendo a la popularizaciny difusin de este sistema para su uso porttil en activi-dades al aire libre, aunque de forma desapercibida. Loestamos utilizando continuamente, como por ejemplopara desplazarnos de un punto del Globo a otro con elavin o el barco. Otra de las cuestiones ms importan-tes a tener en cuenta es que, por otro lado, saber dn-de nos encontramos es algo que en muchas ocasionesnos puede ser realmente necesario cuando practicamoscualquier tipo de actividad al aire libre.

Quin no ha tenido un poco de temor cuando, prac -

ticando actividades a cualquier nivel, en una zona pococonocida, en un momento dado no sabe si est acercn -dose o alejndose del punto que buscaba?

En estas ocasiones consideramos que, disponer deun sistema que nos proporcione nuestra posicin exac-ta, tiene un valor incalculable.

Y ya para finalizar, decir que, aunque hemos descri-to todas las excelencias de estos aparatos, no dejan deser dispositivos electrnicos que pueden fallar (por ca-da, agotamiento de batera, etc...) por lo que siempredeberemos acompaarlos con nuestros habituales com-paeros de viaje: la brjula y el mapa.

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Fuentes de error en losreceptores GPS

Los factores que pueden degradar la seal GPS y por lo tantoafectar a la precisin del GPS pueden ser los siguientes:

* Retrasos en la ionsfera y tropsfera que hace que la seal delsatlite GPS se retrace mientras atraviesa la atmsfera. El sistemaGPS usa un calculador interno para medir un error medio deretraso, para corregir este tipo de error parcialmente.* Seales mltiples. Esto ocurre cuando la seal GPS es reflejadapor objetos tales como edificios, montaas o superficies rocosasantes de llegar al receptor GPS, lo que incrementa el tiempo de

viaje de la seal causando un error.* Error del reloj del receptor GPS. Los relojes internos del recep-tor GPS no son tan precisos como el reloj atmico que poseen lossatlites GPS, por lo que se puede producir un pequeo error.

* Errores orbitales del satlite GPS. Tambin conocido comoerrores de efemrides, es la imprecisin de la localizacin que elsatlite GPS transmite.* Cantidad de satlites GPS visibles por el receptor. Cuantos mssatlites pueda ver el receptor GPS, ms preciso ser. Los edifi-cios, montaas, interferencias electrnicas e incluso algunas vecesla vegetacin densa, pueden bloquear la recepcin de la sealGPS, causando errores de posicin o la prdida de la informa-cin de nuestra posicin. Normalmente los receptores GPS nofuncionan dentro de edificios, ni debajo del agua, ni bajo tierra.* Geometra y sombra del satlite GPS. Esto se refiere a la posi-cin relativa de los satlites a una cierta hora. Existe unageometra ideal cuando los satlites GPS estn colocados en

ngulos grandes entre ellos. La geometra pobre es el resultadode satlites GPS colocados en lnea o muy agrupados* Degradacin intencionada de la seal GPS del satlite. Existe laposibilidad de degradar selectivamente la seal GPS de formaintencionada. Esta degradacin la adopta el departamento dedefensa de los Estados Unidos y tiene la intencin de prevenir lautilizacin por parte de adversarios enemigos. Esta degradacinque estuvo en vigor inicialmente, fue apagada en mayo del ao2000, lo que se tradujo en una mejora sustancial de la precisinen los receptores GPS.


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GPS en los Telfonos Celulares

La incorporacin de sistemas GPS en los telfonoscelulares es todo una moda. Es ms, hasta es posibletener la localizacin de un mvil sin necesidad de queel telfono celular tenga este sistema, ya que los ope -radores suelen prestar este servicio a travs de men -sajes cortos (SMS). Los dispositivos dotados de GPS,adems, podrn realizar cualquier tarea de navegacinsatelital como ser la eleccin de rutas correctas cuan -

do estn dentro de un automvil o poder localizar undispositivo en cualquier punto del planeta. Explicare -mos cmo funciona el circuito en un telfono celular.Nos basaremos en un mvil Motorola de la serie A920.

El sistema GPS en un telfono celular permite la lo-calizacin en tiempo real del telfono, utilizando satli-tes GPS y redes de telefona celular (normalmente re-des CDMA), para ofrecer resultados con alta precisina travs de los servicios de localizacin personal.

Entre las ventajas de este servicio encontramos:ubicacin en tiempo real, mejor supervisin y mayorcontrol, alto nivel de precisin a travs de mapas digi-talizados, mayor flexibilidad, pues las localizacionespueden efectuarse desde un celular o va web.

Por ejemplo, se puede conocer la ubicacin de uncelular con slo enviar un mensaje de texto (y en estecaso no es preciso que el mvil tenga sistema GPS!!!).El localizador deber enviar un SMS (mensaje corto detexto) con el nmero de celular a ubicar. De inmedia-to, la persona buscada recibir un mensaje en dondese le informa que un determinado nmero est inten-tando conocer su ubicacin y se le pide que lo autori-ce, por nica vez o para siempre.

En caso de que la bsqueda sea autorizada, el so-

licitante recibir un mensaje con la posicin geogrfica(latitud, longitud y una direccin postal cercana) dondese encuentra el mvil localizado.

Un telfono celular dotado de sistema GPS, puederecibir la seal satelital de 1575,42MHz a travs de laantena planar para GPS interna PIFA (Planar InvertedF Antenna) o por medio de una antena externa. La se-al recepcionada por la antena planar PIFA pasa a tra-vs del filtro FL6055 y del amplificador lineal de bajoruido (LNA) U6051. Note en los diagramas de las figu-

ras 1 y 2 que, posteriormente, dicha seal ingresa al fil-tro LNA U6050 a travs del filtro FL6055 (si utiliza an-tena externa, la seal se aplica directamente al filtroFL6055).

La seal que ingresa al amplificador LNA del inte-grado U6050 es una seal DSS (seal de SecuenciaDirecta de Espectro Extendido = Direct SequenceSpread Spectrum) de 1575,42MHz con una modula-cin bi fase (BPSK) extendida de 1,023 Mbps (BPSK= Bi-Phase Shift Keying).

La seal DSSS se aplica a un circuito mezclador derechazo de seal imagen. En el mezclador, esta sealDSS se mezcla con la seal proveniente de un osci-lador local para producir una seal de frecuencia inter-media (FI) de 9,45MHz. Luego, la seal de salida de FIse amplifica y filtra para ser enviada a una etapa ampli-ficadora con control automtico de ganancia (AGC) an-tes de ser aplicada a un conversor Analgico - Digital(A/D). La etapa de FI tambin contiene un procesadorde seales I-Q que realiza la operacin de deteccinde fases, luego suma las seales I y Q y las enva a unsolo canal.

El circuito de AGC provee a la seal de FI la ganan-cia ptima para que pueda ser enviada al conversoranalgico - digital de 2 bits. De esta manera, el conver-

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Figura 1


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sor AD proveer bits con la amplitud necesaria para seraplicados al Bloque de Interfase (Interface Block). Lassalidas del bloque de interfase proporcionan sealesde reloj y datos de 2 bits al procesador GPS U6000

(CGSP2e/LP). Para simplificar la complejidad de la in-terfase, las seales provenientes del AD son del tipoPELC (Positive Emitter CoupledLogic = Lgica Positiva Acopla-da por Emisor). Las entradas debloque de interfaz son el cableAGC interface (AGCDAT) y elpin de control de potenciaPWRCTL.

El GPS (El sistema de posi-cionamiento global) DSP dentrode U6000 correlaciona las se-

ales de entrada de datosMAG y SIGN. La amplia arqui-tectura paralela de rastreo per-mite la bsqueda simultnea de1,920 tramas de tiempo/fre-cuencia, que permite una com-binacin poderosa de nuevaadquisicin muy rpida con lacapacidad de encontrar y ras-trear seales muy dbiles. Elbloque de comunicacionesU A RT que est dentro delU6000, se usa para comunicar

a la informacin de datos de in-terfaz entre el GSP2E/LP(U6000) y el POG. El circuito in-tegrado GPIO proporcionaapoyo a una serie de perifri-cos.

RTC es un circuito de relojde muy baja potencia y altsimaprecisin de 32kHz provenientedel PCAP.

Este circuito es alimentadopor VDDRTC para permitir una

mxima duracin de la batera.REF_FREQ se utiliza como unafuente de reloj externa paraU6000.

GPS_WAKEUP* es una se-al (se activa en bajo) del POGutilizada para despertar al clien-te SiRFLoc del modo de Sleep(modo de bajo consumo cuan-do no se utiliza al dispositivo).

GPS_RESET* es una sealde puesta a cero (tambin acti-

va en bajo) difcil para el SiRF BB IC y la memoriaFlash. GPS_BOOT_SEL es usado por el POG para po-ner la configuracin de autoarranque luego de un re-set. GPS_TIME_SYNC es una seal que se activa en

estado alto para proporcionar sincronismo, la cual seenva sobre el POG y sobre la UART.

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Figura 2


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Tenga GPS en su Computadora ysu Telfono Celular

Un telfono celular con conexin a Internet, inclusosin el sistema GPS puede ser ubicado por Google agrandes rasgos, es decir, es posible saber dnde estuna persona gracias a la antena del aparato. La fun-

cin que permite esto se denomina My Location y almomento de escribir estas lneas estaba todava enetapa de prueba. Permite situar en los mapas de Goo-gle el lugar en el que se encuentra un mvil, con unos1.000 metros de margen de error. Con esta aplicacinGoogle registr las ubicaciones de las antenas graciasa datos enviados por usuarios de telfonos con GPSque se conectan a Internet, lo que permiti cartografiarsus posiciones. Esta herramienta funciona con telfo-nos equipados con sistemas Java, BlackBerry, Win-dows Mobile o Nokia/Symbian. Aunque este programano es tan preciso como los aparatos con GPS, que per-mite ubicarse con un metro de margen de error, permi-te por ejemplo dar indicaciones de rutas. Debido a queel buscador an no brinda datos sobre las calles deBuenos Aires y otras ciudades de la Argentina, esteservicio no se encuentra disponible.

Pngale GPS a su Celular y suComputadora

Qu es ipoki?La pgina http://www.ipoki.com permite descargar

un programa que, al ser instalado en un telfono celu-

lar, permite ubicarlo con buena precisin. Esta aplica-cin es gratuita ysirve:

* Para que cualquiera lo pueda seguir en un mapapor Internet.

* Para localizar a sus amigos por todo el planeta.* Para llevar su agenda geolocalizada.

* Para ver y grabar avisos georreferenciados.

Para poder descargar este programa (gratuito) de-be registrarse en la pgina mencionada. Su configura-cin es sencilla y realmente brinda buenos resutados.La ubicacin en el mapa est en ingls (yo no pude ha-cerlo funcionar en espaol an). En base a esto, calcu-lo que para dentro de unos aos, todas las empresasvan a empezar a utilizar este sistema de rastreo GPScomo una herramienta prctica.

Cmo se hace?Si Ud. no conoce el funcionamiento de sistemas de

posicionamiento global, o si nunca ha utilizado un apa-rato de este tipo, sepa que con Ipoki es posible fijar lalocalizacin de una persona en un mapa de forma quelas personas que Ud. desee puedan saber dnde seencuentra y cmo llegar hasta usted. Para ello, deberinstalar en su computadora un programita (plugin) gra-tuito ofrecido por Ipoki cuyo uso es muy sencillo, tal co-mo luego explicaremos. Por otra parte, tambin puedeinstalar el programa Ipoki en PDAs, Smartphones y te-lfonos celulares con sistema operativo Simbian yBlackberry. Cabe aclarar que cuando instala el pluginen su computadora, la misma debe estar conectada a

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Figura 3


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Internet. Para comenzar, visite: http://ww-w.ipoki.com, aparecer una pantalla co-mo la de la figura 3, desde el borde supe-rior derecho seleccione el idioma de mo-

do de tener la informacin en el lenguajeque usted prefiera (figura 4).

Qu es Ipoki?Ipoki es una red social basada en

GPS para compartir una posicin conotras personas en tiempo real. Tambinpuede ver y seguir a amigos en GoogleMaps y Google Earth. Ipoki le permitegrabar sus rutas y usar esa informacinpara geolocalizar fotos en Flickr de formaautomtica. Lo ms importante: puede

invitar a sus amigos a ver donde est ypuede seguirlos alrededor del mundo. Elregistro es gratis.

Necesita un GPS para usar Ipoki?No. Puede usar Ipoki exclusivamente

desde la Web. Despus de registrarse esmuy fcil actualizar su posicin. Pero lacaracterstica mas divertida de Ipoki escompartir su posicin en tiempo real. Pa-ra ello, tiene que instalar en su dispositivomvil el plugin de Ipoki que se obtienedesde la pgina principal de Ipoki.

Cmo puede proteger su privacidad?Tiene control total sobre su configura-

cin de privacidad y de visibilidad. Puedeelegir entre compartir su posicin con to-do el mundo, slo con sus amigos o connadie (solamente usted puede ver su po-sicin).

Cunto cuesta?Todo el mundo puede usar Ipoki gra-

tuitamente. Si utiliza Ipoki desde un dis-

positivo mvil, debe pagar la tarifa de ac-ceso a Internet del proveedor que utilice.De todas formas el volumen de datostransmitidos por el plugin es muy peque-o con lo cual la localizacin por parte delsistema no cuesta mucho. Adems, latransmisin de su posicin se realiza slocada vez que se detecta movimiento.

Cmo se puedo seguir a una perso -na?

Puede empezar siguiendo a otro

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Figura 4

Figura 5

Figura 6


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usuario y aadindolo como su amigo.Para aadir un amigo, bsquelo y hagaclick en el enlace 'Aadir amigo'. Si susamigos todava no estn en Ipoki, puede

enviarles un mensaje de invitacin ha-ciendo click en 'Invita a tus amigos'.

Cmo invito a mis amigos a Ipoki?Debe registrarse para invitar a sus

amigos. Haga click en 'Invita a tus amigos'en la parte derecha de la pantalla. Escri-ba las direcciones de correo de los ami-gos que quieras invitar a ver su posicin ypodrn verlo y compartir su posicin conusted.

Puedo borrar mi cuenta?Puede borrar su cuenta de Ipoki y to-dos los datos asociados en cualquier mo-mento desde Configuracin > Cuenta.

Por dnde empezar?Vaya a http://www.ipoki.com/, selec-

cione el idioma y familiarcese con el ma-pa. Por default, el sistma brinda una loca-lizacin determinada que, en mi caso, seencuentra en Africa, dado que yo no hepuesto mi posicin, ni tampoco he dichoque deseo localizar a alguien. Note queen la parte inferior derecha del mapa le dala opcin para hacerlo ms grande (figura5). Si selecciona la opcin para hacerloms grande, aparecer la pantalla de la fi-gura 6. Note que en la parte superior de-recha tengo opciones para ver el sistemade localizacin como un mapa tradicionalpero tambin puede verlo como un mapasatelital (tal como se v en la figura 6). Siselecciona la opcin map, apareceruna imagen como la de la figura 7. Conlos mandos que estn en la parte superior

izquierda del mapa uno puede recorrer elglobo terrqueo de norte a sur y de iz-quierda a derecha. Tambin puede am-pliar la imagen para tener mayor defini-cin o disminuirla para poder tener unaimagen global. En la figura 8 podemosobservar la imagen con el sistema sin am-pliar (sin zoom). A partir de esta imagen,para tener una ubicacin ampliada, cadavez que hacemos un doble click en la zo-na que queremos ampliar, la imagen seagranda hasta obtener una definicin co-

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Figura 7

Figura 8

Figura 9


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mo la de la figura 9 para una imagen satelital o comola de la figura 10 para conocer la ubicacin por callesque, en este caso no est provista dado que no secuenta con un mapa de calles de la zona que estamosrastreando.

Una vez familiarizado con el programa, debe regis-trarse, para ello, busque en la pgina el sector regs-trate y complete los datos solicitados (figura 11). Aho-ra, debe bajar el programa de Ipoki ycargarlo en su PC o en el celular.

En lo personal, le recomiendo pri-mero instalar el programa en su com-putadora a los efectos de aprender amanejarlo. Para descargar e instalarel programa, haga click en el sectorde descarga y aparecern todas las

opciones de instalacin (figura 12).Seleccione una de las descargas.

Si su dispositivo no est soportado,revise la pgina regularmente, ya queconstantemente se actualiza.

Recuerde que antes de empezar ausar Ipoki debe registrarse para teneruna cuenta gratuita. Si tiene algunapregunta, nos puede escribir a [email protected].

Si quiere instalar el plugin de Ipokidesde su PDA o telfono mvil, dirja-

se a http://ipoki.mobiTodos los plugins de Ipoki sonOpen Source. Si quiere descargar elcdigo fuente de los plugins, visite lapgina de Desarrolladores.

El plugin de Ipoki funciona en Win-dows XP y Windows Vista. Necesitatener instalado el .NET Framework2.0 (si no lo tiene o si no sabe si lo tie-ne, no se preocupe, durante la insta-lacin se lo guiar para que no tengaproblemas).

El plugin de Ipoki funciona en Windows Mobile 5 y6. Para saber qu sistema tiene una PDA (PDA /Smartphone) puedes ir a Inicio > Configuracin > Sis-tema > Acerca de. Hay dos versiones del plugin paraWindows Mobile: una para Smartphones y otra paraPocket PC. Si el dispositivo tiene pantalla tctil es unPocket PC. La versin para Smartphones est disea-da para ser usada con el teclado del dispositivo. En los

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Figura 10 Figura 11

Figura 12


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dos casos, debe tener instalado .NET Compact Frame-work 2.0.

Cmo Utilizar el localizador?Una vez registrado, debe conectarse en la pgina y

seleccionar su ubicacin en el mapa deacuerdo con la explicacin dada anterior-

mente.En el momento de escribir esta nota meencontraba en Ecatepec de Morelos, Es-tado de Mxico, Mxico (sede central deSaber Internacional SA de CV, represen-tante de Saber Electrnica en Mxico).La posicin es:

Latitud: 19.6037007Longitud: -99.0415764

Ampliando el mapa satelital podemos ob-

servar la imagen de la figura 13, dondese puede apreciar que Saber Internacio-nal se encuentra al lado de una finca oterreno que corresponde a una unidadpedaggica (denominada UP). Al hacerclick sobre map, tenemos la imagen dela figura 14, que me determina en formaexacta la ubicacin de Saber Internacio-nal, que corresponde a los siguientes da-tos:

Saber InternacionalMoctezuma N2 y Av. De Los Maestros

Colonia Santa AguedaEcatepec de MorelosEstado de MxicoMxico

Ahora bien, como en mi computadora seha instalado un localizador que funcionaa travs de Internet, puedo hacer un do-ble click sobre el cono que se ha instala-

do en el escritorio, conectar el sis-tema que ha instalado por medio deInternet y empezar a colocar ubica-

ciones.Para terminar, hemos registrado co-mo usuario a Saber Electrnica y suposicin en el mapa es su sede cen-tral en Argentina (figura 15), seanima a buscarla? El nombre deusuario es saberelectronica. Siquiere saber dnde, cmo y quieneshacen nuestra revista predilecta, notiene ms que ubicarla en el mapapara saber cmo llegar hasta nues-tras oficinas. !

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Figura 13

Figura 14

Figura 15


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Iniciaremos este artculo con elplanteamiento de la siguientepregunta:

Por qu funcionan los interrup -tores de tacto?

Despus de leer la pregunta sepodra pensar que el planteamientono es el adecuado y que la pregun-ta correcta debera ser:

Cmo funcionan los interrupto -res de tacto?

En realidad quise plantear lapregunta del otro modo con el fin deenfatizar un hecho importante: Losinterruptores de tacto no siemprefuncionan!

Lo que sucede, en realidad, esque el cuerpo humano est someti-do a campos elctricos y magnti-cos en todo momento, sobre todoen el ambiente urbano.

Uno de esos campos es el ge-nerado por la corriente alterna quecircula por cables y que alimenta in-finidad de aparatos.

Cuando tocamos un interruptorsensible al tacto nuestro cuerpo ac-ta como antena en donde se in-ducen tales campos que luego de-tecta el sensor, que no es otra cosaque la entrada de un amplificadorcon una impedancia de entradamuy alta.

Todos hemos escuchado algunavez el zumbido en un amplificadorcuando tocamos el cable de la en-trada, en realidad escuchamos lacorriente alterna inducida (50 o 60Hz).

Sin embargo, un sensor sensi-ble al tacto colocado en un ambien-te de bajo ruido elctrico, tal comoun campo lejos de la ciudad y lejos

de lneas de energa, no debe fun-cionar.

Esto es vlido para los sensoresbasados en la induccin de la co-rriente alterna.

Existe otro tipo de sensoresque, en realidad, son un par de pla-cas muy juntas que al tocarlas conel dedo hacemos contacto entreellas y debido a la resistencia de lapiel, hacemos circular una corrientemuy pequea pero fcilmente de-tectable. Este tipo de sensores co-mo se puede deducir, funcionan encualquier ambiente.

Los Interruptoresen los Microcontroladores

Los puertos de los microcontro-ladores por lo general tienen impe-dancia de entrada bastante alta, lasuficiente como para ocasionar pro-blemas si dejamos una entrada flo-

tante, esto debido al ruido elctricoque fcilmente se induce en las pa-tas del integrado y en las lneas dealimentacin con pobre filtrado. Poreste motivo se debe tener cuidadoal conectar un interruptor a la entra-da de un puerto evitando que la pa-ta quede flotante, ya que debido alruido elctrico se podran generarfalsos disparos los cuales se detec-

taran como una accin sobre el in-terruptor.

Para conectar un interruptor alpuerto de un microcontrolador, nor-malmente el circuito empleado es elque se muestra en la figura 1.

Si el lector ha seguido los artcu-los de la placa IGTV seguramenteestar pensando:

nterruptor Sensible al TactoIncorpore interruptores de tacto a sus proyectos con la placa IGTV

Hasta ahora los proyectos propuestos para la placa IGTV hanhecho uso de interruptores mecnicos, sin embargo este mesproponemos el uso de interruptores sensibles al tacto, lo queproporciona una durabilidad prcticamente ilimitada y un

manejo suave y cmodo.

Autor: Luis Roberto Rodrguez

MONTAJE

Figura 1 - Conexin de un interruptormecnico a un puerto.

Mont - Interrup al tacto 9/28/09 10:43 PM Pgina 21


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Montaje

Saber Electrnica

Pero usted no ha colocado nin -guna resistencia en los proyectospublicados!

En realidad he aprovechado

una funcin de los microcontrola-dores PIC. En todos los bits delpuerto B del microcontrolador esposible conectar a +VDD resisten-cias internas, las cuales reciben elnombre de pull up.

IMPORTANTE:La placa IGTV fue publicada en

Saber Electrnica 243 y puede ba -jar dicha nota y los artculos si -guientes desde nuestra web www -

. w e b e l e c t r o n i c a . c o m . a r, haciendoclick en el cono password e ingre -sando la clave para lectores IGTV.

Mediante la programacin delbit 7 en el registro OPTIONS es po-sible conectarlas o deshabilitarlas.Colocando los interruptores en elpuerto B y habilitando las resisten-cias (poniendo a 0 el bit 7 de OP-TIONS), nos ahorramos el tenerque usar resistencias externas, deeste modo el circuito se simplifica.

Rebote de los Interruptores

Cuando presionamos un inte-rruptor mecnico, el contacto no eslimpio debido a la naturaleza delmaterial metlico, el cual presenta

rebotes al establecer el contacto yal abrirlo, tal como lo ilustra la figu-ra 2.

Como se puede observar en lafigura, cada vez que presionamosun botn, en promedio lo mantene-mos oprimido alrededor de 200 mi-lisegundos y luego lo soltamos.

Manejo de InterruptoresMecnicos conun Microcontrolador

En los proyectos que hemosdesarrollado para la placa IGTV,para evitar interpretar los rebotescomo accin del interruptor, encuanto el microcontrolador detectaun 0 (al presionar el interruptor),

se llama a una subrutina de retardode 250 milisegundos, al regreso dela cual ya han pasado los rebotes.Supongamos que tenemos una

aplicacin con 3 interruptores (Bo-ton1, Boton2 y Boton3), a continua-cin se muestra el cdigo utilizadopara manejar los interruptores (Veael cuadro 1).

Primero se verifica si el Boton1est presionado, si no es as, en-tonces se verifica si el 2 est pre-sionado, si no es as entonces severifica el nmero 3, si no est pre-sionado entonces se repite el ciclo.

En caso de que algn botn es-

t presionado, se salta a la rutinaque maneja el cdigo correspon-diente, donde primero se hace unallamada al retardo de 250 milise-gundos. Si no ejecutamos el retar-do, despus de ejecutar la rutinacorrespondiente corremos el riesgode que el interruptor an siga pre-sionado, por lo que se volver aejecutar el cdigo, lo cual en la ma-yora de los casos no es lo que sedesea.

Manejo de Interruptoresal Tacto conun Microcontrolador

Afortunadamente la migracinhacia interruptores de tacto no im-plica grandes cambios, ya que elcdigo para manejar los interrupto-res es el mismo.

Observe la figura 3 donde se

muestra lo que sucede al tocar uninterruptor sensible al tacto. Comopodr observar, la frecuencia de lacorriente alterna se induce al tocarel interruptor y mientras esto suce-de introducimos pulsos de 50 o 60Hz al microcontrolador, donde soninterpretados como accin de uninterruptor. Sin embargo, lo mismoque con el interruptor mecnico,esto slo lo hacemos durante 200milisegundos, en promedio.Figura 3 - Forma de onda en un interruptor sensible al tacto.

Figura 2 - Rebote en un interruptor.

Veri fBotones btfss Boton1

goto Boton1Pres

btfss Boton2goto Boton2Pres

btfss Boton3goto Boton3Pres

goto VerifBotones

Boton3Pres call ret250ms

---- subrutina del Boton3 ---

goto VerifBotones

Boton1Pres call ret250ms---- subrutina del Boton1 ---

goto VerifBotones

Boton2Pres call ret250ms

--- subrutina del Boton 2 ---

goto VerifBotones

Cuadro 1



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Interruptor Sensible al Tacto

Saber Electrnica

3

En la figura 4 se muestra la co-nexin utilizada en el caso del inte-rruptor de tacto.

Bien, aunque el cdigo que se

utiliza es el mismo para cualquierade los dos tipos de interruptores, laresistencia pull up en cada casoes distinta. En el caso de interrupto-res mecnicos, podemos activar lasresistencias internas del puerto B,sin embargo en el caso de interrup-tores de tacto, stas no funcionan,ya que son de un valor relativamen-te bajo y no se inducira suficientecorriente alterna para que puedaser detectada. Por lo tanto en el ca-so de usar interruptores de tacto,debemos colocar las resistenciaspull up externamente, por lo quedeberemos deshabilitar las resis-tencias internas.

El valor de la resistencia que sedebe usar vara de acuerdo a lasensibilidad deseada, pero en pro-medio el valor es de 5 MegaOhm.

Una resistencia de valor ms al-to podra dar a lugar a disparosocasionales durante perodos deruido elctrico elevado (encender o

apagar motores y/o lmparas fluo-rescentes).

En cambio una resistencia devalor ms bajo podra no activar elinterruptor, o bien, hacer que seanecesario tocar el interruptor duran-te un perodo mayor a 200 milise-gundos.

Se han obtenido buenos resulta-dos utilizando resistencias de 5.6MegaOhm.

La resistencia de 39k!es para

evitar que al tocar el interruptor, laelectricidad esttica que en ocasio-nes acumula nuestro cuerpo puedadaar al microcontrolador. Por otraparte, tambin limita la corriente deentrada ya que es probable que seinduzca una tensin mayor a 5V.

El condensador de 220pF filtralos ruidos de alta frecuencia, loscuales estn presentes en cual-quier monitor.

Este filtro es necesario, de otromodo los campos electromagnti-

cos que se generan en las bobinasde deflexin se induciran en los ca-bles de los interruptores de tacto,debido a que los debemos colocar

bastante cerca de la pantalla.

Colocando los InterruptoresCerca de la Pantalla

Recuerde que se pueden dibu-jar hasta 5 botones de control en laparte inferior de la pantalla en cual-quier proyecto para IGTV.

Sera de gran ayuda si pudira-mos colocar interruptores realescerca de los dibujados en la panta-lla, ya que detectaramos de formainmediata el botn que debemospresionar al estarste colocado cer-ca de la leyendadel botn virtual enla pantalla. Conlos interruptoresmecnicos, tal ta-rea es difcil yaque el espacio de-bajo de la pantalla

suele ser muy es-caso. Sin embar-go, los botones detacto pueden serpequeas placas

metlicas de tamao reducido lascuales prcticamente no ocupanespacio.

En mi caso utilic tachuelas a

las que recort parte de la cabezacon el fin de acomodarlas en el pe-queo espacio disponible en mi mo-nitor de proyectos para IGTV. Lu-ego sold un cable a cada pata decada tachuela para enseguida in-sertarlas previo agujero en el marcode la parte inferior de la pantalla. Silas tachuelas tienen pintura, es im-portante removerla ya que la mayo-ra de las pinturas son aislantes.

Para mantener las cabezas delas tachuelas en su sitio, utilic unpegamento a base de cianoacrilato,luego con el mismo pegamento fij

Figura 4 - Conexin de un interruptorde tacto a un puerto.

Figura 5 - Interruptores de tacto en accin.



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los cables de los interruptores has-ta la parte posterior del monitor.

En la figura 5 se muestra una fo-tografa con los interruptores en ac-

cin, los cuales comenc a usardesde el artculo pasado: Analiza-dor de Estados Lgicos.

Comentarios Finales

Debo admitir, estimado lector,que me siento muy cmodo con losinterruptores de tacto.

Afortunadamente es fcil imple-mentar cualquiera de los dos tipos,

de tal manera que no tendr dificul-tad en cambiar de un tipo al otro.

Recuerde que si utiliza interrup-tores de tacto, en caso de usar elpuerto B, debe deshabilitar las re-sistencias internas de pull up.

De ahora en adelante publicare-mos dos versiones de cdigo bina-rio en los proyectos para IGTV, unopara interruptores mecnicos y otro

para interruptores sensibles al tac-to.

Realmente la nica diferenciaradica en que al ltimo se le handeshabilitado las resistencias inter-nas.

Ya, desde este artculo, se hacolocado en la pgina WEB de larevista un archivo binario con ttuloAnaEstLog_t.hex, el cual es la ver-sin sensible al tacto del AnalizadorLgico publicado el mes pasado,

para que desde ahora pueda usteddisfrutar de la comodidad que brin-da este tipo de interruptores. Aun-que el encabezado del artculo indi-ca que los interruptores de tactoson para la placa IGTV, en realidad

se pueden implementar en cual-quier proyecto que utilice microcon-troladores.

Para terminar, recordamos que

la placa IGTV (figura 6. Descargueel artculo completo de nuestraweb) es una tarjeta de interfase pa-ra televisin con capacidades grfi-cas con el fin de usarla para disearequipo de instrumentacin de altacalidad y bajo costo. Se conecta acualquier televisin o monitor conentrada de video para obtener asun display de alta resolucin convarios tonos de gris. Adems, la tar-

jeta es inteligente y puede procesar

seales digitales para facilitar mos-trar en la pantalla mltiples contro-les, imgenes y caracteres, inclusotiene integradas instrucciones parasimular un display de cuarzo.Hastala prxima! !

Montaje

Saber Electrnica

4

Figura 6



26/72

Introduccin

El mayor problema de un pro-yecto suele ser la construccin delos componentes especiales. Nues-tro proyecto de una amplificadorPWM tiene dos componentes espe-ciales que suelen ser los que trabanla realizacin prctica del amplifica-dor.

Para comenzar vamos a enca-rar un proyecto ambicioso pero nomucho. Un amplificador de 50W.Podramos encarar un amplificadorde mayor potencia pero queremosque el lector pueda realmente cons-truirlo y escucharlo, y un bafle de200W por ejemplo, no es algo queest al alcance de todos. Inclusiveun bafle de 50W va a requerir la

compra de un parlante considera-blemente costoso. El proyecto queencaramos no es una simple recetade cocina para construir un equipo

sin entender lo que se est hacien-do. El lector que conoce el tema deaudio sabe que lo estamos enca-rando en profundidad, sin dejar na-da sin explicar, de modo que si nopuede comprar un parlante de 50Wlo pueda modificar y realizar un pro-yecto de menor envergadura (unventaja de los amplificadores PWMes su flexibilidad de diseo si Ud.usa una fuente de 12V en lugar dela propuesta ya tiene diseado unamplificador de 10W aprox.).

En esta entrega vamos a expli-car las caractersticas de los doscomponentes especiales que for-man parte del filtro PWM. El induc-tor de 100H y el capacitor de0.7F. Dicho as parece una cosamuy simple, pero realmente no lo

es, porque por ambos componen-tes debe pasar una corriente consi-derablemente alta y lo primero quevamos a hacer es calcular los par-

metros de nuestro amplificador conlos cuales disear luego los compo-nentes especiales.

Potencia, Tensin de Fuentey Corriente

Nuestro dato de partida es lapotencia sobre el parlante queadoptamos como de 50W. Los par-lantes ms comunes son de 8Ohms y con ellos vamos a realizarnuestro proyecto. Vamos a tenerque aplicar algo de matemticaspara calcular los otros dos parme-tros de nuestro proyecto.

P = E . I

Esta es la frmula de partidacon las unidades [W] = [V] . [A]

La potencia la conocemos, slonos falta averiguar la tensin y la

Hemos explicado cmo funciona un amplificador digital tipo PWM. En estaocasin le indicamos cmo construir sus componentes en forma prctica.Para eso le pedimos que consiga un Fly-Back quemado porque el inductorde filtro PWM no se puede comprar en una casa de electrnica y el capaci -tor de filtro no puede ser un electroltico comn.

Por: Ing. Alberto Horacio Picerno

[email protected]

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EDICION ARGENTINA N 104DICIEMBRE 2008

Distribucin:Capital: Carlos Cancellaro e Hijos SH, Gutenberg3258 - Cap. (4301-4942) Interior: DistribuidoraBertrn S.A.C., Av. Vlez Srsfield 1950 - Cap.U r u g u a y: RODESOL: Ciudadela 1416 -Montevideo, TEL: 901-1184

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cin total o parcial del material contenido en esta revista, ascomo la industrializacin y/o comercializacin de los apara-tos o ideas que aparecen en los mencionados textos, bajo pe-na de sanciones legales, s alvo mediante autorizacin por es-crito de la Editorial.

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ervice - audio digit 253 9/28/09 10:58 PM Pgina 30


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Proyecto de unAmplificador PWM

Service & Montajes

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corriente. En lugar de la corrienteen la frmula podemos poner el va-lor calculado como E/R con lo cualP = E. E/R = E2/R, de donde se

despeja la incgnita que es:

E2 = P . R

E = !P . R = !50 . 8 = 20 V eficaces

E = 28,2 V pico aprox. 30V

Esa es la tensin de fuente po-sitiva y necesitamos otra fuente ne-gativa del mismo valor. La corrienteeficaz por el parlante ser de:

V / R = 28,2 / 8 = 3,5A

Por dnde circula la corrientepor el parlante en un filtro PWM?Es difcil de decirlo pero a ritmo delgenerador es evidente que el capa-citor tiene una reactancia muchomenor que el parlante. Si Ud. re-cuerda la reactancia capacitiva esprcticamente un valor desprecia-ble comparado con la resistenciadel parlante para que el filtro PWMsea efectivo.

Si en el circuito de potencia co-locamos un pequeo resistor de1M"en serie con el capacitor, po-dremos medir que sobre l se pro-duce una tensin de 800mV. Tome-mos 1V por seguridad; esto signifi-ca que por el capacitor circula 1A a100kHz y esto no lo puede soportarun capacitor electroltico comn nopolarizado.

Caractersticasde los Capacitores

Los capacitores se pueden or-denar de diferentes formas deacuerdo a sus parmetros. Losprincipales parmetros son:

Capacidad nominal (Cn): es lacapacidad que se espera que ten-ga el condensador. La capacidadnominal est normalizada.

To l e r a n c i a : es la variacinque puede presentar respecto alvalor nominal del condensador da-do por el fabricante. Se expresa en

% y puede ser asimtrica (-a +b %).

Coeficiente de temperatura:expresa la variacin del valor delcondensador con la temperatura.Se suele expresar en %/C (tantopor ciento por grado centgrado), oen ppm/C (partes por milln porgrado centgrado).

Tensin mxima de funciona-miento (Vn): tambin llamada ten-

sin nominal, es la mxima tensincontinua o alterna eficaz que se lepuede aplicar al condensador deforma continua y a una temperatu-ra menor a la mxima de funciona-miento, sin que ste sufra algn de-teriodo.

Tensin de pico (Vp): mximatensin que se puede aplicar du-rante un breve intervalo de tiempo.Su valor es superior a la tensinmxima de funcionamiento.

Corriente nominal (In): es elvalor continuo o eficaz de la co-rriente mxima admisible para unafrecuencia dada en la que el con-densador puede trabajar de formacontinua y a una temperatura infe-rior a la mxima de funcionamiento.

Corriente de fugas (If): peque-a corriente que hace que el con-densador se descargue a lo largo

del tiempo.

Factor de prdidas (tg!): te-

ricamente cuando se aplica unatensin alterna a un condensadorse produce un desfase de la co-rriente respecto a la tensin de 90

de adelanto, pero en la prctica es-to no es as. La diferencia entre s-tos 90 y el desfase real se denomi-na ngulo de prdidas.

Capacitores Fijos

Estos capacitores tienen unacapacidad fija determinada por elfabricante y su valor no se puedemodificar. Sus caractersticas de-

penden principalmente del tipo dedielctrico utilizado, de tal formaque los nombres de los diversos ti-pos se corresponden con los nom-bres del dielctrico usado. De estaforma podemos distinguir los si-guientes tipos:

Cermicos Mica Plstico Electrolticos

Cules de estos capacitoresson los ms adecuados para nues -tros proyectos?

En la figura 1 vemos capacito-res cermicos del tipo disco.

El dielctrico utilizado por estoscapacitores es la cermica, siendoel material ms utilizado el dixidode titanio.

Figura 1 - Capacitor cermico disco.Figura 2 - Capacitores con dielc -

trico de plstico.



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Estos capacitores son muy eco-nmicos aunque presentan ciertainestabilidad, la capacidad varaconsiderablemente con la tempera-

tura, la tensin y el tiempo de fun-cionamiento. Se utilizan en aplica-ciones de baja tensin. Rango decapacidad: 1pF - 1 F.

Su utilizacin es principalmentecomo desacople de medias y altasfrecuencias y dado su pequeo ta-mao no admiten su uso para sercirculados por altas corrientes.

Capacitores de Mica

El dielctrico utilizado en este ti-po de capacitores es la mica o sili-cato de aluminio y potasio y se ca-racterizan por tener bajas prdidas,ancho rango de frecuencias y altaestabilidad con la temperatura y eltiempo. Son ms costosos que loscapacitores cermicos y se utilizanen lugar de stos en aquellos casos

donde se requiere mayor estabili-dad y en aplicaciones de alta fre-cuencia. Igual que los capacitorescermicos su pequeo tamao no

los hace adecuados para la circula-cin de elevadas corrientes.

Capacitores de Plstico

Estos capacitores se caracteri-zan por las altas resistencias deaislamiento y elevadas temperatu-ras de funcionamiento. Ver figura 2.

Segn el proceso de fabricacinpodemos diferenciar entre los de ti-po k y tipo MK, que se distinguenpor el material de sus armaduras(metal en el primer caso y metal va-porizado en el segundo) y por suconstruccin.

Segn el dielctrico usado sepueden distinguir estos tipos co-merciales:

KS: styroflex, constituidos porlminas de metal y poliestireno co -mo dielctrico.

KP: formados por lminas de

metal y dielctrico de polipropileno.MKP: dielctrico de polipropile -

no y armaduras de metal vaporiza -do.

MKY: dielctrico de polipropile -no de gran calidad y lminas demetal vaporizado.

MKT: lminas de metal vapori -zado y dielctrico de teraftalato depolietileno (polister).

MKC: makrofol, metal vaporiza -do para las armaduras y policarbo -

nato para el dielctrico.

A nivel orientativo stas puedenser las caractersticas tpicas de loscapacitores de plstico. Vea la tabla1. En nuestro proyecto deberamos

utilizar principalmente los capacito-res de Polister KS y KT, pero comoson difciles de conseguir en Suda-mrica preferimos utilizar una com-binacin en paralelo de capacitoresMKT que son los ms comunes enel comercio.

Capacitores Electrolticos

En estos capacitores una de lasarmaduras es de metal, mientrasque la otra est constituida por unconductor inico o electrolito. Pre-sentan unos altos valores capaciti-vos en relacin al tamao y en lamayora de los casos son de tipopolarizados. Ver la figura 3. Pode-mos distinguir tres tipos:

Electrolticos de aluminio: laarmadura metlica es de aluminio yel electrolito de tetraborato armni-co.

Electrolticos de tantalio: eldielctrico est constituido por xi-do de tntalo y nos encontramoscon mayores valores capacitivosque los anteriores para un mismotamao. Por otra parte las tensio-nes nominales que soportan sonmenores que los de aluminio y sucosto es algo ms elevado.

Electrolticos de alto ripple:

admite elevados picos de corriente

por ellos, pero su construccin bobi-

nada no los hacen adecuados msall de las frecuencias de audio.

Definitivamente le aconsejamosque utilice 5 capacitores conocidosen nuestro medio como de polistermetalizado de 0.18F y los conecteen paralelo para conseguir una ca-pacidad de 0.9F. Posteriormentecuando el amplificador est en fun-cionamiento utilice el instrumentoms utilizado en electrnica que es

Service

Service & Montajes

3

Tabla 1

Figura 3 - Capacitores electrolticos.



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Proyecto de unAmplificador PWM

Service & Montajes

33

el dedo. Deje funcionar el dispositi-vo por un par de horas y toque loscapacitores para ver que no estncalientes.

El Inductor

Si el capacitor debe ser especial,

el inductor es todava ms especial

que el capacitor porque debemos

construirlo nosotros en forma arte-

sanal. Como yo s por experiencia

que lo que sobra en un taller de re-

paraciones son fly-backs, los utilizo

en todos mis diseos. Son conoci-

dos los proyectos para reparadorescomo por ejemplo el fly-back simula-

do, el yugo simulado, etc, etc. Mi di-

vierte disfrazar a un fly-back y en es-

te proyecto le encontr un disfraz

perfecto como inductor de potencia

para el filtro PWM.

En mi cementerio privado de fly-back encontr uno con el bobinadoquemado cuyo ncleo con forma dedoble C tena una altura de 56 mmy un ancho de 35 mm. Lo desarmy le med la seccin para que mislectores pudieran hacer compara-ciones reales.

Era de seccin prcticamenterectangular de 9,5 x 12,5 mm.

Lo primero que hay que haceres montarle 10 vueltas de cable de

par telefnico y medirle la inductan-cia que en nuestro caso fue de23H medido en el puente RLC a100kHz, con el mismo entrehierro(una lmina de plstico de 0,2mm)que tena originalmente en una desus piernas.

Si Ud. no tiene cmo realizar es-ta medicin busque un ncleo de di-mensiones similares y arme su in-ductor; las mediciones posterioreslo ayudarn a comprobar si su

construccin es adecuada.La frmula para el clculo de la

autoinduccin (o inductancia) diceque es proporcional al cuadrado delnmero de vueltas. Es decir que si10 vueltas tienen 23H, el doble esdecir 20 vueltas tendrn 92H (4veces ms que el original). Conunas 21 vueltas tenemos nuestroinductor bobinado con una induc-tancia de 100H.

Para los que gustan de las ma-temticas se podra decir que:

L2 = k2. L1

Siendo L1 el valor correspon-diente a 10 vueltas. Despejando

k2 = L2 / L1 y

k = !L2/L1 = 2,085

Es decir que la cantidad de vuel-tas ser 10 vueltas por 2,082 =aprox. 21 vueltas.

En el alambre a utilizar no con-viene hacer economa para que elmismo inductor nos sirva luego pa-ra amplificadores de mayor poten-cia. Use un cable con una seccinde 0,50 o 0,75 mm2 que en una so-

la capa admite las 21 espiras sobrela rama ms larga del ncleo.

Prueba del Filtro Terminado

El mtodo cientfico indica ir pro-bando las etapas a medida que selas va diseando. Hagamos un an-lisis de situacin de lo que tenemoshecho hasta ahora y lo que pode-mos probar con el equipo disponi-ble en nuestro laboratorio.

Hasta ahora tenemos diseadoel amplificador PWM y el filtro. Notenemos diseado el excitador, lasfuentes y el bafle. El bafle y el exci-tador podemos dejarlo para la prue-ba final. Para probar el amplificadorPWM y el filtro, solo requerimos unaresistencia de carga que reemplaceal parlante y lo ms complicado, unpar de fuentes de 30V que no sabe-mos qu corriente deben entregar.En el prximo punto vamos a resol-

ver el tema de las fuentes y el resis-tor de carga. Aqu suponemos quetenemos las dos fuentes y quere-mos excitar el amplificador para sa-ber si cumple con su cometido y so-bre todo saber cual es el requeri-miento de las fuentes y de los disi-padores de los MOSFET.

Vamos a tener que construir ungenerador que nos permita realizarlas pruebas de nuestro dispositivo.Por supuesto no debe ser algo muyFigura 4 - Diseo del oscilador astable.



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sofisticado y caro y por todos losmedios debemos utilizar compo-nentes prediseados como CI quenos faciliten el trabajo. En principio

lo que necesitamos para una primerprueba es un generador astable deseal rectangular, en lo posible conperodo de actividad del 50% y fre-cuencia fija de 100kHz que entre-gue unos 12V de salida a una impe-dancia de 100 OHms. Este diseoser luego usado en el conversoranalgico a PWM as que todo loque trabajemos ahora no ser envano.

Ser caro, ser difcil de dise- a r, necesito instrumentos muycostosos para probarlo?

En el momento actual la electr-

nica est tan avanzada que el es-fuerzo de diseo casi no existe siUd. sabe sacarle provecho a los la-boratorios virtuales que son muy f-ciles de conseguir.

Para fabricar un generador op-tamos por utilizar el laboratorio vir-tual Worbench Multisim 9.1 (WBMen adelante) y el CI 555 que se con-sigue en cualquier negocio y a uncosto despreciable. El diseo est

incluido en el laboratorio virtual.Abra el WBM e ingrese en tools"

circuits Wizard" 555times wizard yobtendr una ventana dedicada al

diseo de circuitos con el 555 quese puede observar en la figura 4.

En es

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