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.

S2

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.

S2

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.

lunes, noviembre 18, 2013

Herramientas: Estabilizador de líneas para EMC conducidas

Ayer ví un estabilizador de línea para realizar las pruebas de EMC conducidas. Lo mejor de todo es que es Open Hardware por lo que se puede consultar toda la documentación (esquemáticos, diseño y gerbers).

Es muy interesante, por ejemplo, mirar el manual donde explican bastante bien cómo se pueden hacer las pruebas de pre-test de EMC conducidas (para las pruebas reales el montaje es bastante más aparatoso).

Por útimo os dejo el vídeo donde prueban el producto y un analizador de espectros de bajo coste (~800€) (en inglés):
 
Si os estáis preguntando si se puede hacer una modificación para funcionar con el analizador de espectros que hemos comentando estos días atrás, hay que tener en cuenta que el analizador trabaja a partir de 24MHz por lo que no es adecuado (las pruebas conducidas se hacen entre 150kHz y 30MHz).

S2

Ranganok Schahzaman


PD: Deberían mirarse el precio un poco ya que sale algo caro.

lunes, noviembre 11, 2013

Proyecto de fin de semana: Sonajero Luminoso

Entretener a los más pequeños de la casa puede llegar a ser algo difícil, siempre hay que estar inventando juegos y juguetes nuevos ya que se cansan muy fácilmente de los que ya tienen. Por otro lado se pueden entretener durante horas con una simple caja de cartón o mirando luces de colores que cambian.

El proyecto de hoy es extremadamente sencillo sin embargo puede dar lugar a un rato de diversión...

Necesitaremos:
- 1 puñado de leds convencionales rojos, verdes y amarillos. Pueden ser leds recuperados.
- 3 o 4 pilas de botón de 3V (CR2032 o similar). Pueden estar medio gastadas siempre que den una tensión mayor a 1.5V
- Una bola de plástico transparente o translúcida. Se pueden encontrar en las máquinas de venta de mini-juguetes para niños.


El procedimiento es fácil: se mete todo junto y revuelto en la bola y se agita. Al agitar hará ruido de sonajero y cuando las patas de un led coincida (en la posición correcta) con los bornes de una pila se encenderá.

lunes, noviembre 04, 2013

Herramientas: Carga Fantasma (II)

Potenciómetros y Reostatos


Como hemos dicho, el problema de las resistencias fijas es precisamente ese, que son fijas. Si queremos tener un margen amplio de actuación es mejor utilizar resistencias variables (potenciómetros)

El problema es que los potenciómetros como mucho llegan a 1W, los más grandes pueden llegar a 5 o 10W, pero cuando se está probando una fuente esto puede ser insuficiente... Para ello están los reostatos.

Los reostatos son potenciómetros realizados con un cable bobinado alrededor de un disipador cerámico (normalmente).

Potenciómetros y reostatos
Potenciómetros y reostatos
Evidentemente los resotatos no sirven para radio-frecuencia (introducirían una inductáncia a la medida y en ciertos casos harían de antena). Además, suelen ser bastante caros (a partir de 30€ para 25W hasta 2000€ para 1kW), pero son una buena opción como cargas de potencia.
Si consigues alguno, lo mejor es montarlo en caja metálica o algún sitio donde puede disipar bien la calor (puede servir una lata llena de aceite mineral como comentabamos en el artículo anterior), e incluso montarle un ventilador al lado. Ten en cuenta que todas las resistencias modifican su valor con la temperatura, por lo que también sería adecuado montar unos conectores para un
wattímetro que mida la potencia que disipa.

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Ranganok Schahzaman

jueves, octubre 31, 2013

La Sra. Boniato para la castañada

La castañada es una fiesta tradicional del norte de España, en Cataluña se celebra a finales de Octubre.

Nos pidieron para esta fiesta que adornásemos un boniato... y esto es lo que ha salido:

La Sra. Boniato
La Sra. Boniato
Los detalles constructivos:
  • Los pies son una pinza de la ropa pintada.
  • La base es un cartón que salía en una caja de quesitos.
  • La boca es de gomaespuma roja pintada con rotulador negro
  • Los ojos son de un muñeco que se rompió (un boli)
  • El pelo es recortado de un bajo de una colcha o una cortina antígua
  • El cuerpo es un boniato.
Como herramientas sólo he necesitado una pistola de cola térmica.

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Ranganok Schahzaman