miércoles, abril 23, 2014

Rosa de Sant Jordi

Hoy se celebra Sant Jordi y es tradición que a las mujeres se les regale una rosa. Aunque suele haber muchos puestos para esto, siempre va bien tener un toque personal en nuestros regalos... Vamos ya hacer una rosa.

El procedimiento y los materiales son muy sencillos lo único que necesitamos es:
- Una caña/pajita recta (de las que no se doblan). Puede servir una de las que se doblan pero habrá que cortar esa parte.
- Papel de seda (creo que se llama papel pinocho o papel crespón), verde para el tallo y rojo para las hojas.
- Bastoncillos de los oídos o algodón.
- Una poco de perfume o colonia (suele ir bien utilizar las muestras de perfume que regalan y que solemos tener en un cajón sin uso ni disfrute).
- Tijeras
- Celo

 En primer lugar se corta una tira rectangular de papel rojo de unos 4cm de ancho x 15cm de largo (medidas aproximadas dependiendo de lo grande que queramos la flor) y otro cuadrado de papel verde del largo que sea la pajita.


Con el papel verde en diagonal se pega una de las puntas en la pajita y se enrolla el resto.



Se pega con celo uno de los lados mayores del papel rojo en un extremo de la pajita y se enrolla alrededor de esta de forma holgada.



Por ultimo, el bastoncillo se empapa en el perfume y se inserta en la parte inferior de la pajita.



Realmente es más difícil explicarlo que hacerlo y no deberíais de tardar más de 10min (mucho menos con práctica).

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Ranganok Schahzaman





domingo, marzo 30, 2014

Diseño electrónico... PCB: Capas mecánicas

Igual que en un esquemático a la hora de diseñar un PCB hay que incluir cierta información que ayuda al diseño y que luego no será repoducida en la fabricación, por ejemplo alturas, cotas, informació sobre módulos internos y externos, parámetros de inspección visual, etc. incluso hay que añadir capas de material que no suele utilizarse: grafito y máscaras pelables... Para ello la mayoría de los programas tiene una serie de capas "mecánicas" que  nos permitirán esta información adicional...

Para establecer un patrón de diseño voy a poner en todas las plantillas y librerías de PCB la misma ordenación en las capas mecánicas:

Nombre Alias Uso
Mechanical 1 M01-3D 3D, Altura de componentes
Mechanical 2 M02-Internal Ayuda al montaje interno
Mechanical 3 M03-External Caja y piezas externas
Mechanical 4 M04-Sheet Cajetín externo, Información adicional Externa
Mechanical 5 M05-Dimensions Cotas, Dimensiones
Mechanical 6 M06-Scoring/V-cut Corte de placas dentro del panel
Mechanical 7 M07-CourtyardTop Inspección Visual Top
Mechanical 8 M08-CourtyardBot Inspección Visual Bottom
Mechanical 9 M09-ModulesTop Ayuda al montaje (módulos)
Mechanical 10 M10-ModulesBot Ayuda al montaje (módulos)
Mechanical 11 M11-GlueDotTop GlueDot Top
Mechanical 12 M12-GlueDotBot GlueDot bottom
Mechanical 13 M13-PeelableTop Máscara pelable top
Mechanical 14 M14-PeelableBot Máscara pelable bottom
Mechanical 15 M15-GrapiteTop Grafito top
Mechanical 16 M16-GrapiteBot Grafito bottom

También hay que "parear" las capas mecánicas entre ellas (Top-Bottom) de tal forma que si giro un componente este quede girado en todas sus capas (y no tenga yo que hacerlo a mano): esto se consigue con el botón "Layer Pairs..." en el menú de "Board Layers and Colors" (sólo en las plantillas y PCBs, no en las librerías) del Altium.

Sólo he definido 16 capas mecánicas, esto ha sido porque el Altium 6.0 sólo me permite hacerlo con 16 (las versiones posteriores permiten 32 capas). Además tampoco he definido los colores de cada capa (por ahora), y debería hacerlo para evitar repeticiones de color y, por lo tanto, confusiones.

Si alguien cree que me he dejado alguna capa importante por definir que lo diga y lo iré modificando.


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Ranganok Schahzaman

domingo, marzo 23, 2014

Diseño electrónico... Esquema de componentes

Una forma de evitar (o al menos minimizar) los errores durante la fase de diseño es incluir la mayor información posible de forma clara y visual en el esquema, no sólo introduciendo texto (que podría sobrecargarnos de información y sería peor), sino elementos visuales que definan de forma fácil las características de cada componente.

Parece más complicado de lo que es así que lo voy a ilustrar mediante un ejemplo: Amplificador OP07


En un primer momento se pueden definir el esquema siguiendo la disposición del componente (nombre y número de pin):


A partir de aquí se le pueden añadir la información de pines de entrada, salida, alimentación, no conectados, etc.

Si reordenamos los pines de tal forma que quede lo más claro posible: entradas a la izquierda, salidas a la derecha (por el sentido de la escritura), pines de control arriba o abajo (todos en el mismo lado) y las alimentaciones (positivo arriba, negativo abajo).



Ahora sólo nos falta rellenar los campos más importantes:
  • HelpURL: es el link a la hoja de características técnicas (datasheet). No será visible en el esquema pero se puede acceder desde el menú de forma rápida.
  • Target: yo lo utilizo si van varios montajes en un mismo esquema, sirve para discriminar en qué montaje irá el componente. Sí es visible en el esquema.
  • Valores máx.-min., tolerancias, etc.: sólo en los componentes que pueda ser un problema o se desvíe de lo normal (resistencias de precisión, condensadores de alta tensión o muy baja tensión, diodos de potencia, etc.) debería ser visible esta información en el esquema.
  • Otras informaciones relevantes: existen formas (comentarios, campos de descripción, etc.) suficientes para no tener que dejarse nada. Muy interesante es resaltar los comentarios plegables que nos permiten tener la información oculta en una pestaña que puede ser desplegada.
Siguiendo siempre esta metodología podremos identificar más fácilmente los errores en un esquema antes de llegar a la siguiente fase del diseño.

También hay que decir que existen muchos chips en los que la relación entrada-salida no es del todo clara o no es la mejor forma de visualizar la función del componente, en estos casos es buena idea utilizar el esquema que creamos que menos problemas nos va a dar, ya sea por esquemas "típicos" que hemos visto anteriormente (por ejemplo un 555) o porque en nuestro esquema sea el sistema que mejor va.

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Ranganok Schahzaman

PD: Tengo que decir que en este sentido el Altium Designer tiene un problema que, si se solucionara, ayudaría más todavía en este sentido: los pines de un componente tienen un campo de descripción de la función de los pines que no es visible en el esquemático (cuando se pasa el ratón por encima), cuando otros campos como el tipo eléctrico sí que lo son; sería interesante que este campo fuera visible pues puede tener mucha información asociada de ayuda al diseño.

PD2: También hay que decir que el Altium permite visualizaciones alternativas de un mismo componente en el esquema así que siempre se pueden tener varias configuraciones para varios casos.

viernes, marzo 14, 2014

Entendiendo los... componentes (0)

A la hora de explicar electrónica me he encontrado muchas veces que no se entienden bien las características de los componentes (a mí también me ha pasado y me sigue pasando). Por ejemplo tendemos a pensar que una resistencia es sólo eso, sin embargo su comportamiento varía con la temperatura, la frecuencia e incluso los materiales y la forma de construcción.

Quiero hacer una serie que explique los componentes (al menos los más usuales) paso a paso viendo las características "no comunes" para que tengamos más claro el datasheet (y también me sirva como recordatorio a mí mismo).

Hay que tener en cuenta que no soy físico, ni ingeniero de materiales así que puede que haya imprecisiones o directamente errores así que pido a los que me leeis que me ayudéis a corregirlos.

También debo decir que mi tiempo es bastante reducido así que si a alguien le interesa especialmente que comente algo que me lo diga (en mail por ejemplo, o con un comentario aquí) e intetaré darle prioridad a eso...

Empecemos...

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Ranganok Schahzaman

domingo, febrero 23, 2014

Proyecto de fin de semana: Mesa de trabajo

Mi lugar de trabajo (en casa) es bastante reducido: tengo un despacho de unos 5m2 con un escritorio en forma de L que montamos mi padre y yo (si alguien tiene curiosidad: http://www.flickr.com/photos/ranganok/4353503577/)

El problema es cuando hay que soldar o cortar algo, ya que no quiero estropear el escritorio. Hasta ahora, utilizaba un corcho (de los de pinchar cosas en la pared), pero era blando (malo para cortar), irregular (malo para limpiar) y estaba bastante estropeado... Así que he decidido hacerme esta mesa de trabajo.


La base de la mesa es una tabla de cortar de cocina comprada en el Ikea que, curiosamente, tiene las medidas ideales para mi escritorio. Lo primero se le añadieron protecciones para evitar rayar la superficie de abajo.

Añadimos un tornillo que sirva de sujeción del soporte para el soldador, aprovechamos el surco para recoger los líquidos que tiene la tabla, de esta forma el propio surco evita que el tornillo gire al apretarlo:

Con el marco del corcho que utilizaba antes, he montado dos pequeños cuadrados: uno para la esponja de limpiar el soldador y el otro para poner tornillos y demás sin miedo a perderlos:

También he añadido una pequeña regla de papel pegada en la parte inferior ayuda a la hora de cortar los cables a la medida justa (aunque por el hecho de ser de papel se está estropeando bastante rápido). Y para completar el conjunto: un ladrón con interruptor y una luz de mesa (ambos también comprados en el mismo sitio que la tabla).


Aunque me es extremadamente útil, aún queda espacio para la mejora: se podrían integrar los enchufes, un regulador para el soldador, añadir un hub USB (alimentado), poner una plancha metálica conectada a tierra, etc. Quizás con más tiempo o cuando esta se estropee me monte un escritorio entero de trabajo.

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Ranganok Schahzaman

miércoles, febrero 05, 2014

Proyecto: Tricorder (III)


Antes de continuar con el proyecto es bueno ver otros proyectos similares:

Ya habíamos hablado de esta aplicación para Android, sin embargo no deja de ser una interfaz gráfica en formato StarTrek de los sensores.

Bastante diferente es Sensordrone, un pequeño llavero que se conecta inalámbricamente con el teléfono con los siguientes sensores:
- Sensor de aire (Gas y Clima).
- Iluminacion y sensor de color.
- Temperatura (IR) sin contacto.
- Proximidad (capacitivo)
También cuenta con un conector para la hardware externo y varios LEDs programables.

Recientemente la universidad de Berkeley ha abierto su desarrollo (http://rethinkmedical.com/tricorder.html), todavía necesita conectarse a sensores repartidos por el cuerpo, pero es un gran avance.
- http://www.neoteo.com/universal-detecto ... llo-13731/
- http://www.neoteo.com/tellspec-sabes-lo ... tu-comida/

En http://www.tricorderproject.org/ están construyendo uno desde 0 (personalmente pienso que es un error no aprovechar la capacidad de procesado que tienen los teléfonos actuales).

Por último Scanadu Scout Tricorder puede medir tu ritmo cardíaco, la temperatura corporal, el nivel de oxígeno, frecuencia respiratoria y la presión sanguínea. Incluso puede hacer un electrocardiograma con sólo ubicarlo en tu frente por 10 segundos.

Por otro lado universidades y fabricantes se han lanzado a desarrollar sensores o kits que pueden ayudar en este sentido... Sensordrone del que acabamos de hablar es un kit de ejemplo.

Otro caso completamente distinto es el de la universidad de California, que ha creado un sensor que detecta la composición a partir de la reflexión de un laser (http://patentscope.wipo.int/search/en/WO2008039212)

Evidentemente no tengo intención de realizar un escaner médico, así que me centraré en lo más sencillo... Se podría distinguir entre 3 o más tipos de Tricorder (basadonos en la serie de Star Trek):
- Explorador: medidas de temperatura, humedad, radiación, luz, sonido, presión, ph, posición, magnéticos, etc.
- Médico
- Ingeniero: multímetro, analizador espectros, camara termográfica, sonda de temperatura, medidor de distancias, etc.
- Otros usos

Mi idea es realizar el tricorder de explorador...

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Ranganok Schahzaman

lunes, enero 27, 2014

PICkit3 (II)

Una de las cosas que me tiraban para atrás a la hora de comprar el PICKIT-3 era que no tenía la función de analizador lógico que tenía el dos. 

Microchip ya ha solucionado el tema con la propia aplicación para PICKIT que añade las opciones de:
  • Entradas/salidas lógicas (1 Salida, 3 Entradas/salidas)
  • Analizador lógico de 3 canales con ancho de banda de 500kHz (no sirve para un SPI pero para un I2C o un UART de baja velocidad sí)

Todavía les falta por implementar el UART, pero supongo que es cuestión de tiempo (lo tiene como opción el programa aunque no está habilitado).

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Ranganok Schahzaman

lunes, diciembre 09, 2013

Herramientas: Carga Fantasma (III)

Cajas de resistencias

Si te prima más la precisión que la potencia puedes hacerte con una caja de resistencias.
Caja de resistencias para valores bajos
Caja de resistencias para valores bajos
Una caja de resistencias no es más que una serie de resistencias puestas en serie en las que se selecciona el valor final con unos interruptores.

Dicho así puede parecer muy complicado, sin embargo es todo lo contrario, un proyecto muy simple de hacer y una herramienta potente a la hora de medir el comportamiento de los circuitos.

El esquema de una caja de resistencias es muy sencillo:
Esquema de una caja de resistencias con conmutadores rotatorios
Esquema de una caja de resistencias con conmutadores rotatorios

El esquema que presento es el de una caja de valores 1Ω a 10MΩ (9999999Ω) con una tolerancia del 1% y una potencia máxima de 1/4W.

¡Ojo!, hay que tener en cuenta que tanto la tolerancia como la potencia máxima están referidas a una sola resistencia, por lo que habrá que tener presente algunas cosas:
  • Tolerancias: en el esquema anterior se ve claramente cómo funciona la caja de resistencias, si queremos poner el valor de 1000001Ω utilizaremos una resistencia de 1MΩ y una de 1Ω, ambas tienen una tolerancia del 1% por lo que el valor de la resistencia de 1MΩ podría variar entre 990000Ω y 1010000Ω, lo cuál es una variación mucho mayor que el valor de 1Ω que habíamos puesto.
  • Otra cosa a tener en cuenta es que en resistencias bajas (1Ω-10Ω) será más difícil controlar la tolerancia ya que los cables y conexiones utilizados te introducen unos pocos mΩ que van sumando y pueden fastidiar la tolerancia final (ten encuenta que a 1Ω la tolerancia es de ±10mΩ)
  • Potencia máxima: tendremos que cuidarnos mucho de la potencia máxima que aplicamos a nuestra resistencia. La potencia dependerá del número de resistencias que estemos aplicando para conseguir un valor: si usamos una sola resistencia la potencia máxima que podremos utilizar es 1/4W, si usamos más la potencia se repartirá entre todas las resistencias que utilicemos (dependiendo de su valor). De forma rápida, podemos decir que es mejor utilizar (en términos de potencia) 999999Ω que 1MΩ. Veamos un ejemplo simple para cuantificar el valor:
  • Queremos utilizar una resistencia de 100R con una tensión de 10V (100mA de corriente y 1W de potencia total consumida), por lo tanto, la caja de resistencias no serviría. Sin embargo, si usamos 9 resistencias de 10R y 9 resistencias de 1R ( valor total de 99R 101mA de corriente y 1.01W) la potencia en cada resistencia sería de:
    • Resistencias de 10R: $$ P=I^2 · R = 102.03 mW $$
    • Resistencias de 1R: $$ P=I^2 · R = 10.203mW $$ 
    Ambos valores mucho menores que la potencia máxima que podemos aplicar a las resistencias.  Si te preocupa que no estás aplicando el valor exacto, recuerda lo que hemos dicho antes de la tolerancia: al tener un 1% la resistencia de 100R podía variar entre 99R y 101R, por lo que estaríamos (en principio) dentro de la tolerancia de la resistencia.
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Ranganok Schahzaman

PD: Algunos enlaces interesantes:

PD2: Para que veáis una caja de resistencias profesional por dentro un vídeo (en inglés) de una de estas cajas de resistencias (Fluke 5450A)

lunes, diciembre 02, 2013

Herramientas: Cámara climática (I)

Hace tiempo tuve la oportunidad de trabajar con una cámara climática y me quedó el gusanillo de hacerme una sencilla.

En una cámara climática profesional se pueden controlar la temperatura, humedad, presión, tipo e intensidad de radiación lumínica, e incluso se pueden crear atmósferas especiales (gases corrosivos, saturadas de humedad, ambientes salinos, etc.). Algunas ocupan una habitación entera (o incluso más) y otras pueden ser del tamaño de un horno de cocina.

Mi idea no es hacer algo tan complejo (ni tan grande), sino algo sencillo que pueda utilizar para comprobar mis placas en condiciones de temperatura y presión "extremas", incluso se podría añadir radiación lumínica mediante LEDs (desde IR a UVA).

Tengo por casa con dos latas de leche en polvo que encajan casi perfectamente para realizar este proyecto:
Las dos latas encajando
Evidentemente no podré meter un equipo grande completo pero sí la mayoría de PCBs que hago, ¡y cabe una lata de refrescos! (¿alguien dijo CANSAT?).

Quiero controlar:
  1. Temperatura (importante)
  2. Presión (secundario)
  3. Humedad relativa (controlarla sería muy difícil me conformo con medirla.
  4. Radiación lumínica

Tengo un posible diseño para realizar la cámara climática, se basa en el control de una célula Peltier para calentar o enfriar el interior (perdonad por lo cutre del dibujo):
Cámara climática: esquema de montaje
Cámara climática: esquema de montaje
En rojo la peltier pegada por un lado (cara caliente) a la lata interior y por el otro (cara fría) al disipador; este pegado a un ventilador que extraiga el aire (flujo de aire en azul). Entre latas tendremos un aislante térmico para evitar que las variaciones de temperatura externas influyan en la lata interna. Se conecta esta con una bomba de vacío mediante una válvula de aire. Por último, en lila el sistema de iluminación compuesto por varios LEDs de distintos colores (desde UVA hasta IR cercano) aprovechando el hecho que las tapas de las latas son translúcidas.

Como se puede ver, el calentamiento o enfriamiento se realiza en la lata interior (aprovechando el hecho que es metálica), lo que implica que no es necesario que haya un flujo de aire interior funcionando, por lo que se puede aplicar la bomba de vacío. El inconveniente de esto es que necesita más tiempo para alcanzar las temperaturas deseadas en el interior.

El hecho de utilizar una célula Peltier también nos implica que podemos hacer un control de temperatura muy sencillo y compacto, lo malo es que una de estas consume unos 70W de potencia (el modelo que he comprado yo, aunque las hay que consumen bastante más) y tendremos que estar refrigerando la cara caliente constantemente para mantener la temperatura.
Disipador, Peltier y ventilador

El siguiente paso será crear un controlador de la célula, que deberá soportar las siguientes características:
  • Control de tensión/corriente para la célula Peltier. En definitiva es construir una fuente conmutada regulable de 0-7A y 70W (mín) 
  • Fuente de tensión constante (12V) para el ventilador.
  • Realimentación del lazo mediante sensores de temperatura.
  • Visualización de los parámetros: temperatura interior, temperatura exterior, temperaturas de funcionamiento de la Peltier (ambas caras), tensión y corriente (potencia) consumida, etc.

Por otro lado se podría poner una válvula para poder conectar una bomba de vacío (aunque creo que las latas no están muy preparadas para ello) y poder controlar la presión interna (0-1 atm), pero eso ya lo veré con el tiempo, así como las opciones de iluminación.

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Ranganok Schahzaman

lunes, noviembre 25, 2013

Herramientas: Analizador de espectros (II)

Dado el coste del dispositivo utilizado el reloj utilizado no podemos pedir que sea muy bueno, por lo que las medidas de frecuencia hay que cogerlas un poco con pinzas.

Por ejemplo para un reloj de 100ppm (0.01% de error) a 1GHz la desviación de frecuencia sería de 100kHz, lo cual no puede parecer mucho, pero hay que tener en cuenta que los canales para la banda de 868MHz son de 25kHz con lo cual no estaríamos saltando casi 4 canales de golpe.

Para mejorar estas medidas hay varias opciones, la primera es cambiar el reloj por uno con menor desviación (un TXCO), con esto podríamos conseguir una desviación por debajo de los 10ppm (10kHz a 1GHz). El problema es que son difíciles de conseguir para todas las frecuencias (mi módulo utiliza 28.8MHz y es casi imposible de encontrar en los medios habituales).

Otra opción es utilizar un TXCO de 14.4MHz  y realizar un doblador de frecuencia como este:
Oscilador de 28.8MHz a partir de uno de 14.4MHz
Oscilador de 28.8MHz a partir de uno de 14.4MHz
El montaje anterior necesita de una fuente de tensión de 12V (lineal para no introducir demasiado ruido en el circuito). Lo cual hace que no sea una opción demasiado buena a considerar.

Calibración

Otra opción (puede ser complementaria) es la de calibrar el propio aparato... Para ello tenemos que conseguir una fuente de señal precisa y estable. También hay que tener en cuenta que la desviación de frecuencia sera una función compleja de la temperatura, la frecuencia, la tensión, el tiempo, etc.

Veamos cómo minimizar cada uno de los parámetros por separado:
  • Temperatura: Para minimizar el aporte de error de la temperatura lo más sencillo es evitar corrientes de aire en el oscilador y dejarlo funcionar entre 15 y 20min antes de hacer una medida (algúnos manuales de analizadores recomiendan entre 30 y  45min). Esto permite que todo el conjunto obtenga una temperatura estable lo cual permite que no haya variaciones en la corrección de la frecuencia por culpa de cambios en la temperatura.
  • Tensión: Lo ideal sería tener una tensión de 5Vdc completamente estable en el USB. Sin embargo esto será muy difícil (ya que suelen ser fuente conmutadas), una de las cosas que podríamos hacer es utilizar un hub con alimentación externa y utilizar una fuente lineal para alimentarlo.
  • Tiempo: Las derivas del oscilador y del circuito con el tiempo no hay quien las minimice. Aquí no queda otra que volver a calibrar cada cierto tiempo.
  • Frecuencia: La calibración más básica es el ajuste de offset. Se trata de encontrar una señal (preferiblemente estable en el tiempo) de frecuencia conocida y ajustar el receptor (el software) para que la medida coincida con la señal detectada. En la mayoría de los casos puede servir cualquier señal del espectro: emisoras de radio o televisión, señales de satélites conocidos (GPS), etc.
    • Por ejemplo el programa Kalibrate ( http://thre.at/kalibrate/ ) utiliza las señales de las estaciones base de móviles (red GSM) como fuentes de calibración ( http://espectrodigital.com/foro/index.php?topic=191.0 ). 
    • Sin embargo es mejor utilizar una fuente de calibración que esté cerca (en frecuencia) a la señal de interés que queremos medir. ¿Por qué utilizar una fuente cercana a las señales de interes nuestras? Si la desviación de frecuencia fuera lineal sólo tuvieramos que calibrarla en el fondo de escala (la máxima frecuencia disponible) que es donde se observaría mejor la desviación. Pero, es muy probable que esta desviación no sea lineal (todavía no he realizado las pruebas), así que para una mayor precisión es mejor corregir el offset en una zona cercana a la señal de interés.
    • De todas formas calibrando el offset al principio de cada medida tendremos más que suficiente en la mayoría de aplicaciones.
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Ranganok Schahzaman

PD: Quería hacer una tabla con frecuencias fijas repartidas en el espectro, pero donde suelo trabajar la cobertura es pésima (incluso la red móvil), así que no me ha dado tiempo a más... Quizás en la próxima entrada.