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ISSN: 0328-5073 Año 27 / 2013 / ISSN: 0328-5073 Año 27 / 2013 /Nº 323Nº 323
SEC CIO NES FI JAS
Descarga de CD: Hornos a Microondas. Funcionamiento, Mantenimiento,
Reconocimiento de Partes y Reparación 16
Sección del Lector 80
AutO ELECtRICO
Control y Limpieza de los Inyectores del Automóvil 3
MICROCONtROLADORES
El Mundo de los Microcontroladores. Lección 1: Los Sistemas de Numeración 8 CuRSO DE ELECtRÓNICA
Etapa 3, Lección 2:
Circuitos Digitales de Funciones Especiales 17
Cómo se Estudia este Curso de técnico Superior en Electrónica 32
MANuALES tÉCNICOS
Desarme y Reconocimiento de Partes del iPhone 5 33
INFORME ESPECIAL
Qué hay de Nuevo en el iPhone 5 45
ARtÍCuLO DE tAPA
Lógica Cableada & Autómatas Programables 49
LtE: Rumbo a la tecnología 4G 67
MONtAJES
Electrificador de Cercas Experimental 61
Amplificador de Potencia de Audio de 100W 61
transmisión de Audio por la Línea Eléctrica 62
Año 26 - Nº 330 FEBRERO 2015
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Bien, ami gos de Sa ber Elec tró ni ca, nos en con tra mos nue va men te en las pá gi nas de nues tra re vis ta pre di lec ta pa ra com par tir las no ve da -des del mun do de la elec tró ni ca.
Como me viene sucediendo desde hace un tiempo, al momento de escribir este editorial me cuesta tomar la decisión sobre qué compartir con ustedes, por un lado siento deseos de comentar-les los tremendos problemas por los que está atravesando la distribución de revistas y el sucu-lento aumento en sus costos, lo que dificulta enormemente mantener el precio de esta publica-ción y, por el otro lado no puedo dejar pasar el
hecho de que la tecnología avanza a pasos agigantados y aún no esta-mos a la altura de las circunstancias. Me decido por un comentario tecno-lógico:
“Parece increíble que estemos hablando de tecnología 4G para tele-fonía celular cuando los principales países de América Latina tienen
pro-blemas para transmitir datos en 3G”.
Hace tiempo que diferentes operadores “dicen” estar operando en 4G y, hasta donde yo sé “es mentira”... hay operadores que orecen ser-vicios DEMO en determinados lugares pero recién “es probable” que tengamos el servicio en unos cuantos meses.
Los usuarios de telefonía celular que queremos realizar transferencia de paquetes de datos en 3G, desde hace un tiempo, notamos los graves problemas que tenemos como consecuencia de la falta de asignación de bandas, frecuencias o como se las quiera llamar. Es más, la saturación del sistema en las principales ciudades hace que “hablar por teléfono” sea casi una odisea y no es porque la estructura no esté preparada sino porque lo que está detrás, lo que tiene que ver con decisiones políticas y económicas (la infraestructura) está dejando mucho que desear.
Pese a estos inconvenientes hay operadores que están ofreciendo servicios de telefonía de gran ancho de banda y lo llaman servicio “4G” lo cuál no está del todo bien dado que todavía no hay una definición so-bre tal sistema. Lo que ofrecen es el servicio “LTE” que está compitiendo con Wi-Max para ver quién se queda con el servicio de telefonía celular por IP. No deja de causarme asombro cómo la situación económica pre-valece sobre la actualidad tecnológica… estamos preparados para el gran salto tecnológico y sólo es necesario que se tomen decisiones polí-ticas y económicas.
Mientras tanto, en esta edición explicamos por qué en muchos paí-ses el “ultramoderno” iPhone 5 no puede funcionar en LTE y también le comentamos como se puede dar servicio técnico a estos aparatos. Po motivos de espacio no hemos podido incluir el material correspondiente a los iPods e iPads, pero Ud. puede descargar el material desde nuestra web: www.webelectronica.com.ar, haciendo clic en el ícono password e ingresando la clave para lectores: “tecnoapple”.
¡Hasta el mes próximo!
Ing. Ho ra cio D. Va lle jo
SABER ELECTRONICADi rec tor
Ing. Ho ra cio D. Va lle jo
Pro duc ción
Jo sé Ma ría Nie ves (Grupo Quark SRL)
Co lum nis tas:
Fe de ri co Pra do Luis Ho ra cio Ro drí guez
Pe ter Par ker Juan Pa blo Ma tu te EditorialQUarKS.r.l. Propietariadelosderechos encastellanodelapublicaciónmen-sualSabErElEctronica argentina: (GrupoQuarkSRL)San Ricardo2072,CapitalFederal, Tel(11)4301-8804 México (SISA):Cda.Moctezuma2, Col.Sta.Agueda,EcatepecdeMorelos, Edo.México,Tel:(55)5839-5077 ARGENTINA
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Te re sa C. Ja ra (Grupo Quark)
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Grupo Quark SRL y Saber Electrónica no se res pon sa bi li za por el con te ni do de las no tas fir ma das. To dos los pro duc tos o mar cas que se men cio nan son a los efec tos de pres tar un ser vi cio al lec tor, y no en tra ñan res pon sa bi li dad de nues tra par te. Es tá pro hi bi da la re pro duc -ción to tal o par cial del ma te rial con te ni do en es ta re vis ta, así co mo la in dus tria li za ción y/o co mer cia li za ción de los apa ra tos o ideas que apa re cen en los men cio na dos tex tos, ba jo pe na de san cio nes le ga les, sal vo me dian te au to ri za ción por es cri to de la Edi to rial.
INTRODUCCIÓN
Los inyectores son electroválvulas. En su interior hay una bobina, una armadura, un resorte y una válvula, tal como se puede apre-ciar en la imagen de la figura 1. Cuando una corriente eléctrica pasa a través de la bobina, se crea un campo magnético que hace que la válvula se abra. En la figura 2 podemos apre-ciar el despiece de un inyector en la que se detallan las partes que lo componen.
Después de un tiempo prolongado del uso de un vehículo con sistema de inyección de gasolina se debe efectuar la limpieza de los inyectores, debido a la formación de sedimen-tos en su interior que impiden la pulverización adecuada del combustible dentro del cilindro, produciendo marcha lenta irregular y pérdida
de potencia que, poco poco, se va apreciando en la con-ducción.
La comprobación de los inyectores se debe hacer cuando se detecte un funcionamiento deficiente de los mismos. Los síntomas de mal funcionamiento de los inyectores son: la emisión de humos negros por el escape, la falta de potencia del motor, calentamiento excesivo, aumento del consumo de combustible y ruido de golpeteo del motor. Puede localizarse el inyector defectuoso haciendo la prueba de desconectarle el conducto de llegada de combustible mientras el motor está en funcionamiento. En estas condiciones se observa si el humo del escape ya no es negro, se cesa el golpeteo, etc., en cuyo caso, el inyector que se ha desconectado es el defectuoso. Hay que tener en cuenta que si des-conectamos un inyector el motor tiene que caer de vueltas, esto demuestra, que el inyec-tor si que esta funcionando.
Control y Limpieza de los
Inyectores del Automóvil
En las casas o tiendas especializadas o en estacio-nes de servicio se pueden adquirir líquidos limpiadores de inyectores que se pueden agregar al combustible, y que son relativamente efectivos. Estos limpiadores se le pueden agregar al combustible periódicamente, conside-rando este procedimiento como un programa de mante-nimiento regular.
Otra forma de limpiar los inyectores mas rápidamen-te consisrápidamen-te en introducir en el sisrápidamen-tema de inyección sol-ventes desincrustadores directamente con el combusti-ble; se colocan en las tuberías mientras el motor se encuentra en marcha acelerada a un nivel de R.P.M. que permita el arrastre de las incrustaciones y el carbón que se puedan haber depositado en los inyectores.
A esta forma de limpieza se la denomina “limpieza de inyectores sin desmontar del motor”.
Otro procedimiento de mayor efectividad, es el de limpiar los inyectores desmontándolos de
su alojamiento y también desmontando los rieles de combustible.
Una vez que tenga estos componen-tes fuera del motor debe sumergir los rie-les en solventes para limpieza de los mis-mos y a los inyectores debe colocarlos en equipo de limpieza por ultrasonido para que puedan desprenderse de su interior todos los residuos carbonosos y luego hacerlos funcionar a cada uno con un generador de pulsos.
Terminada la operación de limpieza, se montan los inyectores en un banco de caudales para reproducir el funciona-miento y medir el rendifunciona-miento de cada uno. La diferencia en el rendimiento de todos los inyectores no debe superar el 10 por ciento.
En aquellos casos que un o unos inyectores se encuentren por debajo del 10 por ciento del mejor se deben inspeccionar para ver si todavía no están sufi-cientemente limpios o reemplazarlos por defectuosos.
Cuando se reinstalan los inyectores se deben reem-plazar los anillos de cada inyector para asegurarse para que no se produzcan perdidas de combustible que son tan peligrosas.
Cuando se trabaja en las tuberías de combustible en un sistema de inyección se debe tener muy en cuenta que el sistema puede estar bajo presión, por lo tanto lo primero que se debe hacer antes de desmontar algo, es sacarle la presión de combustible remanente, para lo cual se deben colocar alrededor de las tuberías trapos absorbentes o papeles que puedan retener todo el com-bustible para que no se derrame, porque puede ser fatal, considerando el grado de inflamabilidad de la gasolina.
Figura 2
VERIFICACIÓN YLIMPIEZA DELINYECTOR
Si sabemos que el inyector tiene algún tipo de pro-blema en su funcionamiento, deberá procederse al des-montaje del mismo para verificar el estado de sus com-ponentes y realizar la oportuna limpieza, la cual, en prin-cipio, se efectúa con varillas de latón con punta afilada y cepillas de alambre, también de latón, figura 3. Con estos útiles se limpian las superficies externas e internas de la tobera y la aguja, para retirar las partículas de carbonilla depositadas en ellas, sin producir ralladuras que poste-riormente dificultarían el funcionamiento.
Las incrustaciones fuertes en lugares poco accesi-bles, como el taladro de la tobera, pueden ablandarse sumergiendo ésta en agua mezclada con soda cáustica y detergente. Posteriormente debe ser limpiada y seca-da, para sumergirla a continuación en gasoil hasta el momento del montaje.
COMPROBACIÓN
En lo que se refiere a la verificación de componentes, deberán inspeccionarse las caras de unión del soporte de la tobera y del portainyector. Si existen ralladuras, corrosión o deformaciones, deberán sustituirse. También se examinaran las superficies de acoplamiento de la aguja del inyector y la tobera. Un tono azulado de estas superficies indica que han funcionado a temperaturas excesivas, a las cuales, pueden producirse el destempla-do del material, por cuya causa deben ser sustituidas ambas piezas.
El asiento de la aguja debe presentar un buen aca-bado mate en las zonas de contacto, sin escalón indi-cativo de desgaste excesivo. Si se encuentran ralladu-ras en estas zonas, deberán se sustituidos estos com-ponentes, teniendo en cuenta el ajuste entre la aguja y su tobera.
Se comprobará igualmente que la aguja se desliza
fácilmente en el interior de la tobera, sin agarrotamiento ni holguras.
Colocada la tobera en posición vertical, como mues-tra la figura 4, la aguja debe caer hasta el fondo del asiento por su propio peso. Apretándola ligeramente con la mano contra su asiento, al invertir la posición de la tobera, la aguja debe mantenerse sobre su asiento, si ambos están impregnados de gasoil y, al golpearla lige-ramente con los dedos, deberá caer libremente. En caso de que esto no ocurra, deberá efectuarse nuevamente la limpieza y desincrustación y, si esto no fuese suficiente, se sustituirá el conjunto.
En el portainyector deberá comprobarse la varilla de empuje, que no debe estar deformada ni presentar seña-les de golpes o deformaciones, prestando especial aten-ción a su estado de desgaste. También debe comprobar-se el estado del muelle y el dispositivo de reglaje.
Finalizadas las operaciones de verificación y limpieza del inyector, deberá comprobarse la elevación de la aguja en su asiento, la cual esta limitada en el funciona-miento durante la inyección, cuando el extremo superior de la aguja hace contacto con la superficie de acopla-miento del portainyector. La elevación de la aguja debe estar comprendida dentro de ciertos limites, si se quiere obtener una inyección eficaz y una duración razonable de la tobera, no será suficiente para permitir el paso de toda la carga de combustible sin restricciones, lo cual provoca un descenso considerable de la presión necesa-ria para que el combustible salga a través de los orificios de la tobera, con lo cual, empeora la penetración y la pul-verización en la cámara de combustión. Por lo contrario, una elevación excesiva provoca un fuerte golpe de la aguja contra su asiento en el momento de cierre, que acorta considerablemente la duración de la tobera.
MEDICIONES
La verificación de la elevación de la aguja se realiza como se muestra en la figura inferior, con la ayuda de un reloj comparador son soporte. En una primera medida, se acopla el útil "adaptador" (zona rayada en la figura 5) al extremo posterior de la aguja y se coloca el reloj com-parador sobre él, de manera que su palpador apoye con-tra el extremo de la aguja, efectuando la lectura en estas condiciones.
Después se introduce la aguja en la tobera, apoyan-do esta ultima contra el adaptaapoyan-dor y el palpaapoyan-dor del reloj comparador contra el extremo de la aguja, realizando nuevamente la lectura. La diferencia de estas dos medi-das da como resultado el levantamiento de la aguja, que debe ser el estipulado por el fabricante. En caso contra-rio deberá sustituirse el conjunto de aguja y tobera.
PRUEBAS
Si queremos comprobar el perfecto funcio-namiento del inyector sin tener que desarmar-lo, nos bastara con desmontarlo del motor y utilizar uno de los comprobadores que hay para esta función.
La comprobación del funcionamiento con-siste en determinar si el inicio de la inyección se produce a la presión estipulada y la pulve-rización obtenida es correcta. Para realizar estas verificaciones se dispone de un compro-bador, en el que se sitúa el inyector en un aco-plamiento adecuado, conectando al mismo un tubería de alta presión que le hace llegar com-bustible desde una bomba manual, a una determinada presión, indicada por un manó-metro.
La prueba del inyector se efectúa en varias fases, que son las siguientes:
1) Verificación de la pulverización
Montado el inyector sobre el comprobador (figura 6) de manera que vierta el chorro sobre la cámara, o un recipiente, se accionara la palanca de mando hasta conseguir la inyec-ción de combustible en un chorro continuo.
Accionando la palanca con una secuencia rápida, se observara el chorro de combustible vertido y la disper-sión del mismo, que debe formar un cono incidiendo en la bandeja. Irregularidades en la forma o disposición del chorro implican el desmontaje del inyector y la limpieza del mismo con las herramientas apropiadas, cuidando de no rayar las superficies. Al tiempo que se realiza esta prueba, se analizara también el ruido que se produce en la inyección, cuyas características dan idea del estado
del inyector. Para que el inyector pulverice correctamen-te el combustible, es preciso que su aguja oscile hacia atrás y hacia adelante a una frecuencia muy elevada en la fase de inyección.
Esta vibración emiten un ruido muy suave, que puede percibirse accionando la bomba con una cadencia de uno o dos bombeos por segundo. Este zumbido desapa-rece cuando la cadencia es más rápida, siendo sustitui-do por un silbisustitui-do que puede percibirse a partir de cuatro
Figura 5
o seis bombeos por segundo. Hasta la aparición del sil-bido, la pulverización que se obtiene está a veces inco-rrectamente repartida o deshilachada. Cuando la caden-cia de bombeo sea rápida, el chorro habrá de ser neto, finamente pulverizado y formado un cono perfectamente centrado en el eje de simetría del inyector.
2) Tarado de la presión
Accionando la palanca de mando de la bomba con una cadencia aproximada de 60 emboladas por minuto, se observará la lectura máxima alcanzada en el manó-metro, que corresponde a la presión de tarado del inyec-tor, la cual debe ser la estipulada por el fabricante. Si la presión de apertura es superior a la prescrita, es síntoma de que la aguja del inyector
esta "pegada", o a una obs-trucción parcial de la tobera, o bien a una precarga incorrecta del muelle de presión.
Si la presión es inferior a la prescrita, lo cual suele suce-der cuando el inyector ha fun-cionado más de 50.000 km, ello suele ser debido a falta de tensión del muelle de presión o rotura del mismo. En
cual-al desmontaje y limpieza del inyector y cual-al tara-do del mismo a la presión correcta. Esta ope-ración de tarado se realiza apretando o aflo-jando el tornillo de reglaje (3, de la figura 7) o interponiendo calces calibrados (arandelas) entre el muelle y la carcasa, según los casos.
3) Goteo
Accionando lentamente la palanca de mando de la bomba de mando de la bomba de mane-ra que la presión se mantenga por debajo de la de tarado y próxima a este valor, se consta-tara que no existe goteo del inyector. Lo con-trario indica un defecto de estanqueidad que implica el desmontaje y limpieza del inyector, principalmente la superficie cónica de asiento de la aguja.. Si con esta operación no se corri-ge el goteo, deberá sustituirse la tobera.
4) Fuga de retorno
Accionando la palanca de mando de la bomba del comprobador hasta obtener una presión en el inyector de aproximadamente 10 bar por debajo de la de tarado, se cerrará la válvula de paso de combustible de que está provisto el comprobador. En estas condiciones, debe observarse un descenso lento de la aguja del reloj comparador, que indica el nivel de fuga de retorno. Generalmente se considera correcto un inyector, en cuanto a nivel de fuga de retorno, si la presión se man-tiene por encima de 50 bar mas de seis segundos, par-tiendo de una presión de 100 bar. La fuga de retorno indi-ca la indi-cantidad de combustible que sale entre la varilla de la válvula de aguja y el cuerpo de la tobera, hacia el retor-no. Esta fuga debe existir en una cierta proporción, para lubricar estos componentes. Si es pequeña, indica una escasa holgura entre la aguja y la tobera. Si la fuga es excesiva, indica mayor holgura de la necesaria y deberá sustituirse o repararse la tobera.
De esta manera damos por concluido este artículo, en la próxima entrega veremos cómo son los equipos de limpieza por ultrasonido y de qué manera se los emplea para limpiar a los inyectores. A modo ilustrativo, en la figura 8 se puede observar el aspec-to físico de un inyecaspec-tor de gasolina. J BIBLIOGRAFÍA: Cise Electrónica Mecanicavirtual.org Figura 7 Figura 8
INTRODUCCIÓN
La situación actual en el campo de los micro-controladores se ha producido gracias al desa-rrollo de la tecnología de fabricación de los
cir-cuitos integrados. Este desarrollo ha permitido construir las centenas de miles de transistores en un chip. Esto fue una condición previa para la fabricación de un microprocesador. Las prime-ras microcomputadoprime-ras se fabricaron al
añadir-e
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undo de Los
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icrocontroLadores
Prácticamente desde su aparición, allá por el año 1986, en Saber Electrónica desta-camos la importancia de los microcontroladores en el mundo de la electrónica. Hemos escrito más de 50 artículos, 10 libros de texto y varios cursos sobre compo-nentes de distintas familias. Sin embargo, el tema nunca se agota y siempre se puede dar una nueva vista que nos permita conocer cada vez mejor a estos procesadores en un solo chip con los que podemos aprender y capacitarnos en nuestra vida profe-sional. A partir de este número comenzamos con la edición de un curso de micro-controladores de MicroElectronika (www.mikroe.com) a quienes agradecemos por permitirnos compartir este importantísimo material, invitando a todos los lectores a que visiten la página de referencia para obtener importante material de apoyo.
www.mikroe.com
les periféricos externos, tales como memoria, líneas de entrada/salida, temporizadores u otros. El incremento posterior de la densidad de integración permitió crear un circuito integrado que contenía tanto al procesador como periféri-cos. Así es cómo fue desarrollada la primera microcomputadora en un solo chip, denominada más tarde microcontrolador.
Los principiantes en electrónica creen que un microcontrolador es igual a un microprocesador. Esto no es cierto. Difieren uno del otro en muchos sentidos. La primera y la más importan-te diferencia es su funcionalidad. Para utilizar al microprocesador en una aplicación real, se debe de conectar con componentes tales como memoria o componentes buses de transmisión de datos. Aunque el microprocesador se consi-dera una máquina de computación poderosa, no está preparado para la comunicación con los dispositivos periféricos que se le conectan. Para que el microprocesador se comunique con algún periférico, se deben utilizar los circuitos especia-les. Así era en el principio y esta práctica sigue vigente en la actualidad.
Por otro lado, al microcontrolador se le dise-ña de tal manera que tenga todas las compo-nentes integradas en el mismo chip. No necesi-ta de otros componentes especializados para su aplicación, porque todos los circuitos necesa-rios, que de otra manera correspondan a los periféricos, ya se encuentran incorporados. Así se ahorra tiempo y espacio necesario para cons-truir un dispositivo.
QUÉPUEDENHACER LOSMICROCONTROLADORES
Para entender con más facilidad las razones del éxito tan grande de los microcontroladores, vamos a prestar atención al siguiente ejemplo. Hace unos 10 años, diseñar un dispositivo elec-trónico de control de un ascensor de un edificio de varios pisos era muy difícil, incluso para un equipo de expertos.
¿Ha pensado alguna vez en qué requisitos debe cumplir un simple ascensor? ¿Cómo lidiar con la situación cuando dos o más personas
lla-man al ascensor al mismo tiempo? ¿Cuál llama-da tiene la priorillama-dad? ¿Cómo solucionar las cuestiones de seguridad, de pérdida de electrici-dad, de fallos, de uso indebido?
Lo que sucede después de resolver estos problemas básicos es un proceso meticuloso de diseñar los dispositivos adecuados utilizando un gran número de los chips especializados. Este proceso puede tardar semanas o meses, depen-diendo de la complejidad del dispositivo. Cuando haya terminado el proceso, llega la hora de diseñar una placa de circuito impreso y de montar el dispositivo. ¡Un dispositivo enorme! Es otro trabajo difícil y tardado. Por último, cuando todo está terminado y probado adecuadamente, pasamos al momento crucial y es cuando uno se concentra, respira profundamente y enciende la fuente de alimentación.
Esto suele ser el punto en el que la fiesta se convierte en un verdadero trabajo puesto que los dispositivos electrónicos casi nunca funcio-nan apropiadamente desde el inicio. Prepárese para muchas noches sin dormir, correcciones, mejoras... y no se olvide de que todavía estamos hablando de cómo poner en marcha un simple ascensor.
Cuando el dispositivo finalmente empiece a funcionar perfectamente y todo el mundo esté satisfecho, y le paguen por el trabajo que ha hecho, muchas compañías de desarrollo esta-rán interesadas en su trabajo. Por supuesto, si tiene suerte, cada día le traerá una oferta de tra-bajo de un nuevo inversionista. Sin embargo, si lo requieren para trabajar en el control de los elevadores de un nuevo edificio que tiene cuatro pisos más de los que ya maneja su sistema de control.
¿Sabe cómo proceder? ¿Cree acaso que se pueden controlar las demandas de sus clientes?
Pensamos que usted va a construir un dispo-sitivo universal que se puede utilizar en los edi-ficios de 4 a 40 pisos, una obra maestra de elec-trónica. Bueno, incluso si usted consigue cons-truir una joya electrónica, su inversionista le esperará delante de la puerta pidiendo una cámara en el ascensor o una música relajante en caso de fallo de ascensor. O un ascensor con
dos puertas. De todos modos, la ley de Murphy es inexorable y sin duda usted no podrá tomar ventaja a pesar de todos los esfuerzos que ha hecho. Por desgracia, todo lo que se ha dicho hasta ahora sucede en la realidad. Esto es lo que “dedicarse a la ingeniería electrónica”
real-mente significa. Es así como se hacían las cosas hasta aparición de los microcontroladores diseñados - pequeños, potentes y baratos. Desde ese momento su programación dejó de ser una ciencia, y todo tomó otra dirección ...
El dispositivo electrónico capaz de controlar
como el anteriormente mencionado, ahora está incorporado en un sólo chip. Los microcontrola-dores ofrecen una amplia gama de aplicaciones y sólo algunas se exploran normalmente. Le toca a usted decidir qué quiere que haga el microcontro-lador y cargar un programa en él con las instruc-ciones apropiadas. Antes de encender el disposi-tivo es recomendable verificar su funcionamiento con ayuda de un simulador. Si todo funciona como es debido, incorpore el microcontrolador en el sistema. Si alguna vez necesita cambiar, mejo-rar o actualizar el programa, hágalo.
¿Hasta cuándo se deben hacer modificacio-nes?
Hasta quedar satisfecho. Eso puede realizar-se sin ningún problema. Vea en la figura 1 una caracterización sobre los pasos que debe seguir un principiante para la programación.
Sabía usted que todas las personas pueden ser clasificadas en uno de 10 grupos, en los que están familiarizados con el sistema de numera-ción binario y en los que no están familiarizados con él. Si no entendió lo anterior significa que todavía pertenece al segundo grupo. Si desea cambiar su estado, lea el siguiente
texto que describe brevemente algu-nos de los conceptos básicos utiliza-dos más tarde en este libro (sólo para estar seguro de que estamos hablan-do en los mismos términos).
NÚMEROS, NÚMEROS, NÚMEROS...
¡La matemática es una gran cien-cia! Todo es tan lógico y simple... El universo de los números se puede describir con sólo diez dígitos.
¿Realmente tiene que ser así? ¿Necesitamos exactamente esos 10 dígitos?
Por supuesto que no, es sólo cuestión del hábito. Acuérdese de las lecciones de la escue-la. Por ejemplo, ¿qué significa el número 764? Cuatro unidades, seis decenas y siete centenas.
¿Se podría expresar de una forma más desa-rrollada?
Por supuesto que sí: 764 = 4 + 60 + 700 ¿Aún más desarrollado? Sí:
764 = 4*1 + 6*10 + 7*100
¿Podría este número parecer un poco más “científico”?
La respuesta es sí otra vez: 764= 4*100 + 6*101+ 7*102.
¿Qué significa esto realmente? ¿Por qué uti-lizamos exactamente estos números 100, 101 y 102 ? ¿Por qué es siempre el número 10?
Es porque utilizamos 10 dígitos diferentes (0, 1, 2...8, 9). En otras palabras, es porque utiliza-mos el sistema de numeración en base 10, es decir el sistema de numeración decimal, figura 2.
SISTEMA DENUMERACIÓNBINARIO
¿Qué pasaría si utilizáramos sólo dos núme-ros 0 y 1?
Si sólo pudiéramos afirmar (1) o negar (0) que algo existe. La respuesta es “nada espe-cial”, seguiríamos utilizando los mismos núme-ros de la misma manera que utilizamos hoy en día, no obstante ellos parecerían un poco dife-rentes. Por ejemplo: 11011010.
¿Cuántas son realmente 11011010 páginas de un libro?
Para entenderlo, siga la misma lógica como en el ejemplo anterior, pero en el orden inverti-do. Tenga en cuenta que se trata de aritmética con sólo dos dígitos 0 y 1, es decir, del sistema de numeración en base 2 (sistema de numera-ción binario). Vea la figura 3.
Evidentemente, se trata del mismo número representado en dos sistemas de numeración diferentes. La única diferencia entre estas dos representaciones yace en el número de dígitos necesarios para escribir un número. Un dígito (2) se utiliza para escribir el número 2 en el sis-tema decimal, mientras que dos dígitos (1 y 0) se utilizan para escribir aquel número en el sis-tema binario.
¿Ahora está de acuerdo que hay 10 grupos de gente?
¡Bienvenido al mundo de la aritmética bina-ria! ¿Tiene alguna idea de dónde se utiliza?
Excepto en las condiciones de laboratorio estrictamente controladas, los circuitos electró-nicos más complicados no pueden especificar con exactitud la diferencia entre dos magnitudes (dos valores de voltaje, por ejemplo), si son demasiado pequeños (más pequeños que unos
pocos voltios). La razón son los ruidos eléctricos y fenómenos que se presentan dentro de lo que llamamos “entorno de trabajo real” (algunos ejemplos de estos fenómenos son los cambios imprevisibles de la tensión de alimentación, cambios de temperatura, tolerancia a los valores de los componentes etc...). Imagínese una com-putadora que opera sobre números decimales al tratarlos de la siguiente manera: 0=0V, 1=5V, 2=10V, 3=15V, 4=20V... 9=45V
¿Alguien dijo baterías?
Una solución mucho más fácil es una lógica binaria donde 0 indica la ausencia de voltaje, mientras que 1 indica la presencia de voltaje. Simplemente, es fácil de escribir 0 o 1 en vez de “no hay voltaje” o “ hay voltaje”. Mediante el cero lógico (0) y uno lógico (1) la electrónica se enfrenta perfectamente y realiza con facilidad todas las operaciones aritméticas. Evidentemente, se trata de electrónica que en realidad aplica aritmética en la que todos los números son representados con sólo dos dígitos y donde sólo es importante saber si hay voltaje o no. Por supuesto, estamos hablando de electrónica digital.
SISTEMA DENUMERACIÓNEXADECIMAL
En el principio del desarrollo de las computa-doras era evidente que a la gente le costaba mucho trabajar con números binarios. Por eso, se estableció un nuevo sistema de numeración, que utilizaba 16 símbolos diferentes. Es llamado el sistema de numeración hexadecimal. Este sistema está compuesto de 10 dígitos a los que estamos acostumbrados (0, 1, 2, 3,... 9) y de seis letras del alfabeto A, B, C, D, E y F.
¿Cuál es el propósito de esta combinación aparentemente extraña?
Basta con mirar cómo todo en la historia de
los números binarios encaja perfectamente para lograr una mejor comprensión del tema. Vea la figura 4.
El mayor número que puede ser representa-do con 4 dígitos binarios es el número 1111. Corresponde al número 15 en el sistema deci-mal. En el sistema hexadecimal ese número se representa con sólo un dígito F. Es el mayor número de un dígito en el sistema hexadecimal.
¿Se da cuenta de la gran utilidad de estas equivalencias?
El mayor número escrito con ocho dígitos binarios es a la vez el mayor número de dos dígitos en el sistema hexadecimal. Tenga en cuenta que una computadora utiliza números binarios de 8 dígitos. ¿Acaso se trata de una casualidad?
CÓDIGOBCD
El código BCD (BinaryCoded Decimal -Código binario decimal)
es un código binario utili-zado para representar a los números decimales. Se utiliza para que los cir-cuitos electrónicos
pue-dan comunicarse con los periféricos utilizando el sistema de numeración decimal o bien utilizando el sistema binario dentro de “su propio mundo”. Consiste en números binarios de 4 dígitos que representan los primeros diez dígitos (0, 1, 2, 3...8, 9). Aunque cuatro dígitos pueden hacer 16 combinaciones posibles en total, el código BCD normalmente utiliza a las primeras diez.
CONVERSIÓN DESISTEMAS DENUMERACIÓN
El sistema de numeración binario es el que utilizan los microcontroladores, el sistema
deci-mal es el que nos resulta más comprensible, mientras que el sistema hexadecimal presenta un balance entre los dos. Por eso, es muy importante aprender cómo convertir los números de un sistema de numeración a otro, por ejemplo, cómo convertir una serie de ceros y unos a una forma de representación comprensible para nosotros.
CONVERSIÓN DENÚMEROSBINARIOS ADECIMALES
Los dígitos en un número binario tienen pon-deraciones diferentes lo que depende de sus posiciones dentro del número que están repre-sentando. Además, cada dígito puede ser 1 o 0, y su ponderación se puede determinar con faci-lidad al contar su posición empezando por la derecha. Para hacer una conversión de un número binario a decimal es necesario multipli-car las ponderaciones con los dígitos correspon-dientes (0 o 1) y sumar todos los resultados. La magia de la conversión de un número binario a decimal funciona de maravilla... ¿Tiene dudas? Vea el ejemplo de la figura 5.
Cabe destacar que es necesario utilizar sólo dos dígitos binarios para representar a todos los números decimales de 0 a 3.
Por consiguiente, para representar los núme-ros de 0 a 7 es necesario utilizar tres dígitos binarios, para representar los números de 0 a 15 - cuatro dígitos etc.
Dicho de manera sencilla, el mayor número binario que se puede representar utilizando n dígitos se obtiene al elevar la base 2 a la poten-cia n. Luego, al resultado se le resta 1. Por ejem-plo, si n=4:
24- 1 = 16 - 1 = 15
Figura 4
Por consiguiente, al utilizar 4 dígitos binarios, es posible representar los números decimales de 0 a 15, que son 16 valores diferentes en total.
CONVERSIÓN DENÚMEROSHEXADECIMALES ADECIMALES
Para realizar una conversión de un número hexadecimal a decimal, cada dígito hexadecimal debe ser multiplicado con el número 16 elevado al valor de su posición. Como ejemplo, vea la representación de la figura 6.
CONVERSIÓN DENÚMEROSHEXADECIMALES ABINARIOS
No es necesario realizar ningún cálculo para convertir un número hexadecimal a binario. Los dígitos hexadecimales se reemplazan simple-mente por los cuatro dígitos binarios apropiados. Ya que el dígito hexadecimal máximo es equiva-lente al número decimal 15, es necesario utilizar cuatro dígitos binarios para representar un dígi-to hexadecimal. Vea la figura 7.
MARCAR LOSNÚMEROS
El sistema de numeración hexadecimal, junto con los sistemas binario y decimal, se conside-ran los más importantes para nosotros. Es fácil realizar una conversión de cualquier número hexadecimal a binario, además es fácil de recor-darlo. Sin obstante, estas conversiones pueden provocar una confusión. Por ejemplo, ¿qué
sig-nifica en realidad la sentencia: “Es necesario contar 110 productos en una cadena de monta-je”? Dependiendo del sistema en cuestión (bina-rio, decimal o hexadecimal), el resultado podría ser 6, 110 o 272 productos, respectivamente. Por consiguiente, para evitar equivocaciones, diferentes prefijos y sufijos se añaden directa-mente a los números. El prefijo $ o 0x así como el sufijo h marca los números en el sistema hexadecimal. Por ejemplo, el número hexadeci-mal 10AF se puede escribir así: $10AF, 0x10AF o 10AFh. De manera similar, los números bina-rios normalmente obtienen el sufijo % o 0B. Si un número no tiene ni sufijo ni prefijo se considera deci-mal. Desafortunadamente, esta forma de marcar los números no es estandari-zada, por consiguiente depende de la aplicación concreta.
La mostrada en la figura 8 es tabla compara-tiva que contiene los valores de números 0-255 representados en tres sistemas de numeración diferentes.
Esto es todo por ahora, en la próxima edición analizaremos a los circuitos lógicos que “siem-pre” están presentes en un microcontrolador. J
Figura 6
Figura 7
CD: Hornos a Microondas
F
uncionamiento
, m
antenimiento
, R
econocimiento de paRtes y
R
epaRación
Editorial Quark SRL, Saber Internacional S.A. de C.V., el Club SE y la Revista Saber Electrónica presentan este nuevo producto multimedia. Como lector de Saber Electrónica puede descargar este CD desde nuestra página web, grabar la imagen en un disco virgen y realizar el curso que se propone. Para realizar la descarga tiene que tener esta revista al alcance de su mano, dado que se le harán preguntas sobre su contenido. Para realizar la descarga, vaya al sitio: www.webelectronica.com.ar, haga clic en el ícono password e ingrese la clave “CD-1410”. Deberá ingresar su dirección de correo electró-nico y, si ya está registrado, de inmediato podrá realizar la descarga siguiendo las ins-trucciones que se indiquen. Si no está registrado, se le enviará a su casilla de correo la dirección de descarga (registrarse en webelectronica es gratuito y todos los socios poseen beneficios).
Módulo 1 - Los Hornos a Microondas Introducción
Cómo Funciona un Horno de Microondas El Magnetrón genio y figura
Estructura del magnetrón
Funcionamiento del Magnetron en el horno Medición de Componentes y reparación del horno
Magnetron Diodo de alto voltaje Condensador Termistor Transformador Temporizador Selector de potencia Placa de control
Placa de entrada y fusibles Lámpara de iluminación Motor rotatorio Ventilador
Switches de puerta, cable, interloook Resistencia grill
Lámina de Mica
Módulo 2 - Más Sobre los Hornos de Microondas
Curso de funcionamiento, mantenimiento y reparación de hornos a microondas en 10 lec-ciones
Lección 1
Introducción Energía térmica Las uniones moleculares
Calentamiento por radiación electromagnética Circuitos resonantes de microondas Apéndice 1
Medición de sobreelevación de temperaturas en líquidos
Los circuitos resonantes
Lección 2
Introducción
Leyes del movimiento de los electrones libres Estructura del magnetrón
Circuito práctico de alimentación del magnetrón El funcionamiento completo del magnetrón
El control de potencia y la disipación del mag-netrón
Fallas en un magnetrón
Lección 3
Introducción
Transferencia de energía en bajas frecuencias Transferencia de energía media
Transferencia de energía en altas frecuencias Transmisión y reflexión de los microondas El horno como una cavidad resonante con puerta
Lección 4
Introducción
Longitud de onda de los microondas Cavidad principal o guía de onda perforadas Interruptores de seguridad
Método de congelación de radiaciones La construcción de la ventana
Lección 5
Introducción
El horno de microondas con control electromág-netico
El horno de microondas con control electrónico
Lección 6
Introducción
Evolución histórica de los teclados El teclado de membrana
Reparación de un teclado de membrana Teclados matricáles
Lección 7
Introducción
Iluminación de la cavidad principal Resonantes piezoeléctricos (buzzer) El display termoiónico
Circuito completo de display y teclado Reemplazo del display
Lección 8
Introducción
Sensores de gases y vapor Sensores de temperatura
Lección 9
Introducción
Encendido del magnetrón, la iluminación y el ventilador
Las llaves de sensado de apertura de puerta El circuito del primario del transformador
Algunos casos de service
Lección 10
Introducción
La mortaja de aluminio La muleta (conceptos generales) La muleta (concepto definitivo) La nueva electrónica
El servicio técnico de hornos de microondas
Lección 11
Informe de seguridad Nº 1 Informe de seguridad Nº 2
Lección 12
3 casos de fallas y soluciones en hornos a microondas
Módulo 3 – Video
Aquí se encontrará con un Video de 40 minutos de duración que incliuye los siguientes temas: Desarme de un Hornos a Microondas Reconocimiento de Partes
El Magnetrón Técnicas de reparación
Módulo 4 - Información Adicional Detector de Fugas de Microondas Uno de los aspectos a tener en cuenta cuando se realiza el servicio a un horno a microondas, es que éste no tenga fugas que puedan causar problemas en la salud de quien lo maneje. En este módulo proponemos el armado de un cir-cuito experimental que puede servir para “cap-tar” microondas y otras señales de radiofre-cuencia. El prototipo es sencillo y su montaje no reviste inconvenientes ni ajustes especiales. Módulo 5 - Manuales de Servicio y Guías Prácticas de Reparación En este módulo se incluyen diferentes ma-nuales de hornos a microondas. Por razones de espacio no podemos listar todos los manuales (se proponen las marcas y modelos más co-mercializados en América Latina ya sean de fabricación local, europea, asiática y/o ameri-cana).
in Tro DuC Ción
El pro ce so de fa bri ca ción de las di fe ren tes fa mi lias ha po si bi li ta do la rea li za ción en cir cui tos in te gra dos di gi ta les de sis te mas com bi na cio na les com ple jos, cons ti tui -dos por un gran nú me ro de com puer tas ló gi cas en un so lo chip.
Se lla ma cir cui to com bi na cio nal a aquél en que el es ta do ló gi co de su sa li da de pen de úni ca men te del es ta do ló gi co de sus en tra das; es de cir, no se tie ne en cuen -ta la no ción del tiem po.
Exis ten cir cui tos ló gi cos don de el es ta do de la sa li da en un ins tan te no só lo de pen de del es ta do ló gi co de las en tra das en ese ins tan te, si no tam bién del es ta do ló gi co de las en tra das en ins tan tes an te rio res; es de cir, en tra en jue go la va ria ble tiem -po. Se di ce que el cir cui to tie ne me mo ria. Es tos cir cui tos se lla man se cuen cia les y los ana li za re mos más ade lan te.
En tre es tos cir cui tos in te gra dos de fun cio nes es pe cia les pode mos en con trar:
Co di fi ca do res: Un co di fi ca dor es un cir cui to com bi na cio nal que tie
-ne 2m en tra das (o me nos que 2m) y m sa li das, de for ma tal que, cuan do una de las en tra das es tá ex ci ta da, a la sa li da se ge ne ra un có di go de m bits co rres pon dien te a la en tra da ex ci ta da. Cum ple, por lo tan to, la fun -ción in ver sa a la del de co di fi ca do r. En la fi gu ra 1 se da el es que ma en blo ques de un co di fi ca dor de 2men tra das y m sa li das.
- De co di fi ca do res: Un de co di fi ca dor es un cir cui to que tie ne n lí neas
de en tra da (bits de ins truc ción) y 2nlí neas de sa li da (o me nor que 2n) y ope ra ex ci tan do só lo una de las lí neas de sa li da en fun ción de la com bi na ción de bits de en -tra da.
Los de co di fi ca do res se cla si fi can en ex ci ta do res y no ex ci ta do res, se gún sus sa li das pue dan o no con tro lar res pec ti va men te un in di ca dor vi sual (dis play). En la fi gu ra 2 se da el dia gra ma en blo ques de un de co -di fi ca dor de n lí neas de en tra da y 2nlí neas de sa li da.
Mul ti ple xo res: Los mul ti ple xo res o se lec to res de da tos son cir cui
-tos com bi na cio na les que tie nen m en tra das de da -tos y una so la lí nea de sa li da. Tie ne ade más n en tra das de se lec ción tal que 2n= m. Me
-dian te las en tra das de se lec ción se eli ge la in for ma ción pre sen te en cual quie ra de las en tra das y se la con du ce a la úni ca lí nea de sa li da. Cum ple la fun ción opues ta al de mul ti ple xor. Ca da com bi na ción bi na ria pre sen te en las en tra das de se lec ción, se -lec cio na la in for ma ción pre sen te en una de las en tra das pa ra ser en via da a la lí nea o ca nal de sa li da. En la fi gu ra 3 se ha es que ma ti za do un mul ti ple xor de 2nen tra -das y una sa li da.
- De mul ti ple xo res: Un de mul ti ple xor es un cir cui to com bi na cio nal que tie ne
una en tra da de da tos D y m sa li das. Po see ade más n en tra das de se lec ción tal que 2n= m. La in for ma ción apli ca da en el ca nal de en tra da de da tos D, se pue de ha cer apa re cer en cual quie ra de las m sa li das, apli can do a las en tra das de se lec -ción la com bi na -ción ade cua da.
Circuitos Digitales de
Funciones Específicas
En la lección anterior estudiamos los elementos de memoria y ya estamos listos para comenzar a analizar los circuitos digita-les de funciones específicas, tema que veremos en esta entre-ga.
Figura 1
Figura 2
En la fi gu ra 4 se re pro du ce el dia gra ma de un de mul ti ple xor de n en -tra das y 2nsa li das. Ade más de es tos cua tro sis te mas com bi na cio na les, en es te ca pí tu lo ve re mos com pa ra do res, su ma do res y ge ne ra do res de pa ri dad. Ana li ce mos en de ta lle ca da blo que:
Co Di Fi Ca Do rEs
Co mo ya he mos di cho, un co di fi ca dor es un cir cui to com bi na cio nal que tie ne 2men tra das (o me nos que 2m) y m sa li das, de for ma tal que, cuan do una de las en tra das es tá ex ci ta da, a la sa li da se ge ne ra un có -di go de m bits co rres pon -dien te a la en tra da ex ci ta da.
Un ejem plo tí pi co es el te cla do de una com pu ta do ra, don de por ca da te cla opri mi da se pro du ce una com bi na ción de bits de sa li da. Por ejem plo, si se uti li za el có -di go AS CII de 7 bits te ne mos 27= 128 com bi na cio nes po si bles de en tra da. Cuan do se ac ti va una de es tas 128 lí neas de en tra da, a la sa li da se ge ne ra el có di go de 7 bits que co di fi ca la lí nea de en tra da ac ti va. Ahora, si se opri me la te cla co rres pon -dien te al Nº 1, a la sa li da ten go los 7 bits que co di fi can di cho nú me ro. Pa ra ana li zar la cons truc ción de un co di fi ca dor, su pon ga mos diez en tra das (10 te clas) que co rres pon den a los nú me ros de ci ma les del 0 al 9. Al te ner 10 en tra das ne ce si ta mos 4 sa -li das pa ra co di fi car esas 10 en tra das (24= 16 com bi na cio nes po si bles, de las cua -les so lo usa re mos diez). Es un co di fi ca dor BCD na tu ral.
Pa ra qui tar du das, di cho de otra for ma, son ne ce sa rias 4 sa li das por que te ne -mos 10 en tra das, y re cuer de que se tie nen m sa li das y 2men tra das o me nos. Si m = 3; 23= 8, o sea 8 en tra das. Co mo las en tra das son 10, las sa li das son 4; en ton ces m = 4 y 24= 16. En es te ca so 10<2m.
Da mos a con ti nua ción, un cua dro don de se de ta lla el esta do que ten drá ca da sa li da en fun ción de cual sea la "te cla" ac cio na da. Di cha te cla ac cio na da se re pre sen -ta con el ni vel ló gi co "1" en di cho cua dro.
——————————————————————————————————————
EN TRA DAS SA LI DAS
—————————————————————————————————————— E9 E8 E7 E6 E5 E4 E3 E2 E1 E0 S3 S2 S1 S0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 ——————————————————————————————————————
La en tra da E0 re pre sen ta la te cla del nú me ro de ci mal 0, la en tra da E1 la te cla del nú me ro de ci mal 1, la en tra da E9 la te cla co rres pon dien te al Nº9, etc. Su po ne mos que la en tra da ex ci ta da co rres pon de al es ta do ló gi co 1 (te cla que es ta mos opri -mien do).
Si E1 = 1 (te cla opri mi da) y las de más en tra das es tán en 0, a la sa li da te ne mos 0001, que es el nú me ro 1 co di fi ca do en BCD na tu ral. Si E2 = 1 y las de más en tra das es tán en 0, a la sa li da te ne mos 0010 que es el nú me ro 2 co di fi ca do en BCD na -tu ral, y así su ce si va men te.
Pa ra rea li zar el co di fi ca dor que estuvimos analizando con com puer tas lógicas, ob te ne mos la ex pre sión ló gi ca de las 4 sa li das. Se en tien de que con dis tin tas Figura 4
co mpuer tas OR se pue de cons truir un co di fi ca dor co mo el mos tra do en la fi gu ra 5. S0 = E1 + E3 + E5 + E7 + E9 S1 = E2 + E3 + E6 + E7 S2 = E4 + E5 + E6 + E7 S3 = E8 + E9
Si se ac ti va la lí nea E4, po ne un 1 en la sa li da S2 y; es de cir, te ne mos 0100, que es el nú me ro 4 co di fi ca do en BCD na tu ral. En el co di fi ca dor del ejem plo, cuan do to das las en tra das es tán ba jas, co rres pon -de al 0 -de ci mal.
Es de cir, no se per mi te di fe ren ciar en tre la si tua ción de que to das las en tra das es tán inac ti vas y aqué lla en que es tá ac ti va E0. Una po si -bi li dad es agre gar una quin ta lí nea de sa li da P1 que, si va le 1, de tec ta que hay al gu na en tra da ac ti va y, si va le 0, to das las en tra das E0 a E9 es tán inac ti vas (no se opri mió nin gu na te cla). La ex pre sión ló gi ca de la sa li da P1 es en ton ces:
P1 = E0 + E1 + E2 + E3 + E4 + E5 + E6 + E7 + E8 + E9
Se pue de rea li zar el co di fi ca dor an te rior por me dio de una ma triz de dio dos, ob te nien do el cir cui to de la fi gu ra 6. Pa ra la cons truc ción de di cho cir cui to, don de hay un "1" en la ta bla de ver dad se co lo ca un dio -do; don de hay un "0" no se co lo ca na da.
Es te cir cui to se lla ma ma triz co di fi ca do ra a dio dos y co rres pon de al es que ma de una me mo ria ROM pri mi ti va. ROM sig ni fi ca Read Only Me mory (me mo ria só lo de lec tu ra), con lo cual una vez cons trui do el cir -cui to no es po si ble es cri bir in for ma ción.
DE Co Di Fi Ca Do rEs
Un de co di fi ca dor es un cir cui to que po see n lí neas de en tra da (bits de ins truc ción) y 2n lí neas de sa li da (o me nor que 2n) y ope ra ex ci tan -do só lo una de las lí neas de sa li da en fun ción de la com bi na ción de bits de en tra da. Los de co di fi ca do res se cla si fi can en ex ci ta do res y no ex ci -ta do res, se gún sus sa li das pue dan o no con tro lar res pec ti va men te un in di ca dor vi sual (dis play).
En un sis te ma di gi tal se pue den trans mi tir tan to ins truc cio nes co mo nú me ros. Si, por ejem plo, los 4 bits de un men sa je se em plean pa -ra t-rans mi tir ór de nes, se pue den lo g-rar 16 ins truc cio nes di fe ren tes, o 16 com bi na cio nes di fe ren tes.
Cuan do se ope ra de ma ne ra que, pa ra ca da com bi na ción de en tra da, só lo una de las lí neas de sa li da es té ex ci ta da, ten dre mos un cir cui -to que tra ba ja co mo de co di fi ca dor. Se gún el ti po de de co di fi ca dor se con si de ra ex ci ta da la sa li da que es tá en el es ta do ló gi co 0 y no ex ci ta da la que es tá en el es ta do ló gi co 1, o vi ce ver sa. Con el si guien te cua dro, y de acuer do a lo di cho has ta el mo men to, cons trui re mos un de co -di fi ca dor BCD na tu ral a de ci mal.
——————————————————————————————————————
EN TRA DAS SA LI DAS
—————————————————————————————————————— D C B A Q0 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 Q8 Q9 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 1 1 0 1 1 1 1 1 11 1 1 Figura 5 Figura 6
0 0 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 0 1 0 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 0 1 0 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 0 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 ——————————————————————————————————————
Aten dien do al cua dro an te rior, po de mos rea li zar el de sa rro llo de un de co di fi ca dor con com puer tas NAND e in ver so res, tal co mo se mues tra en la fi gu ra 7. Con si de ra mos lí -nea de sa li da ex ci ta da a la que es tá en el es ta do ló gi co "0" y no ex ci ta da la que es tá en el es ta do ló gi co "1".
Re cor de mos que en una com puer ta NAND la sa li da es tá en el es ta do ló gi co "0" si, y só lo si, to das las en tra das es -tán en el es ta do ló gi co "1".
El su bín di ce de la sa li da Q in di ca el nú me ro de ci mal de co di fi ca do. Por ejem plo, si en las en tra das ten go:
D C B A
1 0 0 1
Esta combinación co rres pon de al de ci mal 9 por lo que se ex ci ta la sa li da Q9,
El cir cui to in te gra do de es te de co di fi ca dor tie ne co mo mí ni mo 4 en tra das y 10 sa li das. Con si de ran do las co ne xio -nes de ali men ta ción y de tie rra, ne ce si ta un en cap su la do de 16 pa tas.
Las en tra das ne ga das A, B, C, D, se ob tie nen por me dio de in ver so res en el pro pio chip. Co mo se em plean com -puer tas NAND, una sa li da es 0 (ba ja) pa ra la com bi na ción de sea da de en tra da, y es 1 (al ta) pa ra las otras com bi na -cio nes de en tra da.
El es que ma en blo ques del de co di fi ca dor an te rior se mues tra en la fi gu ra 8.
Hay apli ca cio nes don de al gu nas ve ces se de sea in hi bir las sa li das del de co di fi ca dor; es de cir, que en al gún mo -men to to das las sa li das es tén en el es ta do no ex ci ta do.
Pa ra ello a ca da com puer ta NAND se le agre ga una en -tra da adi cio nal E (Ena ble).
- Si E = 0 las com puer tas NAND es tán in ha bi li ta das y tie ne lu gar la de co di fi ca ción.
- Si E = 1 co mo en una NAND un "0" a la en tra da po ne un "1" a la sa li da in de pen dien te men te de las de más en tra das, to -das las sa li -das es ta rán en el es ta do no ex ci ta do y, por lo tan to, no se rea li za la de co di fi ca ción. El cir cui to fun cio na co mo de co -di fi ca dor cuan do E = 0.
Figura7
Mul Ti plE xo rEs
Los mul ti ple xo res son cir cui tos com bi na cio na les que tie nen m en tra das de da tos y una so la lí nea de sa li da. Tie ne ade más n en tra das de se lec ción tal que 2n= m. Me dian te las en tra das de se lec ción se eli ge la in for ma ción pre sen te en cual quie ra de las en tra das y se la con du ce a la úni ca lí nea de sa li da.
Ca da com bi na ción bi na ria pre sen te en las en tra das de se lec ción, se lec -cio na la in for ma ción pre sen te en una de las en tra das pa ra ser en via da a la lí nea o ca nal de sa li da. Cam bian do la com bi na ción bi na ria en las en tra das de se lec ción, en la sa li da apa re ce la in for ma ción pre sen te en la en tra da se -lec cio na da.
Ana li ce mos un mul ti ple xor de 4 ca na les de en tra da a 1 ca nal de sa li da co mo el mos tra do en la fi gu ra 9. En la fi gu ra 10 se re pro du ce el dia gra ma de un mul ti ple xor de 4 en tra das a 1 sa li da con ope ra do res ló gi cos de dis tin to ti po que po see 4 en tra -das de da tos y dos en tra -das de se lec ción pa ra pre sen tar en la sa li da la in for ma ción re que ri da. En la mis ma fi gu ra se da el sím bo lo más uti li za do pa ra re pre sen tar a un mul ti ple xor. La ta bla de ver dad que ex pli ca el fun cio na mien to de es te mul ti ple xor, es la si guien te: —————————————————————————————————————— E1 E0 D3 D2 D1 D0 Z —————————————————————————————————————— ha bi li ta 0 0 X X X 0 0 D0 0 0 X X X 1 1 ha bi li ta 0 1 X X 0 X 0 D1 0 1 X X 1 X 1 ha bi li ta 1 0 X 0 X X 0 D2 1 0 X 1 X X 1 ha bi li ta 1 1 0 X X X 0 D3 1 1 1 X X X 1 —————————————————————————————————————— Se de du ce que cuan do E0 = E1 = 0, se ha bi li ta el ca nal D0, y la in for ma ción pre sen te en es ta en tra da pa sa a la sa li da Z.
Si D0 = 1, Z = 1; si D0 = 0, Z = 0.
El mul ti ple xor pue de te ner, ade más, una en tra da de ha bi li ta -ción E.
Si E = 1, to das las en tra das o ca na les es tán in ha bi li ta dos in de pen dien te men te de la com bi na ción bi na ria apli ca da a las en tra das de se lec ción (sa be mos que en una AND, un "0" a la en tra da po ne un "0" a la sa li da in de pen dien te men te de las de más en -tra das).
Si E = 0, el mul ti ple xor es tá ha bi li ta do y las en tra das de se lec -ción de ter mi nan cuál es el ca nal de en tra da ha bi li ta do.
Las prin ci pa les apli ca cio nes de un mul ti ple xor son:
- Con ver sor pa ra le lo se rie: la pa la bra de en tra da se car ga en
pa ra le lo (1 bit por ca da en tra da) y se sa ca en se rie por la úni ca
sa li da. Por ejem plo, pa ra una pa la bra de 4 bits se uti li za un mul ti ple xor de 4 en tra das (una pa ra ca da bit) y 2 en tra das de se lec ción. Me dian te un con ta dor se van cam bian do en for ma se cuen cial las com bi na cio nes bi na rias en las en tra das de se lec
-Figura 9
ción. Ini cial men te te ne mos en la en tra da de se lec ción 00 y a la sa li da el primer bit de la pa la bra; lue go, en la en tra da de se lec ción te ne mos 01 y en la sa li da el se gun -do bit de la pa la bra, y así su ce si va men te, has ta vol ver a te ner 00 en las en tra das de se lec ción.
Co mo ge ne ral men te las pa la bras tie nen una lon gi tud de 8 bits o de 16 bits, se uti li zan mul ti ple xo res de 8 ca na les y de 16 ca na les de en tra da.
- Mul ti ple xor por di vi sión de tiem po (TDM). - Ge ne ra dor de fun cio nes ló gi cas.
DE Mul Ti plE xo rEs
Co mo se ha men cio na do opor tu na men te, un de mul ti ple xor cum ple la función in -ver sa a la de un mul ti ple xor, es de cir, "con du cir” una in for ma ción pre sen te en una en tra da de da tos ha cia una de las mu chas sa li das, de acuer do con la in for ma ción pre sen te en las en tra das de se lec ción.
Di cho de otra ma ne ra, la en tra da de da tos D re ci be una se cuen cia de bits en se -rie, que se rán en tre ga dos a las lí neas de sa li da que son se lec cio na bles me dian te las n en tra das de se lec ción. Es to sig ni fi ca que por el ca nal de en tra da de da tos se re ci be el men sa je de en tra da y se dis tri bu ye a las lí neas de sa li da en fun ción de las en -tra das de se lec ción. Vea mos un de mul ti ple xor de un ca nal de en -tra da de da tos y 8 ca na les de sa li da tal co mo el mos tra do en la fi gu ra 11, la ta bla que re pre sen ta el fun cio na mien to es la si guien te:
—————————————————————————————————————— CB A Q0 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 —————————————————————————————————————— 00 0 0 1 1 1 1 1 1 1 00 1 1 0 1 1 1 1 1 1 01 0 1 1 0 1 1 1 1 1 01 1 1 1 1 0 1 1 1 1 10 0 1 1 1 1 0 1 1 1 10 1 1 1 1 1 1 0 1 1 11 0 1 1 1 1 1 1 0 1 11 1 1 1 1 1 1 1 1 0 ——————————————————————————————————————
Con si de ra mos que la sa li da es tá ex ci ta da con un "0" y no ex ci ta da con un "1". Si en las en tra das de se lec ción se apli ca 000, se se lec cio na la sa li da Q0, por lo cual la se ñal de da tos apli ca da a la en tra da D la te ne mos a la sa li da Q0, ya que si D = 0 en ton ces Q0 = 0; si D = 1, Q0 = 1.
El de mul ti ple xor es un con ver sor se rie /pa ra le lo. Los da tos in gre san en se rie y se sa can en pa ra le lo. La apli ca ción tí pi ca es el TDM (mul ti ple xa do por di vi sión de tiem -po).
Un de co di fi ca dor de ci mal se pue de con ver tir en un de mul ti ple xor de un ca nal de en tra da de da tos y 8 sa li das, uti li zan do la en tra da D co mo en tra da de da tos, y las en tra das A, B, C co mo en tra das de se lec -ción.
Si en las en tra das de se lec ción ten go 000, es tá se lec cio na da la sa li da Q0. Si en D hay un "0", en ton ces Q0 = 0; si en D hay un "1", en ton -ces Q0 = 1.
De la mis ma ma ne ra, un de co di fi ca dor he xa de ci mal (4 a 16) se pue de con ver tir en un de mul ti ple xor de una en tra da de da tos y 16 sa -li das, uti -li zan do una de las en tra das de ha bi -li ta ción E co mo en tra da de da tos, tal co mo se mues tra en la fi gu ra 12.
Figura 11
- Si E2 = "1" el de mul ti ple xor es tá in ha bi li ta do. - Si E2 = "0" el de mul ti ple xor es tá ha bi li ta do.
En es te ejem plo es ta mos uti li zan do E1 co mo en tra da de da tos y E2 co mo en tra -da de ha bi li ta ción.
- Si el de mul ti ple xor es tá ha bi li ta do (E2 = 0) y en las en tra das de se lec ción se apli ca 0000 se se lec cio na rá el ca nal Q0.
- Si en la en tra da de da tos (E1) hay un "0", en ton ces Q0 = 0. - Si en E1 hay un "1", en ton ces Q0 = 1.
El sím bo lo ló gi co del de mul ti ple xor re co men da do por el IEEE se mues tra en la fi -gu ra 13.
Los de co di fi ca do res /de mul ti ple xo res se uti li zan en las es truc tu ras de di rec cio na -mien to de me mo ria, en la con ver sión se rie /pa ra le lo en los sis te mas de trans mi sión de da tos, y tam bién co mo ge ne ra dor de fun cio nes ló gi cas.
oTros Cir Cui Tos CoM bi na Cio na lEs
Con los cua tro dis po si ti vos vis tos, se pue den cons truir ele men tos que cum plan con otras fun cio nes. Da mos a con ti nua ción al gu nos de ellos:
De co di fi ca dor BCD Ex ce so Tres a De ci mal
Com bi nan do dos de co di fi ca do res de ci ma les se pue de rea li zar un con ver ti dor de cual quier có di go BCD a de ci mal, por ejem plo BCD ex ce so 3, Ai ken, etc.
En la fi gu ra 14 se mues tra co mo la com bi na ción de 2 de co di -fi ca do res de ci ma les da co mo re sul ta do un con ver sor de có di go BCD a de ci mal.
Vea mos la ta bla que ejem pli fi ca el fun cio na mien to de es te cir -cui to. —————————————————————————————————————— X3 X2 X1 X0 DE CO DI F. 1 DE CO DI F. 2 —————————————————————————————————————— 0 0 0 0 Q0 Q8 0 0 0 1 Q1 Q9 0 0 1 0 Q2 1 0 0 1 1 Q3 1 0 1 0 0 Q4 1 0 1 0 1 Q5 1 0 1 1 0 Q6 1 0 1 1 1 Q7 1 1 0 0 0 Q8 Q0 1 0 0 1 Q9 Q1 1 0 1 0 1 Q2 1 0 1 1 1 Q3 1 1 0 0 1 Q4 1 1 0 1 1 Q5 1 1 1 0 1 Q6 1 1 1 1 1 Q7 ——————————————————————————————————————
Se pue de com pren der que los tres bits me nos sig ni fi ca ti vos se apli can a las tres en tra das de am bos de co di fi ca do res y el más sig ni fi ca ti vo (X3) se apli ca di rec ta men te a la en tra da de uno de ellos y, en for ma in ver ti da a la en tra da del otro de co di fi ca -dor.
Figura 13
Se de ben ele gir diez sa li das que to men el va lor "0" cuan do en las en tra das (X0 a X3) se pre sen ta una de las com bi na cio nes del có di go BCD que se de sea de co di fi -car a de ci mal.
Pa ra de co di fi car in for ma ción en BCD ex ce so 3 se de jan li bres las tres pri me ras com bi na cio nes del de co di fi ca dor 1 (Q0 a Q2) y las tres úl ti mas del de co di fi ca dor 2 (Q5 a Q7). Ya que: ———————————————————————————— BCD EX CE SO 3 DE CI MAL ———————————————————————————— 0 0 1 1 0 0 1 0 0 1 0 1 0 1 2 0 1 1 0 3 0 1 1 1 4 1 0 0 0 5 1 0 0 1 6 1 0 1 0 7 1 0 1 1 8 1 1 0 0 9 ————————————————————————————
El cir cui to re sul tan te se mue tra en la fi gu ra 15, don de N son las sa li das del de -co di fi ca dor BCD ex ce so tres -con ver ti das en de ci mal.
De co di fi ca dor He xa de ci mal (4 a 16)
Si se de sea se lec cio nar 1 de 16 sa li das, un de co di fi ca dor de ci mal no al can za por lo cual se de be cons truir otro cir cui to. Se uti li za un de co di fi -ca dor he xa de ci mal (4 a 16) co mo el de la fi gu ra 16. Di cho cir cui to tie ne dos en tra das de ha bi li ta ción E1 y E2.
El de co di fi ca dor es ta rá ha bi li ta do so la men te pa ra la com bi na ción E2 = 0 y E1 = 0.
De acuer do a lo an te rior, un "1" en cual quier en tra da de ha bi li ta ción es su fi cien te pa ra in ha bi li tar el de co di fi ca dor.
Una apli ca ción in me dia ta del de co di fi ca dor he xa -de ci mal es ge ne rar fun cio nes ló gi cas -de 4 va ria bles, de la mis ma ma ne ra que el de co di fi ca dor de ci mal per -mi te ge ne rar fun cio nes ló gi cas de 3 va ria bles.
Con dos de co di fi ca do res he xa de ci ma les se ob tie -ne un de co di fi ca dor de 5 en tra das y 32 sa li das que per mi te ge ne rar fun cio nes ló gi cas de 5 va ria bles, tal co mo se ana li za en el dia gra ma cir cui tal de la fi gu ra 17. En di cho cir cui to, de las dos en tra das de ha bi li ta -ción, E1 y E2, una se uti li za co mo tal y la otra pa ra la quin ta va ria ble X4.
E2 X4
0 0 de co di fi ca dor 1 ha bi li ta do 0 1 de co di fi ca dor 2 ha bi li ta do 1 0 am bos de co di fi ca do res in ha bi li ta dos 1 1 am bos de co di fi ca do res in ha bi li ta dos Pa ra las pri me ras 16 com bi na cio nes bi na rias se tie ne que:
Figura 15
Figura 16
X4 = 0
Es to ha ce que el de co di fi ca dor 1 es té ha bi li ta do y el de co di fi ca dor 2 in ha bi li ta -do.
Si X4 = 1 el de co di fi ca dor 1 es tá in ha bi li ta do y el de co di fi ca dor 2 es tá ha bi li ta -do y, con él, se de co di fi can las 16 com bi na cio nes res tan tes.
De co di fi ca do res BCD a 7 Seg men tos
Los de co di fi ca do resex ci ta do res de BCD a 7 seg men tos son cir cui tos in te gra dos di gi ta les que per mi ten trans for mar el có di go BCD na tu ral en 7 se ña les que se apli can a ca da uno de los 7 seg men tos que com po nen el in di ca dor lu mi no so (dio dos emi so res de luz o cris ta les lí qui dos) y que sir ven pa -ra vi sua li zar el nú me ro de ci mal. El sím bo lo de es te com po nen te se mues t-ra en la fi gu ra 18.
En la fi gu ra 19 se ob ser va la pre sen ta ción de los nú me ros de ci ma les en el in di ca dor (dis play).
Al gu nos de co di fi ca do res en cir cui tos in te gra dos di gi ta les ba jo la tec no lo -gía TTL son:
- 7442: De co di fi ca dor BCD na tu ral a de ci mal.
- 74154: De co di fi ca dor dual de 4 en tra das a 16 sa li das.
- 74155: De co di fi ca dor dual de 2 en tra das a 4 sa li das más en tra da de ha bi li ta ción.
Los da dos co rres pon den a de co di fi ca do res-de mul ti ple xo res.
Por otro la do, al gu nos de co di fi ca do res-ex ci ta do res BCD a 7 seg men tos son:
7446, 7447, 7448, 7449... Entre otros.
En la fi gu ra 20 se da el sím bo lo em plea do pa ra los de co di fi ca do res y el ca so par ti cu lar del 7442.
Con vEr sor DE Có Di go 0 roM
En la fi gu ra 21 se da el es que ma de una ROM (me mo ria só lo de lec tu ra) y tam -bién de un con ver sor de có di go uti li zan do un de co di fi ca dor y un co di fi ca dor.
Un con ver sor de có di go es un cir cui to di gi tal que tie ne n en tra das y m sa li das. Pa ra ca da com bi na ción de bits de en tra da se pro du ce una com bi na ción de bits de sa li da. El con ver sor de có di go cam bia in for ma ción de una for ma co di fi -ca da a otra; es de cir, pa sa de un có di go a otro. Se lo pue de con si de rar co mo un de co di fi ca dor del có di go de en tra da se gui do de un co di fi ca dor del có di go de sa li da. Con vier te un có di go de n bits en otro de m bits. El de co di fi ca dor de tec ta la pre sen cia de un es ta do co di fi -ca do y ge ne ra una sa li da pa ra -ca da es ta do. El co di fi ca dor rea li za la fun ción opues ta; es de -cir, re ci be una en tra da sin co di fi car y en tre ga una sa li da co di fi ca da a ser pro ce sa da por otro cir cui to ló gi co.
Figura 18
Figura 19
Figura 20
