Descargado 17 veces
Más contenido relacionado
Cap1
- 1. Coordinado por Ing.Horacio D. Vallejo TV AUDIO VIDEO ES UNA EDICION ESPECIAL DE SABER EDICION ARGENTINA ELECTRONICA ECIAL: 3001 EDICION ESP REP. ARG. COMPUTADORAS Esta obra es parte del CD: “Enciclopedia Visual de la Electrónica” que se distribuye exclusivamente en la República Argentina. Para la edición se extrajo información de la revista Electrónica y Servicio y se contó con la colaboración de Centro Japonés de Información Electrónica. Prohibida su reproducción parcial o total por cualquier medio. MICROPROCESADORES
- 2. Enciclopedia V isual de la Electrónica ElMundo de la Electrónica Corriente eléctrica CAPITULO 4 Audio, TV, Video Computadoras Resistencia eléctrica ASOCIACION DE RESISTORES, ASOCIACION DE Microprocesadores Conductancia PILAS, POTENCIA ELECTRICA Clasificación de los resistores Asociación de resistores Código de colores para resistores Asociación de pilas CAPITULO 1 Pilas y baterías Potencia eléctrica PRINCIPIOS DE GENERACION DE CONDUCCION DE LA CORRIENTE ELECTRICA Cálculo de potencia LA ELECTRICIDAD Los conductores y los aislantes Aplicación de la ley de Joule Formas de generar electricidad La electricidad como fluido Potencia y resistencia Electricidad por fricción o inducción Tipos de conductores CAPACITORES Electricidad por reacción química Campo eléctrico y corriente eléctrica La capacidad Componentes y aplicaciones de las pilas El campo eléctrico Capacitores planos Fabricación de una pila primaria Corriente electrónica y corriente convencional La energía almacenada en un capacitor Electricidad por presión Velocidad de la corriente Los capacitores en la práctica Electricidad por calor LA REVOLUCION DE LOS MEDIOS OPTICOS Asociación de capacitores Electricidad por luz Medios de soporte de información Capacitores de papel y aceite Aplicaciones del efecto fotoeléctrico El surgimiento de la tecnología óptica El problema de la aislación Efecto fotoiónico Luz y protuberancias Capacitores de poliéster y policarbonato, de Efecto termoeléctrico Tecnología digital poliestireno, cerámicos, electrolíticos Efecto fotovoltaico Otros sistemas ópticos Capacitores variables y ajustables Electricidad por magnetismo El disco láser de video Dónde usar los trimmers UN VISTAZO A LA ELECTRONICA DE HOY El CD-ROM - El CD-I Tensión de trabajo El imperio de los bits El Photo-CD Capacitores variables Ventajas de la tecnología digital Los medios magneto-ópticos Banda de valores Comunicaciones El DVD POR QUE APARECIERON LOS TRANSISTORES Audio y video Comienza la revolución digital El DVD CAPITULO 3 En el principio fue la válvula de vacío La televisión de alta definición RESISTENCIA ELECTRICA Surge el transistor Métodos de grabación de audio digital La resistencia eléctrica ¿Qué es en realidad un semiconductor? Proceso digital de audio Unidad de resistencia Principio de operación de un transistor Procesamiento de datos La ley de Ohm Transistores contenidos en obleas de silicio Microprocesadores Resistividad Surgen los microprocesadores Capacidad de almacenamiento de datos Circuito eléctrico Familias MOS y MOSFET Internet Otra vez la ley de Ohm Transistores de altas potencias Cálculo de la corriente Futuro del transistor Cálculo de la resistencia CAPITULO 2 Cálculo de la tensión ¿QUE ES LA ELECTRICIDAD Y QUE LA Los resistores en la práctica CAPITULO 5 ELECTRONICA? La ley de Joule MAGNETISMO E INDUCTANCIA MAGNETICA Estructura atómica Unidades de potencia, energía y calor El efecto magnético Atomos: protones, electrones y neutrones Calor específico de los materiales Campo eléctrico y campo magnético Constitución del átomo: protones, electro- DIODOS SEMICONDUCTORES Propiedades magnéticas de la materia nes y neutrones Introducción Cálculos con fuerzas magnéticas Iones positivos y negativos Diodos semiconductores, rectificadores, zéner, Dispositivos electromagnéticos Conductores, semiconductores y aislantes de corriente constante, de recuperación en es- Electroimanes y solenoides Flujo de electrones calón, invertidos, túnel, varicap, varistores, Relés y Reed-relés Diferencia de potencial, tensión, fuerza emisores de luz Los galvanómetros electromotriz Otros tipos de LED Los inductores
- 3. LOS COMPONENTES DECORRIENTE ALTERNA miento de la etapa Camino lógico Corriente continua y corriente alterna EL SURGIMIENTO DE LA TV Conocer la operación de un circuito Representación gráfica de la corriente alterna Qué es la televisión EL LASER Y LOS CONCEPTOS DE LA LUZ Reactancia El televisor despliega señales eléctricas La luz en la época de las luces Reactancia capacitiva Orígenes de la televisión Los planteamientos de Huygens Fase en el circuito capacitivo Se establecen los formatos Los planteamientos de Newton Reactancia inductiva Cómo se convierte la imagen en señales eléctri- Einstein y el efecto fotoeléctrico Fase en el circuito inductivo cas Partículas elementales de la materia ¿Qué es una señal? La señal de video compuesto Absorción y emisión TIRISTORES Y OTROS DISPOSITIVOS DE DISPARO Fuentes convencionales de luz Los tiristores CAPITULO 9 Emisión inducida o estimulada Rectificador controlado de silicio INSTRUMENTOS PARA EL TALLER Y MONTAJES DE Estructura básica del láser Interruptor controlado de silicio EQUIPOS FotoSCR El instrumental para reparaciones CAPITULO 12 Diodo de cuatro capas Instrumentos para el banco de trabajo TV COLOR SUS, TRIAC, DIAC, SBS, SIDAC, UJT Conjunto de instrumentos básicos Cómo transmitir imágenes Probador de semiconductores La transmisión de TV Lista de materiales del conjunto de instrumentos La antena de TV CAPITULO 6 básicos Antenas para varios canales LAS ONDAS ELECTROMAGNETICAS Lista de materiales del probador de semicon- a) Antena Yagi La naturaleza de las ondas electromagnéticas ductores b) Antena cónica Polarización Generador de señales para calibración y prue- c) Antena logarítmica periódica Frecuencia y longitud de onda bas TV por satélite El espectro electromagnético y las ondas de ra- Lista de materiales del generador de señales El cable de bajada dio Instrumentos para equipos de audio El sintonizador de canales Espectro electromagnético Los galvanómetros La etapa amplificadora de FI de video EL TRANSISTOR COMO AMPLIFICADOR Vúmetro para señales débiles Neutralización y ajustes Configuraciones circuitales básicas Vúmetro para señales fuertes El control automático de ganancia (CAG) El amplificador base común Indicador de equilibrio Los circuitos de sincronismo El amplificador emisor común Modo de uso El sincronismo vertical El amplificador colector común DIODO ZENER El sincronismo horizontal Resumen sobre polarización Características de operación Los circuitos de sincronismo Recta estática de carga Ruptura del zéner El oscilador vertical Recta dinámica de carga Curvas características El oscilador horizontal Cálculo de los capacitores de paso Resistencia del zéner La deflexión horizontal Acoplamientos interetapas Efectos de la temperatura La deflexión vertical a) Acoplamiento RC Aplicaciones de los diodos zéner Algunos defectos usuales b) Acoplamiento a transformador Características de los diodos zéner comerciales c) Acoplamiento directo Comprobación de los diodos zéner CAPITULO 13 FUNDAMENTOS FISICOS DE LA REPRODUCCION LOS MICROFONOS REPARACIONES EN RECEPTORES DE RADIO DEL SONIDO ¿Qué es un micrófono? Pequeñas reparaciones Propagación de las vibraciones u ondas Teléfonos y micrófonos 1. Problemas de alimentación La onda de sonido El transductor 2. El defecto “motor de lancha” Características físicas Tipos de micrófonos 3. Fallas y ruidos en el control de volumen Frecuencia o tono Micrófono de carbón 4. Interrupciones en las placas Amplitud Micrófono de capacitor 5. Cambios de componentes Intensidad Micrófono de bobina móvil 6. Problemas del parlante Timbre Micrófono de cristal 7. Problemas de ajuste Velocidad del sonido Características de los micrófonos 8. Los componentes Reproducción del sonido Sensibilidad 9. Análisis con el inyector de señales Tipos de reproductores acústicos (parlantes) Direccionalidad 10. Conclusiones Impedancia REPARACION DE EQUIPOS CON CIRCUITOS Inmunidad al ruido INTEGRADOS CAPITULO 7 Cómo proceder EL SURGIMIENTO DE LA RADIO CAPITULO 10 Búsqueda de fallas Los experimentos de Faraday PRIMERAS REPARACIONES EN EQUIPOS Cómo usar el inyector Los planteamientos de Maxwell TRANSISTORIZADOS FIBRAS OPTICAS Las ondas de radio y el espectro electromagné- Prueba de transistores con el téster Generalidades tico Análisis de montajes electrónicos Enlace óptico con fibra La telegrafía sin hilos Lo que puede estar mal Ventajas de las fibras ópticas Estructura simplificada de una válvula diodo Defectos y comprobaciones Física de la luz Principio básico de operación de un receptor Mediciones en pequeños amplificadores Construcción de las fibras ópticas de radio Sustitución del componente Tipos de fibras Las primeras transmisiones Equivalencias Atenuación de la fibra La evolución de las comunicaciones por ondas MEDICIONES QUE REQUIEREN PRECISION Componentes activos radiales Método de compensación de Dubois-Reymond Diodos emisores de luz El desarrollo de la radio comercial Método de compensación de Poggendorf Diodo de inyección láser Modulación en FM y transmisión en estéreo DISPOSITIVOS ELECTRONICOS DE MEMORIA TRANSISTORES DE EFECTO DE CAMPO Dispositivos de memoria CAPITULO 14 Los FETs Aplicaciones de los circuitos de memoria INSTRUMENTOS PARA EL SERVICE El JFET Técnicas de fabricación de las memorias digita- Inyector de señales Efecto de campo les Fuente de alimentación El MOSFET de empobrecimiento Cómo trabaja una memoria digital Generador de funciones MOSFET de enriquecimiento Memorias de la familia ROM Generador de barras Protección de los FETs Memorias ROM Medidor de inductancia Memorias PROM Medidor de capacidades CAPITULO 8 Memorias EEPROM Probador de CI INSTRUMENTOS PARA CORRIENTE CONTINUA Memorias UV-EPROM Punta de prueba digital Instrumentos analógicos Memorias de la familia RAM Instrumentos portátiles varios Funcionamiento de algunos instrumentos analó- Memorias SRAM gicos Memorias DRAM CAPITULO 15 Empleo como amperímetro Memorias VRAM REGULADORES INTEGRADOS DE LA SERIE 78XX Empleo como voltímetro Memorias NOVRAM Regulador de tensión patrón Ohms por volt en los voltímetros de continua Memorias en equipos de audio y video Regulador fijo con mayor tensión de salida Causas de errores en las mediciones Memorias en computadoras PC Aumentando la tensión de salida con zéner Las puntas de prueba RAM, Caché, ROM Tensión de salida ajustable con CI regulador fijo Puntas pasivas Memoria Flash Fuente de corriente fija Puntas activas CMOS-RAM Fuente de corriente ajustable MEDICIONES EN CIRCUITOS TRANSISTORIZADOS Memoria de video Cómo aumentar la corriente de salida a) apertura de los circuitos de polarización Reguladores 78XX en paralelo b) apertura de los elementos del transistor CAPITULO 11 Regulador de tensión fijo de 7A c) entrada en corto de los elementos del transis- IDENTIFICACION DE COMPONENTES Regulador de 7A con protección contra cortos tor Cómo encarar la reparación de equipos elec- Regulador ajustable utilizando CI 7805 y 741 d) entrada en corto de elementos de acopla- trónicos Fuente de tensión simétrica utilizando CI 78XX
- 4. REPARACIONES EN ETAPASDE SALIDA Definición de computadora El control remoto digital DE RECEPTORES DE RADIO Antecedentes de las computadoras Propiedades de las emisiones infrarrojas Primera configuración personales Estructura física de un control remoto Segunda configuración Las computadoras personales en los ‘70 Operación del circuito emisor Tercera configuración El surgimiento de la IBM PC El circuito de control de la unidad remota Reparación con multímetro La plataforma PC Operación del circuito receptor Cómo medir tensiones en una radio Generaciones de computadoras PC El formato de la señal infrarroja TEORIA DE FUNCIONAMIENTO DE LOS VIDEOGRA- Elementos de la PC TRATAMIENTO DE LA INFORMACION EN UNA BADORES Autotest de funcionamiento COMPUTADORA Qué es una videograbadora El primer autotest Cómo suma una computadora Nota histórica El disco de inicialización Cómo se almacena información en los discos La grabación magnética El proceso de la inicialización Almacenamiento de información Grabación lineal contra grabación helicoidal Conexión de periféricos Almacenamiento de información en discos El formato VHS Cómo funciona el plug and play Formateo de un disco Grabación de audio Instalación del sistema plug and play La disquetera unidad de disco flexible Grabación azimuthal Los componentes electrónicos de la PC Funcionamiento de las unidades de disco El track de control y los servomecanismos Funcionamiento de un transistor La importancia del disco rígido El sistema de control Cómo es el transistor La unidades magneto-ópticas y flópticas Algunas características de las videograbadoras Funcionamiento de una memoria RAM Las unidades de back-up QIC y DAT modernas Cómo se escriben los datos en una RAM Unidades de back-up QIC Manejo remoto Cómo se leen los datos desde una RAM Unidad de cinta de back-up DAT (cinta de au- Grabación no asistida Cómo funciona un microprocesador dio digital) Sistema de autodiagnóstico El microprocesador Múltiples velocidades de reproducción Los procesadores RISC y CISC CAPITULO 21 Efectos digitales El CISC CODIFICACION DE SEÑALES DE TV Computación por conjunto reducido de ins- Diagrama en bloques del modulador de sonido CAPITULO 16 trucciones (RISC) Recuperación del audio en el decodificador LOCALIZACION DE FALLAS EN ETAPAS CON MI- Cómo se comunican los periféricos con la PC CIRCUITO DE CONMUTACION CROPROCESADORES La barra de direcciones de la PC El transistor unijuntura en la conmutación Bloques básicos de control para los MP (µP) Placas de expansión de 8 bits Circuitos de aplicación Fuente de alimentación Placa de 16 bits o placa ISA Comportamiento de las cargas en un semicon- Diagnóstico de fallas en la fuente Placa MCA de 32 bits ductor El reset Placa EISA de 32 bits Dispositivos efectivos de disparo Diagnóstico de fallas en el reset Placa de bus local VESA (VL-BUS) de 32 bits Rectificador controlado de silicio Reloj del µP (MP) Placa de bus local PCI Triac - Diac Diagnóstico de fallas en el reloj Bus local VESA LA SUPERCONDUCTIVIDAD Y SUS APLICACIONES LA TELEVISION DIGITAL (DTV) Bus local PCI Qué se entiende por superconductividad ¿Qué es la televisión digital? Características de los superconductores Conversión analógico/digital CAPITULO 19 Aplicaciones de los superconductores Teorema de muestreo de Nyquist ENSAMBLADO DE COMPUTADORAS Generación de energía eléctrica Muestreo, cuatización y resolución Arquitectura de una PC Mejores dispositivos electrónicos Codificación A/D Periféricos de entrada de datos Transportación terrestre Recomendaciones CCIR-601 Dispositivos de proceso de información Aplicaciones Compresión digital Dispositivos de almacenamiento de información Reducción de datos Periféricos de salida de datos CAPITULO 22 Tipos de compresión Equipo necesario para la reparación MANTENIMIENTO Y REPARACION DE Transformación Factores a considerar en la elección de herra- COMPUTADORAS Transformación de coseno discreta (DCT) mientas, componentes y programas ¿En qué consiste el servicio a una PC? Cuantización Reparación de máquinas muy básicas emplea- Mantenimiento Codificación das en hogares o en empresas pequeñas Reparación Método de codificación Huffman a) Herramientas y componentes Protección de la información Compresiones de audio b) Discos sistema Actualización Normas internacionales de televisión digital c) Utilerías para el servicio Herramientas y componentes JPEG - MPEG - Perfiles y niveles MANEJO DEL OSCILOSCOPIO Discos con sistema MPEG-1 - MPEG-2 Qué es un osciloscopio Utilitarios para el servicio a PC Transmisión de TV progresiva y entrelazada Principio de funcionamiento del osciloscopio Utilitarios de información del sistema Formatos múltiples Tipos y marcas de osciloscopios Utilitarios que se incluyen en Windows 95 y Win- Comentarios finales Controles típicos de un osciloscopio dows 98 USOS DEL GENERADOR DE BARRAS Conexiones de señal Utilitarios de diagnóstico y Reparación DE TV COLOR Mediciones de carácter general Programas integrados Usos en la salida de RF Mediciones en audio y video Programas para mantenimiento y reparación Usos en la salida de FI La función delay Reparaciones típicas Usos en la salida de video TEORIA DE CIRCUITOS Mantenimiento correctivo y preventivo Usos en la salidas de sincronismo Principio de sustitución Actualización Usos en el barrido entrelazado y progresivo Teorema de Millman Funciones y prestaciones del generador Teorema de la máxima transferencia de energía CAPITULO 23 Teorema de la reciprocidad COMUNICACIONES VIA SATELITE CAPITULO 17 Métodos de resolución de circuitos Los satélites MANEJO Y OPERACION DEL FRECUENCIMETRO Planteo de las ecuaciones La TV satelital ¿Qué es un frecuencímetro? Método de mallas Elementos necesarios para ver TV satelital Consejos para la elección de un frecuencímetro Método de los nodos Las antenas parabólicas Principio de operación del frecuencímetro Construcción de un sistema para ver TV satelital Aplicaciones del contador de frecuencia CAPITULO 20 Mediciones en audio y video CIRCUITOS DE MONTAJE SUPERFICIAL REPARACION DE EQUIPOS DE AUDIO Antecedentes de los circuitos impresos CAPITULO 24 Medición de tensión en circuitos transistorizados Estructura de un circuito impreso TECNICAS DIGITALES ¿Qué efecto causa esa alteración en la calidad Tipos de circuito impreso Lógica digital aplicada del sonido? Tecnología de montaje superficial Presentación de las principales compuertas ¿Qué ocurre si estos componentes presentan Encapsulados y matrículas Lógica positiva y lógica negativa problemas? Encapsulados para transistores múltiples Compuertas lógicas Tensiones en salidas complementarias Transistores de propósito general Relaciones entre las compuertas Circuitos integrados híbridos Introducción Leyes de De Morgan TEOREMAS DE RESOLUCION DE CIRCUITOS Diodos de sintonía Ejemplos con compuertas Principio de superposición Diodos Schottky Función lógica comparación 1) Cálculo por leyes de Kirchhoff Diodos de conmutación Compuertas lógicas comerciales TTL 2) Cálculo por el método de superposición Diodos múltiples de conmutación Compuertas lógicas comerciales CMOS Teorema de Thevenin Diodos zéner Diseño de circuitos digitales Teorema de Norton Herramientas para la soldadura Expresiones canónicas Cómo soldar un componente SMD Qué se puede hacer con las compuertas CAPITULO 18 Procedimiento Diagrama de Veitch y de Karnaugh ¿QUE ES UNA COMPUTADORA? EL CONTROL REMOTO Diseño de circuitos lógicos Arquitectura de una PC Qué es un control remoto Ejemplos de aplicación
- 5. Capítulo 1 Capítulo 1 Principiosde Generación de la Electricidad E l principio físico según el cual rencia entre las acciones magnéti- que hay que liberar los electrones una de las partículas atómicas, ca y eléctrica. de valencia a partir de otra fuente el electrón, presenta una car- En esa época, aún no estaban de energía para producir el flujo ga a la que por convención se le totalmente sentadas las bases de eléctrico; sin embargo, no es nece- considera negativa, constituye el la revolución científica de la que sario analizar esta fundamenta- fundamento de una de las fuentes surgiría la física clásica, y que to- ción para entender el tema cen- de energía más importantes de la maría forma definitiva en el siglo tral del presente capítulo. vida moderna: la electricidad. En XVIII, con Isaac Newton, quien es- Las formas en que la electricidad este capítulo, de nivel básico, se tableció una serie de principios puede ser generada son las si- explican las seis principales formas que darían base al método cientí- guientes: por fricción o inducción, de generación de electricidad: fico. No obstante, a partir de en- por reacción química, por presión, por fricción o inducción, por reac- tonces se produjeron avances im- por calor, por luz y por magnetis- ción química, por presión, por ca- portantes que culminarían en el si- mo. lor, por luz y por magnetismo. Y glo XIX, cuando diversos investiga- también se aprovechan las expli- dores desarrollan toda la base teó- caciones para sugerir algunos ex- rico-práctica para la generación, ELECTRICIDAD POR FRICCIÓN perimentos. aprovechamiento y distribución de O INDUCCIÓN Si bien la electricidad fue cono- la electricidad, y que tendrían co- cida por los antiguos griegos apro- mo punto final el establecimiento Ya mencionamos que la fricción ximadamente en el año 600 AC, de las primeras redes de distribu- entre materiales como forma de cuando Tales de Mileto observó ción de fluido eléctrico hacia los producir electricidad, fue descu- que el ámbar adquiere la propie- hogares y la industria (figura 1). bierta desde la antigua Grecia. Por dad de atraer objetos ligeros al ser mera casualidad, Tales de Mileto frotado, el primer estudio científico observó que al frotar en la piel de de los fenómenos “eléctricos” fue FORMAS DE GENERAR los animales una pieza de ámbar, publicado en 1600, por William Gil- ELECTRICIDAD ésta adquiría la propiedad de bert, un médico británico que utili- atraer pequeños trozos de virutas zó el término eléctrico (del griego Básicamente, existen seis formas de madera. elektron, que significa “ámbar”) diferentes de generar electricidad, Actualmente, sabemos que para referirse a la fuerza que ejer- aunque sólo algunas pueden con- cuando dos cuerpos se frotan en- ce esa sustancia al ser frotada, y siderarse fuentes eficaces de ener- tre sí, uno de ellos “cede” electro- quien también estableció la dife- gía. Lo característico en todas es nes al otro. Es decir, mientras de uno de esos cuerpos se despren- den tales partículas subatómicas, Fig. 1 el otro las recibe; como resultado, el primero queda con déficit de electrones y el segundo con exce- so. Cuando un átomo tiene déficit de electrones, la carga total del material es positiva; cuando tiene exceso de electrones, el material adquiere una carga total negativa (figura 2). Para comprobar este fe- nómeno, frote varias veces en su cabeza un globo inflado; notará que éste puede atraer pequeños trozos de papel o mantenerse ad- herido a la pared por tiempo inde- terminado (figura 3). Otro experi- 5
- 6. Principios de Generaciónde la Electricidad se le conoce como plo, tenemos las pilas y baterías uti- “electricidad estática”. lizadas en equipos portátiles, ra- Uno de los medios dios, automóviles, etc.; se puede más conocidos para decir que una pila es un medio generar grandes canti- que transforma la energía química dades de electricidad en eléctrica, ya que está formada estática, es la Máquina por un electrolito (que puede ser lí- de Wimshurst (figura 4). quido, sólido o de pasta), un elec- Este aparato consiste trodo positivo y un electrodo nega- en dos discos plásticos tivo. colocados frente a fren- El electrolito, una sustancia quí- te, que giran en senti- mica, reacciona con los electro- Fig. 2 dos opuestos; sobre uno dos, de tal forma que a uno de de ellos se encuentran ellos llegan los electrones liberados varias laminillas con- por la reacción -haciéndose nega- ductoras. tivo-, mientras que el otro, habién- La mutua influencia dolos perdido, adquiere carga po- ejercida, origina un des- sitiva (figura 5). Esta diferencia de plazamiento de cargas. cargas entre los dos electrodos se La carga eléctrica de conoce como “diferencia de po- los discos es recupera- tencial”. Si se conecta un cable da mediante un par de conductor externo que los comuni- electrodos, los cuales se que, la diferencia de potencial ori- colocan de modo que gina un camino por el que los elec- estén en contacto con trones del electrodo negativo pa- Fig. 3 la superficie del disco san al electrodo positivo. Precisa- que tiene las laminillas; mente, al desplazamiento de los cuando la cantidad de electrones a través de un conduc- carga acumulada en la tor se le conoce con el nombre de mento consiste en peinarse el ca- superficie de los discos es grande, “corriente eléctrica” (figura 6). Bá- bello seco, estando frente a un es- se llegan a producir arcos eléctri- sicamente, podemos hablar de pejo y dentro de un cuarto oscuro; cos entre las terminales externas dos tipos de pilas: primarias y se- luego de pasar varias veces el pei- del dispositivo. cundarias. En el caso de las prima- ne, podremos observar que se pro- rias, la sustancia química utilizada ducen chispas luminosas; esto se se transforma lentamente en sus- debe al efecto de desplaza-mien- ELECTRICIDAD POR tancias diferentes; y es que, a cau- to de cargas. REACCIÓN QUÍMICA sa de la reacción química que li- Conforme a lo que acabamos bera los electrones, el electrolito de explicar, la electricidad se pro- Una de las formas más eficientes no puede transformarse en la sus- duce por el paso de los electrones y ampliamente utilizadas para ge- tancia original que era antes de de un material a otro; es decir, por nerar electricidad, es la de las suceder aquélla (es cuando se di- efecto de la fricción. Por lo tanto, reacciones químicas. Como ejem- ce que “las pilas se han descarga- Fig. 4 Fig. 5 6
- 7. Capítulo 1 COMPONENTES Y nera aproximadamente 1,34 volts APLICACIONES DE (figura 8). LAS PILAS Por lo que se refiere a la pila se- cundaria o acumulador (que co- Una de las pilas pri- mo ya se dijo puede ser recargada marias más comunes es al invertir la reacción química), ca- la Leclanché o “pila se- be mencionar que fue inventada ca”, inventada en los en 1859 por el físico francés Gaston años 60 por el químico Planté. Está formada por un elec- francés Georges Le- trolito de ácido sulfúrico y agua, clanché. El electrolito con electrodos de plomo y óxido consiste en una pasta de plomo; internamente, está Fig. 6 de cloruro de amonio y constituida por un conjunto de pi- cloruro de zinc. Una lá- las individuales conectadas en se- mina que se emplea rie (figura 9). Las pilas secundarias como el electrodo ne- las encontramos en automóviles, gativo, sirve también aviones y en sistemas de almace- como envase, y está namiento de energía eléctrica de construida con base en fuentes de energía alternativa; zinc; el electrodo positi- ejemplo de estas últimas, son los vo es la combinación paneles solares o los generadores de una barra de carbo- movidos por viento. no con dióxido de man- ganesio, y al momento de combinar los tres FABRICACIÓN DE UNA elementos, se obtienen PILA PRIMARIA Fig. 7 aproximadamente 1,5 volts entre la terminal Para fabricar una pila primaria, central y el envase (fi- se requiere solamente de un limón gura 7). grande, una laminilla de cobre y Otro ejemplo de pila una zinc, ambas de 5 x 1 cm. Lo primaria, es aquella que único que hay que hacer es inser- se utiliza en equipos pe- tar las laminillas, una en cada cara queños (tales como los del limón, procurando que entren relojes de pulso digita- lo más profundamente posible pe- les). En esta pila -con ro sin llegar a tocarse. forma de disco cilíndri- Con ayuda de un voltímetro, se Fig. 8 co-, el electrolito es una puede comprobar fácilmente la solución de hidróxido diferencia de potencial que existe de potasio, el electrodo entre las laminillas. La terminal ne- do”). Las pilas de este tipo tam- positivo se hace con óxido de mer- gativa se forma en el electrodo de bién reciben el nombre “voltai- curio y el electrodo negativo con zinc, mientras que la terminal posi- cas”. zinc. La pila de este tipo, conocida tiva en el de cobre; el electrolito Por su parte, las pilas secunda- como “batería de mercurio”, ge- de nuestra pila es precisamente el rias, baterías o acumuladores, tie- nen la característica de que en ellas el elec- trolito sí puede ser re- convertido después de utilizarse en las sustan- cias originales; para lo- grarlo, basta con pasar a través de él una co- rriente eléctrica, pero en sentido contrario al de su operación nor- mal (esto es a lo que se llama “recarga de la pila”). Fig. 9 7
- 8. Principios de Generaciónde la Electricidad bada en forma de surcos en los discos de acetato negro (fi- gura 12). Además, los mate- riales piezoeléctricos tienden a deformar- se cuando se les aplica un voltaje. Es- te fenómeno es ex- plotado para gene- Fig. 10 rar señales electróni- cas de una frecuen- de donde proceden. cia fija y altamente estable. Sustancias como las sa- les de Rochelle y las ce- rámicas de titanato de ELECTRICIDAD POR CALOR bario, son especialmen- te efectivas para gene- Cuando se aplica energía calorí- rar éste efecto. fica a determinados metales, éstos El punto momentá- aumentan el movimiento cinético neamente abandona- de sus átomos; así, se origina el do por los electrones a desprendimiento de los electrones Fig. 11 causa de la aplicación de las órbitas de valencia. Otros de la fuerza, se torna metales, se comportan de manera entonces positivo; por inversa. ácido cítrico que contiene el zumo contra, el extremo más alejado de Supongamos que un metal del de limón. Vea la figura 10. él se hace negativo: surge así entre primer tipo es unido superficial- ambos una diferencia de carga (fi- mente a un metal de comporta- gura 11). miento contrario, y que se les apli- ELECTRICIDAD POR PRESIÓN Los materiales piezoeléctricos se ca calor. Mientras que uno será cortan en formas especiales, de cada vez más positivo conforme Los materiales piezoeléctricos modo que sea posible controlar los se vayan liberando sus electrones, son aquellos que liberan electro- puntos en donde existe la diferen- el otro -que los absorbe- se hará nes cuando se les aplica una fuer- cia de potencial. Este efecto se muy negativo al almacenar car- za. Su nombre se deriva del térmi- aprovecha para generar señales gas negativas. no griego Piezo, que significa “pre- electrónicas de audio en los micró- Tras retirar la fuente de calor, los sión”. fonos “de cristal”, los cuales están metales se irán enfriando y enton- Cuando se aplica la fuerza sobre formados por un cristal piezoeléc- ces los electrones “extras” que fue- el material, los electrones son obli- trico sobre el que se coloca una ron de momento alojados por uno gados a salir de sus órbitas y se tapa que lo deforma conforme a de los metales, regresarán al de su desplazan hacia el punto opuesto las variaciones de los sonidos que procedencia. Cuanto más calor se a aquel en que se está ejerciendo logran desplazarla. Años atrás, los aplique a la unión de esos metales, la presión; cuando ésta cesa, los cristales piezoeléctricos se utiliza- mayor será la cantidad de carga electrones regresan a los átomos ban para recuperar la música gra- eléctrica que pueda producirse. A Fig. 12 8
- 9. Capítulo 1 para aumentar la canti- cirse cargas en los extremos de los dad total de corriente y materiales semiconductores, se ori- de voltaje. Este dispositi- gina una diferencia de potencial vo, en su conjunto, es (como en el caso de las pilas). conocido como “ter- c) Efecto de fotoconducción. mopila”. En general, po- Puesto que son liberados los elec- demos decir que las ter- trones de materiales cristalinos mopilas transforman la (que normalmente presentan alta energía calorífica en resistencia eléctrica), aumenta su energía eléctrica. conductividad y disminuye su resis- tencia eléctrica al paso de la luz (figura 14). ELECTRICIDAD POR LUZ Fig. 13 Fue en 1905, cuando el físico ale- El “efecto fotoeléctri- mán Albert Einstein propuso por pri- co” consiste en la libe- mera vez una teoría que explicaba éste fenómeno se le conoce como ración de electrones de un mate- de manera satisfactoria el efecto “termoelectricidad”. rial, cuando la luz incide sobre és- fotoeléctrico. Su teoría señala que A aquellos dispositivos formados te. El potasio, el sodio, el cesio, el la luz está formada por fotones (es por la unión de dos metales y que selenio, el sulfuro de plomo, el ger- decir pequeños paquetes de ener- presentan el efecto de termoelec- manio, el silicio y el cadmio, son al- gía), los cuales chocan contra la tricidad, se les denomina “termo- gunos de los materiales que pre- superficie de las sustancias; si tie- par” (figura 13). sentan tal característica. nen suficiente energía, serán ca- El fenómeno de la termoelectri- paces de liberar a los electrones cidad puede ser fácilmente com- de valencia del material y, por probado mediante un sencillo ex- Aplicaciones del efecto consecuencia, provocarán exce- perimento. Haciendo uso de un fotoeléctrico sos y déficit de cargas. alambre de cobre y uno de zinc, El efecto fotovoltaico se explota hay que formar una trenza de Al efecto fotoeléctrico se le pue- para generar electricidad, me- aproximadamente 30 cm de largo; den dar tres distintas aplicaciones diante el uso de celdas solares fo- se deben dejar libres unos 5 cm de en electrónica: tovoltaicas. Para ello, se necesita cada alambre. Enseguida, con montar una gran cantidad de pa- una vela, se calienta el principio a) Fotoionización. La luz aumen- neles solares, donde las celdas vie- de la trenza; finalmente, con un ta la conducción que se realiza del nen de fábrica en grupos dispues- voltímetro se mide la diferencia de cátodo a la placa de una válvula tos en serie/paralelo para generar potencial en los extremos que se de gas (bulbo), debido a la ioniza- grandes cantidades de voltaje y dejaron libres. En aplicaciones rea- ción (liberación de los electrones corriente. les se unen varios dispositivos ter- de valencia del gas contenido). Actualmente ya existen subesta- mopar, en circuitos serie/paralelo, b) Efecto fotovoltaico. Al produ- ciones piloto, en las que se genera Fig. 14 9
- 10. Principios de Generaciónde la Electricidad za magnética de un utiliza para recargar al acumula- imán, los fotones del dor (pila secundaria) del propio campo obligan a los vehículo. electrones de dicho Los generadores de este tipo son conductor a desplazar- ampliamente utilizados en el cam- se; de esta forma, dado po de la electricidad comercial. que en uno de sus extre- Para ello se recurre a diferentes mos se produce un acu- fuerzas que hacen girar a los gene- Fig. 15 mulamiento de electro- radores, entre las que se cuenta al nes y en el otro un défi- vapor de agua, las presas, las cen- electricidad a partir de la energía cit, se obtiene un conductor con trales nucleoeléctricas, etc. Para solar que llega a la Tierra durante un extremo positivo y otro negati- comprobar esta forma de generar el día. Para su consumo durante la vo. Esto es a lo que se llama “mag- electricidad, habrá que conseguir noche, parte de esta energía es al- netoelectricidad” (figura 15). un motor pequeño (como los utili- macenada en acumuladores. Con este principio, se construyen zados en los juguetes); una vez ob- Si se toma en cuenta que es muy generadores eléctricos con cien- tenido, se coloca en sus terminales fácil conseguir celdas solares, no tos de espiras de alambre que ro- de alimentación un voltímetro en habrá problema alguno para, con dean un núcleo ferromagnético. el rango más bajo; al hacer girar una de al menos 10 x 10 cm, gene- Todo se monta sobre un eje girato- manualmente el eje del motor, se rar potenciales de hasta 1,5 volts - rio, dentro de un campo magnéti- observará que el valor leído por el verificables mediante voltímetro- co intenso. Al girar, las espiras de voltímetro aumenta -lo cual indica que bien pueden alimentar a mo- alambre cortan cientos de veces la presencia de una diferencia de tores pequeños. las líneas de fuerza magnética; potencial- (figura 16). con esto se obliga a los electrones de cada una de las espiras a esta- ELECTRICIDAD POR blecer una acumulación de car- CONCLUSIÓN MAGNETISMO gas, la cual se globaliza para final- mente obtener magnitudes consi- Queda claro, por las explicacio- ¿Ha notado la capacidad que derables de voltaje y de corriente nes anteriores, que la electricidad tienen algunas personas de orien- aprovechables. es un fenómeno físico asociado a tarse aun en lugares donde no hay Los generadores eléctricos los cargas eléctricas estáticas o en puntos de referencia claros? Esta encontramos, por ejemplo, en las movimiento; por lo tanto, es una capacidad algo que puede expli- bicicletas, con el nombre de “di- manifestación de la estructura ató- carse: existe en la nariz un depósito namos”. Cuando la rueda de la bi- mica de la materia. de un compuesto basado en el cicleta gira, la dinamo también lo El hombre conoció la electrici- hierro, el cual tiene la misma fun- hace y entonces genera suficiente dad por diversos acontecimientos ción de una brújula; dicho depósi- electricidad para alimentar a una naturales como los rayos y las pro- to tiene conexiones nerviosas al pequeña lámpara. En los autos, el piedades del ámbar, pero no fue cerebro, de tal manera que la inte- generador eléctrico se llama “al- sino hasta el siglo XIX -cuando ya racción de su campo con el cam- ternador”, debido a que produce estaban bien sentadas las bases po magnético de la Tierra, produ- electricidad alterna en vez de di- de la física clásica- que surgió la ce una cierta respuesta o estímulo recta; su estructura es práctica- ciencia de la electricidad y del que el cerebro procesa, permitien- mente igual a la de cualquier ge- magnetismo, que a la postre per- do la orientación del individuo. Esa nerador convencional, ya que gira mitiría la generación, aprovecha- capacidad está casi perdida en gracias al impulso que le suministra miento y distribución de esta fuen- los humanos, pero no en otros or- el propio motor del auto. La ener- te de energía para beneficio de la ganismos como el atún, el delfín y gía producida por el alternador se humanidad. otros más, que la utilizan como me- dio de orientación durante sus mi- graciones masivas. El magnetismo es una forma de energía capaz de atraer metales, gracias al campo de fuerza que genera. A su vez, el campo mag- nético de un imán está formado por fotones, pero de una frecuen- cia distinta a la de la luz. Cuando un alambre conductor cruza per- Fig. 17 pendicularmente las líneas de fuer- 10
- 11. Capítulo 1 Un Vistazoa la Electrónica de Hoy E s muy probable que ésta sea la lar concibió tantos mitos y leyen- versión analógico/digital y digi- primera vez que lee una publi- das, pues los pueblos sin comuni- tal/analógico, la electrónica de los cación de electrónica, es por caciones son campo fértil para la bits ha invadido de forma exitosa ello que haremos un pequeño re- superstición. áreas que se consideraban verda- sumen de lo que está ocurriendo No es el caso de este fin de siglo, deros bastiones de las señales aná- en la actualidad en materia de que se caracteriza por su dimen- logas. “electrónica”. sión a escala del planeta y por sus Ya sea que usted encienda el te- cambios tan profundos y tan rápi- La tecnología digital puede levisor, escuche un CD, hable por dos. La tecnología, y especialmen- expresar sonidos, imágenes y teléfono, utilice el cajero automáti- te la electrónica, es quizás la mues- datos con sólo dos estados co, navegue por Internet o consul- tra más perceptible de ese mudar lógicos: ausencia y presencia te una base de datos computari- incesante que llega a producir vér- de voltaje, o unos y ceros. zada, lo más probable es que esté tigo y desconfianza. haciendo uso de alguna tecnolo- ¿Quién, siendo adulto, no ha Esto permite manejar informa- gía digital. Es por ello que haremos sentido alguna vez recelo por los ción con un gran margen de segu- un breve recuento del panorama nuevos sistemas de entretenimien- ridad, pues un 1 y un 0 siempre se- tecnológico que se avizora en el to como los videojuegos y el Tama- rán 1 y 0, mientras que los niveles presente y en el que, de una u otra gotchi? de voltaje de una señal análoga forma, intervienen sistemas y circui- ¿Quién no se ha impresionado pueden sufrir degradaciones du- tos digitales. por la capacidad de procesa- rante los procesos electrónicos, ser miento de las computadoras? influenciadas por ruidos externos, ¿Quién, especialmente si su área sufrir pequeños errores en el proce- EL IMPERIO DE LOS BITS de trabajo es la electrónica, está so de almacenaje y/o recupera- completamente seguro que no ne- ción, etc. Y aunque las señales di- La tecnología digital no sólo ha cesita adaptarse y asimilar nuevos gitales también son susceptibles de permitido la fabricación de nuevos conocimientos? las mismas alteraciones, es posible aparatos de consumo que ofrecen Algo es muy cierto de esta épo- aplicar poderosos métodos de de- prestaciones inéditas, tal es el caso ca: el mundo se nos mueve, y mu- tección y corrección de errores de los televisores con efectos digi- cho. Ese es justamente uno de los que garantizan la fiabilidad de la tales, los reproductores de CD, las rasgos de lo que algunos especia- información grabada, transmitida, agendas y traductores de bolsillo e listas llaman “era digital”. procesada o recuperada. incluso las nuevas “mascotas vir- Otras ventajas de la tecnología tuales”; también ha modificado digital sobre la analógica son las si- nuestra percepción del mundo y VENTAJAS DE LA TECNOLOGÍA DIGITAL guientes: la posibilidad de compri- de nosotros mismos por el surgi- mir los datos de manera muy efi- miento de nuevos sistemas de co- Si bien la tecnología digital no ha ciente; la capacidad de mezclar municación, de los que la red Inter- desplazado a la tecnología analó- múltiples señales en un solo canal net y la televisión por satélite son gica, y no sabemos si llegue a ha- sin que se interfieran entre sí; el uso algunos ejemplos. E igualmente ha cerlo, sí ha mostrado una mayor de razones variables de datos; etc. propiciado una revolución en eficiencia en cuanto al tratamien- Por supuesto, al igual que todos nuestros sistemas de aprendizaje, to de señales y el almacenamiento los avances que son profunda- laborales, fabriles, de diagnóstico y procesamiento de información, mente innovadores, la tecnología clínico y en numerosos campos lo que a su vez ha dado origen a digital es resultado de los desarro- más, gracias a los microprocesa- nuevos sistemas electrónicos y llos en otros campos: la construc- dores. En resumidas cuentas, la hu- nuevas prestaciones de los equi- ción de circuitos integrados de ba- manidad no es la misma ni piensa pos. Y es que un aparato que an- jo costo y muy alta complejidad; igual que hace una generación. tes requería de una enorme y las nuevas técnicas de manejo de Las sociedades antiguas evolu- compleja circuitería analógica pa- datos numéricos, que permiten cionaban de manera muy lenta, ra llevar a cabo cierto proceso, operaciones más eficientes y sim- en parte porque no había medios ahora, con los recursos digitales, plifican procesos muy complica- de comunicación ágiles y, por no sólo puede incorporar novedo- dos; la fabricación de poderosos consecuencia, no había mucho sas funciones, sino también ser sim- microprocesadores capaces de contacto entre culturas distintas. plificado en su construcción. Ade- efectuar millones de operaciones No en vano la imaginación popu- más, gracias a los circuitos de con- por segundo; y, en general, de una 11
- 12. Principios de Generaciónde la Electricidad continua evolución en el manejo transmitir igualmente voz e ima- de señal incluidos en los satélites, de señales digitales. gen. Por supuesto, la imagen trans- han avanzado a tal grado que un mitida es de muy baja resolución y satélite moderno puede manejar con una frecuencia de refresco de cientos de canales de TV y audio a COMUNICACIONES apenas unos cuantos cuadros por la vez, al tiempo que transfiere segundo, pero se espera que, con- enormes cantidades de datos de- Ya sabemos que las comunica- forme se desarrollen las tecnolo- rivados de los flujos de llamadas te- ciones electrónicas van mucho gías de codificación y de compre- lefónicas. más allá de una simple conexión sión de datos, su calidad mejore. Conforme se desarrolló todo un telefónica. Revisemos algunos sis- Hasta el momento ningún siste- sistema de satélites comerciales, temas que ya se están empleando ma ha sido aceptado por las gran- las grandes compañías televisoras en nuestros días y que posiblemen- des compañías telefónicas como pudieron vender directamente sus te se vuelvan elementos cotidianos un estándar, aunque ya está en señales a los usuarios. Fue enton- en un futuro cercano. uso una alternativa muy promete- ces cuando se comenzó a instalar dora: por medio de la red Internet en muchos hogares del mundo las Videoconferencia es posible enlazar dos o más com- tradicionales antenas parabólicas No obstante que ya tiene más putadoras utilizando las líneas tele- que toman la señal que “baja” del de 100 años de haber sido inventa- fónicas tradicionales, y entre sus satélite y la entregan a un receptor do, el teléfono ha mostrado pocos mensajes intercambiados se pue- especial que finalmente recupera cambios significativos en sus princi- de hacer una combinación de au- las emisiones televisivas. La desven- pios básicos de operación (de he- dio y video comprimido, en pe- taja de dicho sistema, es que se re- cho, es posible utilizar un aparato queños “paquetes” que se deco- quiere una antena de grandes di- antiguo en las modernas líneas di- difican en el sistema receptor y se mensiones y un enorme mecanis- gitales). Sin embargo, desde hace presentan al usuario como voz pro- mo que permita cambiar su orien- varios años se ha trabajado en sis- veniente de la tarjeta de sonido e tación hacia tal o cual satélite. temas que permiten además ob- imagen expedida en el monitor. La Ese sistema de recepción de TV servar en una pequeña pantalla al ventaja de esta innovación, es que vía satélite ha quedado obsoleto interlocutor. las computadoras pueden estar gracias a las técnicas digitales, Se han hecho múltiples experi- ubicadas en puntos muy distantes que mediante una poderosa com- mentos en esa dirección, aunque del planeta, pero el costo de la lla- presión de datos hacen posible la un obstáculo muy importante es la mada no es de larga distancia, si- transmisión y codificación de va- inversión necesaria para sustituir los no local, de la misma manera que rios canales en el mismo ancho de tradicionales cables de cobre de los demás servicios de Internet. banda dedicado normalmente a la red telefónica, por un tendido un solo canal. De esta manera, es de fibra óptica que permite un an- No está de más recordar otro posible utilizar una pequeña ante- cho de banda muy amplio. Cuan- servicio moderno que constituye na orientada de manera perma- do sólo se maneja una señal de una alternativa de comunicación nente hacia una misma dirección, audio (y ni siquiera de muy alta ca- barata, eficiente e instantánea: el desde donde transmite su señal lidad), es suficiente el cableado correo electrónico. Si usted está uno o más satélites geoestaciona- tradicional, pero cuando se re- conectado a Internet sabe a qué rios. A este nuevo sistema se le co- quiere enviar el enorme flujo de nos referimos. noce como DTH-TV (siglas de Di- datos que implica la transmisión de rect-to-Home TV o televisión direc- una imagen en movimiento, la pér- ta al hogar). dida de fidelidad en el trayecto es Televisión vía satélite Internet también ha sido plan- tal que la comunicación se vuelve Seguramente usted ha sido testi- teado como un recurso para la prácticamente imposible. go de la propagación de antenas transmisión de programas televisi- A pesar de esta limitante, a la fe- parabólicas que reciben directa- vos, aunque igualmente se ha to- cha se han realizado algunos ex- mente la señal de un satélite. pado con la barrera del ajustado perimentos que permiten la trans- En los años 60’s, en plena carrera ancho de banda de las líneas tele- misión de imágenes de baja reso- entre norteamericanos y soviéticos fónicas tradicionales; sin embar- lución, utilizando las mismas líneas por la conquista del espacio, co- go, es posible que con la aparición telefónicas y el mismo estándar de menzaron las primeras transmisio- de los llamados Cable Modems comunicaciones que emplean mi- nes de televisión por satélite. Al (dispositivos que utilizan las líneas llones de teléfonos alrededor del principio, con el lanzamiento del de TV por cable para establecer mundo. Compañías tan importan- Early Bird apenas se consiguió un enlaces vía Internet) y el consi- tes como Casio, AT&T, Laboratorios flujo de 240 llamadas telefónicas si- guiente aumento en la velocidad Bell, Matsushita y otras más, han multáneas entre Europa y Estados de transferencia de datos, la TV presentado prototipos funcionales Unidos; sin embargo, de entonces por esta red se convierta en algo de sistemas que son capaces de a la fecha los circuitos de manejo cotidiano. 12
- 13. Capítulo 1 se envía en formato digital y El DVD Fig. 1 se despliega en una pantalla Recientemente entró al merca- de cristal líquido mediante do de consumo y de computación caracteres alfanuméricos. un nuevo sistema de almacena- Pero hay todavía un sistema miento de información que segu- de localización personal no ramente va a reemplazar a las cin- muy conocido. tas de video y al CD convencional: ¿Ha observado en algunos nos referimos al formato de audio y camiones repartidores la le- video digital conocido como DVD yenda “Protegido con sistema o disco versátil digital. de localización vía satélite”? Estos discos tienen un aspecto Esta forma de ubicación se muy similar al de un CD común; de basa en un pequeño aparato hecho, su tecnología de fabrica- denominado GPS (Global Po- ción es similar, con la salvedad de sitioning System o Sistema de que pueden almacenar una canti- Posición Global), el cual reci- dad de datos seis veces mayor a la be las señales enviadas por de un disco de audio digital debi- tres o más satélites colocados do a que es menor el tamaño de en órbita estacionaria; mi- los pits de información (figura 1); y diendo de forma muy precisa aun esa capacidad podría llegar a el tiempo que tarda cada se- ser hasta más de 20 veces superior ñal en llegar, es posible deter- a la que alcanza un CD, gracias a Comunicación y minar la ubicación del camión (lo un sistema de grabación por ca- localización personal cual se logra con un margen de pas (figura 2). La telefonía celular es un medio error de pocos metros); para llevar Esto hace que el DVD se convier- de comunicación que apareció a cabo este cálculo, los GPS nece- ta en un medio de almacenamien- hace pocos años y que ha tenido sitan forzosamente de una compu- to ideal para video digitalizado, buena aceptación, y si bien las tadora que mide los retardos de con la ventaja de que proporcio- emisiones son analógicas, su tec- las señales de los satélites, realiza la na mejor calidad de imagen que nología depende en los centros de triangulación de señales y localiza las tradicionales cintas magnéti- control de sistemas digitales muy con exactitud el punto del globo cas, y que además ofrece las ven- complejos. Además, se le han in- terrestre en que se encuentra. tajas del medio óptico: su nulo des- corporado recursos digitales de Este método también ha revolu- gaste y la posibilidad de añadir encriptación de conversaciones cionado los sistemas de orienta- datos de control y de detección y para evitar que personas ajenas ción en la navegación marítima y corrección de errores en la lectura. puedan interceptar llamadas, así aérea, pues permiten a los capita- como “llaves de seguridad” que nes de barco y a los pilotos consul- La televisión de alta definición permiten precisar si una llamada tar en tiempo real la posición del Aunque ya tiene más de 50 efectivamente proviene de un barco o la nave a través de una años, el formato de televisión NTSC cierto teléfono o si algún “pirata” computadora a bordo que recibe sigue rigiendo la transmisión y re- está tratando de utilizar la línea sin las señales del GPS. cepción de señales televisivas en derecho. Una adición más, es el cálculo automático de factura- ción, por medio del cual el usuario AUDIO Y VIDEO Fig. 2 puede ir controlando sus consu- mos telefónicos. Esta es una área También han surgido sistemas donde los cambios son masivos de radiolocalización, los percibidos muy rápi- llamados beeper, los cuales pue- damente por el públi- den transmitir mensajes sin importar co consumidor y por el el punto de la ciudad donde se especialista electróni- encuentre el usuario. Para ello, las co, y probablemente compañías proveedoras del servi- es la que más influye cio poseen estaciones radiales, en nuestros hábitos de que emiten en todas direcciones el entretenimiento. Ense- mensaje, pero con una clave digi- guida haremos refe- tal única para que sólo pueda ser rencia a algunos de decodificada por el receptor desti- sus principales avan- natario. Incluso, el mismo mensaje ces. 13
- 14. Principios de Generaciónde la Electricidad la mayor parte del mundo. transmitirse utilizando el mismo an- fue el primero que ofreció al públi- Este formato fue diseñado a fina- cho de banda que necesita un ca- co consumidor la posibilidad de les de los años 40´s, y aunque gra- nal de TV común, lo cual es muy grabar audio en formato digital; dualmente se le han añadido cier- conveniente porque amplía la fle- no obstante sus ventajas, no tuvo tas innovaciones (como la inclu- xibilidad en el manejo del espectro mucha aceptación, excepto en sión del color o del audio en esté- electromagnético (de por sí ya los estudios de grabación y en las reo), en un aspecto tan importante cercano al punto de saturación). radiotransmisoras. como la resolución de imagen no Una desventaja de dicho siste- El DCC es también un sistema de ha habido mejoras. Dicho formato ma de televisión, es que es incom- cinta, aunque trabaja con base en puede manejar un máximo de al- patible con los actuales recepto- cabezas múltiples que graban los rededor de 350 líneas horizontales, res PAL o NTSC; es decir, los televi- tracks de manera paralela (figura lo cual queda muy por debajo del sores actuales no podrán captar la 3). Este sistema es una patente de manejo de video en computado- nueva señal, como sí ocurrió con el Philips y tiene la ventaja de que el ras personales, donde las imáge- surgimiento de la TV color, y los re- aparato, a pesar de grabar y re- nes son de 600, 700 o más de 1000 ceptores en blanco y negro pudie- producir cintas en formato digital, líneas de resolución horizontal. ron seguir funcionando normal- es compatible con los cassettes de Ya hace más de diez años que mente. audio analógicos, que también es en Europa, Japón y Estados Unidos una patente de Philips de 1963. se han planteado nuevos formatos Con esto se buscó que los consu- de televisión de alta definición in- Métodos de grabación midores tuvieran un incentivo adi- cluso, en Argentina, hace unos de audio digital cional para adquirir este nuevo for- meses hemos asistido a la primera A pesar de que el manejo digital mato, aunque hasta la fecha sus trasmisión en HDTV realizada por el del audio no es novedoso (se po- resultados no son muy exitosos (su canal 13 de Bs. As. Sin embargo, el pularizó en 1981, con el surgimien- principal punto de venta es Euro- problema de su estandarización es to del disco compacto), hasta ha- pa). que requieren un tipo de televisor ce algunos años no existía un me- Finalmente, el Mini-Disc, otra pa- especial para dichos formatos, y dio que fuera no solamente de lec- tente de Sony, trabaja por medios los millones de aparatos que ya tura, sino también de escritura. En magnetoópticos, lo que le permite existen son incompatibles con los la actualidad existen varias opcio- combinar las ventajas del disco nuevos sistemas. No obstante, des- nes a nivel de consumidor para la compacto y la flexibilidad de las pués de años de investigación y grabación de audio digital: el DAT, cintas en cuanto a su capacidad discusiones, finalmente en 1997 se el DCC y el Mini-Disc. Cada uno de de grabación (figura 4). Este desa- aprobó en Estados Unidos un nue- estos sistemas funciona con princi- rrollo parece ser el más promete- vo estándar que ofrece una resolu- pios particulares y son incompati- dor de los tres métodos de graba- ción horizontal superior a las mil lí- bles entre sí. ción de audio digital a nivel consu- neas, lo cual permite el despliegue El DAT o cinta de audio digital, es midor, aunque con la próxima ge- de imágenes con calidad equiva- un sistema patentado por Sony neración de DVD’s grabables, es lente a la de una película de 35 que trabaja con base en un tam- posible que no alcance su consoli- mm. bor giratorio similar al de una vi- dación. Para conseguir este impresionan- deograbadora; puede almacenar te incremento en la resolución sin una señal estereofónica de audio Proceso digital de audio que se dispare el ancho de banda muestreada con una precisión de Los fabricantes equipos de au- requerido, se necesita forzosamen- 16 bits y una frecuencia de 48kHz, dio, están incluyendo en sus dise- te del proceso digital de imáge- garantizando una buena captura ños sistemas que ofrecen novedo- nes, las cuales, una vez converti- de toda la gama dinámica audi- sas experiencias auditivas, tales das en 1’s y 0’s, pasan por comple- ble por el ser humano. Este sistema como la emulación del sonido en- jos métodos de compresión de datos que per- miten reducir el ancho de ban- da de la señal a aproximada- mente una sex- ta parte de su tamaño origi- nal. Esta señal re- Fig. 3 ducida puede 14
- 15. Capítulo 1 volvente deuna sala de concier- res de quinta tos, de un espacio abierto, de un y sexta gene- Fig. 4 concierto al aire libre, etc. ración de la Esta reproducción de ambientes plataforma sonoros es posible gracias al pro- PC, están ceso digital de señales, que identi- constituidos fican las características fundamen- por más de tales de las distintas locaciones co- cinco millo- munes y, por métodos lógicos, los nes de tran- emulan para dar al espectador la sistores que impresión de estar en un recinto trabajan a completamente distinto a la sala altísimas ve- de su casa. locidades, al- Estos aparatos incluyen comple- canzando jos procesadores que, a partir de 900MHz de una señal original, pueden recrear frecuencia los ecos y rebotes de sonido que de reloj. Tan sólo el Pentium III de deojuegos de la consola Nintendo produ-cen ciertas salas o sitios es- Intel incluye unos 10 millones de 64 incluyen un microprocesador de pecíficos, “rodeando” al auditorio transistores y trabaja con velocida- 64 bits de Silicon Gra-phics y pue- con sonidos que le dan la sensa- des que van de 300 a 800MHz, y ya den generar animaciones de mejor ción de encontrase en dicha loca- se anunciaron frecuencias todavía calidad que las de obtenidas en lidad. mayores. TRON y ni que hablar de las moder- Otros desarrollos en el campo de nas máquinas de 128 bits. los microprocesadores, es la incor- PROCESAMIENTO DE DATOS poración de grandes magnitudes Capacidad de de memoria caché de rápido ac- almacenamiento de datos No hay rama de la tecnología ceso para la ejecución predictiva Actualmente, una computadora que avance a un ritmo tan acele- de operaciones, la inclusión de con microprocesador Pentium, rado como la informática, tanto múltiples líneas de ejecución que equipo multimedia, disco duro de en sus aspectos de hardware co- permiten realizar más de una ope- más de un gigabyte, tarjeta de mo de software. A tal grado han ración por ciclo de reloj, la amplia- fax-módem, etc. llega a costar evolucionado las computadoras ción de los buses de comunica- menos de mil dólares. En cambio, en los últimos años, que se estima ción que permite la adquisición o hace unos quince años tan sólo un que la potencia de cálculo con- expedición de varios bytes a la vez, disco duro de 10 ó 20 megabytes junta de todos los ordenadores la inclusión de las unidades de pun- (el 1% de la capacidad típica ac- que controlaron la misión Apolo 11 to flotante en la misma estructura tual), podía costar unos $1.500. que llevó por primera vez al hom- del chip, etc. De hecho, aproxima- Al igual que la mayoría de com- bre a la Luna en 1969, es menos damente cada seis meses los fabri- ponentes de una computadora, poderosa y versátil que una com- cantes de microprocesadores pre- los discos duros han experimenta- putadora moderna. Analicemos sentan alguna innovación que ha- do una caída sensible en sus pre- algunos puntos relevantes de esta ce a sus dispositivos más poderosos cios asociada a crecientes mejo- tecnología. y flexibles. ras tecnológicas; en este caso, ha- Esto ha puesto al alcance de blamos de un extraordinario incre- Microprocesadores cualquier usuario promedio de mento en la capacidad de alma- Desde que se desarrollaron los pri- computadoras, una capacidad de cenamiento, disminución de los meros circuitos integrados en la dé- procesamiento de datos que hasta tiempos de acceso a los datos y cada de los 60´s, se vislumbró la po- hace pocos años estaba destina- fiabilidad de la información. Ello se sibilidad de condensar en una sola da a grandes empresas o universi- ha conseguido gracias a avances pastilla de silicio todos los elemen- dades. Como un dato interesante, en la tecnologías de fabricación tos necesarios para efectuar los le diremos que TRON, una película de los platos magnéticos, de las complejos cálculos que se llevan a de Disney filmada en la segunda cabezas de lectura/escritura y de cabo en una computadora; sin em- mitad de los 70´s, fue una de las pri- los circuitos que codifican y mane- bargo, es posible que los investiga- meras cintas que incorporó anima- jan la información. dores no imaginaran que se po- ciones en computadora con gráfi- Incluso, desde hace algunos drían incorporar cientos de miles e cos renderizados en tres dimensio- años se viene utilizando la tecnolo- incluso millones de elementos semi- nes. Pues bien, en aquella época gía magnetoóptica como alterna- conductores en un chip de apenas se requirió toda la potencia de una tiva para el almacenamiento de algunos milímetros cuadrados. computadora Cray de 64 bits para datos (figura 5). Y no hay que olvi- Los modernos microprocesado- realizarlas; en la actualidad, los vi- dar que el CD-ROM (la misma tec- 15
- 16. Principios de Generaciónde la Electricidad que interfaces similares a las que Fig. 5 se utilizan en los programas multi- media, es decir, pantallas con tex- to, gráficos, sonidos, animación y otros elementos de control que se utilizan en los programas con inter- face gráfica. Y al igual que en un progra-ma multimedia, la pantalla tiene textos e imágenes sensibles que, al colocar el puntero del ra- tón y hacer clic, permiten “saltar” nología del disco compacto de ofrece una serie de servicios que de un punto a otro de la misma audio digital, pero aplicada a siste- definitivamente han modificado el página o hacia otra página. mas de cómputo) por muchos concepto de la comunicación. In- La Web es la parte más exitosa años se mantuvo como el medio ternet es una red mundial de com- de Internet y la que de hecho ha por excelencia para la venta de putadoras conectadas entre sí por popularizado a esta red mundial programas multimedia, debido a medio de líneas de rápido acceso, de computadoras, debido a su su alta capacidad de almacena- a través de comunicaciones vía sa- manejo extraordinariamente senci- miento (hasta 640 MB de informa- télite o por simples líneas telefóni- llo. Cualquier persona, aunque no ción) y muy bajo costo. cas. Estos son los servicios de Inter- tenga conocimientos de compu- Es más, pruebas de laboratorio net más utilizados, y todos al costo tación, puede “navegar” en la en las que también se combinan de una llamada telefónica local: Web. Además, otra de sus ventajas las tecnologías óptica y magnéti- es que hay millones de páginas en ca, prometen multiplicar por un 1) Correo electrónico. Permite el todo el mundo, puestas por las em- factor de 10 la capacidad de al- intercambio de información escrita presas, por las universidades y por macenamiento, utilizando básica- (pueden enviarse también imáge- particulares, que brindan acceso mente los mismos discos magnéti- nes, gráficos o cualquier otro tipo gratuito a todo tipo de informa- cos; al mismo tiempo, se están ex- de archivo computacional) de for- ción. De hecho, es muy importante perimentando métodos para gra- ma prácticamente instantánea y a que usted, ya sea estudiante, bar información en cristales foto- cualquier parte del mundo. hobista, técnico en electrónica o sensibles e incluso para utilizar me- 2) IRC. Permite entrar a grupos profesional, vaya pensando en ad- morias tipo RAM como principal virtuales de conversación escrita, quirir una computadora (si no la medio de almacenamiento de da- en los que navegadores de distin- tiene) y conectarse a Internet, si es tos, con el consiguiente aumento tas partes del planeta “se reúnen” que aún no lo ha hecho. A través de la velocidad de acceso. para intercambiar experiencias so- sus páginas en la Web, los fabri- Gracias a estos avances, se cal- bre un tema específico; lo que un cantes de equipos electrónicos cula que hacia principios del próxi- usuario escribe en su computado- brindan mucha información gratui- mo siglo una computadora están- ra los otros lo reciben. A estos servi- ta y sumamente valiosa; además, dar podría contener decenas o cios también se les conoce como se pueden intercambiar experien- cientos de gigabytes de informa- chats. El concepto también ha cias con otros usuarios de diferen- ción en dispositivos de tamaño evolucionado hacia la conversa- tes partes del mundo, etc. muy reducido. ción directa como si fuera una lla- Existen otros servicios disponibles mada telefónica (los llamados In- en Internet, como grupos de discu- Internet ternet-phone) e incluso hacia la sión, listas de correo, transferencia Pocos temas han generado tanta transmisión de la imagen de los in- de archivos de un servidor hacia expectativa como Internet, aun en- terlocutores. cualquier computadora que lo so- tre el público que raramente traba- 3) La World Wide Web (telaraña licite (FTP), etc., pero sin duda estos ja con una computadora; y es que mundial). Es un sistema basado en son los más empleados por el usua- la red mundial de computadoras “páginas “, que no son otra cosa rio típico. **************** Es una publicación de Editorial Quark, compuesta de 24 fascículos, preparada por el Ing. Horacio D. Vallejo, contando con la colaboración de docentes y escritores destacados en el ámbito de la electrónica inter- nacional. Los temas de este capítulo fueron escritos por Oscar Montoya Figueroa, Leopoldo Parra y Felipe Orozco. Editorial Quark SRL - Herrera 761, (1295), Bs. As. - Argentina - Director: H. D. Vallejo - Tel.: 4301-8804