Mundo electronico - 425 by Versys Ediciones Técnicas, S.L.

Dossier.

Sistemas Embebidos

mundo Nº 425 • ENERO-FEBRERO 11

COMUNICACIONES. Tráfico inalámbrico de datos Gestión del consumo eléctrico (I) DISEÑO. Eliminación del control por microprocesador en excitadores LED Soluciones para mejorar la eficiencia de amplificadores de potencia OPINIÓN. La legislación y el sector electrónico de las pymes

España: 19€ 19 - Extranjero: 27€ 27€ - CETISA EDITORES

Premio Excelencia a la Comunicación 2006 Col.legi d’EnginyersTècnics deTelecomunicacions (COETTC)

EDITORIAL

mundo

Soluciones avanzadas para sensores en red

www.mundo-electronico.com EDITOR ÁREA ELECTRÓNICA: Eugenio Rey [rey@cetisa.com] DIRECTOR: Sergio Lorenzi [lorenzi@cetisa.com] COLABORADOR: Juan José Salgado REDACTORA: Clara Sánchez MAQUETACIÓN: Rafael Cardona [cardona@cetisa.com] PUBLICIDAD Enric Carbó [ecarbo@cetisa.com] Miquel Cabo [mcabo@cetisa.com] Publicidad Internacional Sergio Lorenzi [lorenzi@cetisa.com] Módulos Susana Al Bitar [susana.albitar@tecnipublicaciones.com] Coordinadora Publicidad Isabel Palomar [ipalomar@cicinformacion.com] SUSCRIPCIONES Ingrid Torné e Elisabeth Díez [suscripciones@tecnipublicaciones.com] CONSEJO ASESOR JOSÉ LUIS ADANERO, JOSÉ CABALLERO ARTIGAS, ANDRÉS CAMPOS, ERNESTO CRUSELLES, EDMUNDO FERNÁNDEZ, PERE FITER, JESÚS GARCÍA TOMÁS, FRANCISCO J. HERRERA GÁLVEZ, GABRIEL JUNYENT, EMILIO LERA, FRANCISCO J.LÓPEZ HERRERO, MANUEL LÓPEZ-AMO SAINZ, JOSE MIGUEL LÓPEZ-HIGUERA, EDELMIRO LÓPEZ PÉREZ, CARLES MARTÍN BADELL, SALVADOR MARTÍNEZ, JOSÉ A. MARTÍN-PEREDA, MIGUEL DE OYARZÁBAL, RAMÓN PALLÀS, JUAN JOSÉ PERÉZ, RAFAEL PINDADO, JAVIER DE PRADA, VALENTÍN RODRÍGUEZ, SERGIO RUIZ-MORENO, JOSÉ M.SÁNCHEZ PENA, FRANCISCO SERRA, JOSÉ LUIS TEJERINA, PEDRO VICENTE DEL FRAILE, CARLOS VIVAS, JOSEBA ZUBIA. Edita:

Director General: Antonio Piqué Morató Directora Delegación de Cataluña: María Cruz Álvarez Editora Jefe: Patricia Rial OFICINAS: Administración: Avda Manoteras, 44 - 28050 MADRID Tel 91 297 20 00 - Fax 91 297 21 52 Redacción: Enric Granados, 7 - 08007 BARCELONA Tel 93 243 10 40 - Fax 93 349 23 50 CORRESPONSALES Valencia: J. ESPÍ, [José.Espi@un.es] Dpto. Ingeniería Electrónica. - Escuela Técnica Superior de Ingenieria. - Universitat de Valencia, Campus de Burjassot. C/ Dr. Moliner, 50. - 46100 Burjassot Argentina: ERNESTO FEDERICO TREO [etreo@herrera.unt.edu.ar] NATALIA M. LÓPEZ CELANI [nlopez@gateme.unsj.edu.ar]

os sensores responden en general al concepto de “commodity” al tratarse de dispositivos maduros y de uso muy generalizado, pero ello no es óbice para que el mercado ofrezca continuas innovaciones relacionadas con estos productos. Las redes inalámbricas de sensores constituyen un buen ejemplo que se está imponiendo en numerosas aplicaciones, no tan sólo en el ámbito industrial sino también, tal como se describe en uno de los artículos, para la gestión del consumo eléctrico. Estas redes añaden a la funcionalidad habitual del sensor todas las ventajas que representa su interconexión en cuanto a optimizar la gestión del estado de los diferentes sensores y, en general, aprovechar el ﬂujo de comunicaciones con el ﬁn de realizar tareas como el control de acceso y conexión a la red, gestionar el modo de funcionamiento, realizar medidas en modo automático, calibrar, sincronizar y detectar cortes de tensión. En el artículo aportado desde la Universidad de Valencia (publicado dentro de nuestra sección “Tendencias”) se indica cómo diseñar y desarrollar una red inalámbrica de sensores para la medida de parámetros eléctricos, tomando como referencia la disponibilidad de productos en el mercado. También relacionada con los sensores, una solución propuesta por la compañía National Semiconductor (reseñada en la sección “Actualidad”) permite facilitar y acortar el proceso de desarrollo de diseños basados en sensores. Esta práctica solución se basa, por un lado, en un dispositivo que integra la etapa de entrada de la circuitería conectada entre el sensor y el microcontrolador, y por otro, en una herramienta on-line que, a partir de la selección del sensor, elabora un diseño descargable por el usuario. El resultado es un diseño optimizado desde el punto de vista del ciclo de desarrollo y del número de componentes, que según la propia empresa puede pasar de hasta 25 dispositivos a tan sólo uno. Un excelente ejemplo que muestra las enormes posibilidades que proporciona la integración mixta y el uso de Internet no sólo como un simple medio de comunicación o para realizar pedidos, sino también formando parte de la fase de diseño. La combinación de conocimientos especializados, una potente base de datos y nuevos productos capaces de agilizar el desarrollo abren enormes posibilidades a los fabricantes, con la ventaja añadida de entrar en contacto directo con el usuario/cliente.

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Mundo Electrónico | ENE-FEB 11

sumario

Nº 425 / ENERO-FEBRERO 11

La portada RS COMPONENTS www.rs-components.com

03 Editorial

Soluciones avanzadas para sensores en red

06 Actualidad

La subcontratación electrónica apunta un crecimiento moderado - National Semiconductor agiliza la selección y el diseño de sistemas con sensores - Agilent Technologies introduce en su oferta dos nuevas gamas básicas de osciloscopios

24 Opinión

La legislación y el sector electrónico de las pymes por Gary Nevison

28 Dossier: Sistemas Embebidos

■ Aspectos a considerar para proteger un dispositivo inalámbrico embebido Wi-Fi 802.11 por Timothy Stapko ■ Tarjetas procesadoras de última generación con funciones gráﬁcas avanzadas por Norbert Hauser

34 Tendencias 34

Comunicaciones. ■ Tráﬁco inalámbrico de datos en tecnología médica por Bernd Hantsche y Tobias Mülhäuser Diseño. ■ Eliminación del control por microprocesador en excitadores LED por Michael Day Electrónica de Potencia. ■ Controladores de motores paso a paso bipolares por Günter Richard

Telecomunicaciones. ■ Gestión del consumo eléctrico mediante una red inalámbrica de sensores (I) por E. Lluna, A.E. Navarro, D. Ramírez, S. Casans y J. Sánchez Diseño. ■ Soluciones para mejorar la eﬁciencia de ampliﬁcadores de potencia por Lekun Lin

Diseño. ■ Sensor con el convertidor o convertidor con el sensor por Bonnie C. Baker

56 Productos y servicios

La solución: Analizador portátil de Anritsu para redes móviles

64 Índices y avance Mundo Electrónico | ENE-FEB 11

actualidad 6

MERCADO

Las femtocélulas al alza gracias al despliegue de nuevas redes

China concentra la expansión del negocio

La subcontratación electrónica apunta un crecimiento moderado

■ Según un informe de la consultora IT&M, el mercado de las femtocélulas se ajustará al alza a lo largo de 2011 gracias a la entrada de grandes fabricantes como Broadcom, así como por el despliegue de las redes anunciado por seis operadores. Broadcom terminó el año con la adquisición de la firma israelí Percello, especializada en femtocélulas. Al mismo tiempo, Vodafone Australia, Chunghwa Telecom, Taiwan Mobile, Far EasTone (tres operadores taiwaneses), el turco Avea y el operador Du de Oriente Medio han anunciado el despliegue de sus redes de femtocélulas durante 2011, operadores que se añaden a Verizon Wireless y MoldTelecom que ya están ofreciendo sus servicios. Con estas informaciones, la previsión de mercado para los próximos años se ha incrementado considerablemente y, de confirmarse, se espera la instalación de más de 49 puntos de acceso femtocélula antes de 2014, lo que significaría que más de 114 millones de usuarios tendrían acceso a este tipo de redes. Dentro de esta cifra, la mitad correspondería a la instalación en el último año considerado. El interés por parte de los operadores es muy grande, prueba de ello es que la asociación Femto Forum cuenta ya con 72 proveedores y 58 operadores móviles asociados.

■ Tras un año en el que la subcontratación para la producción de componentes electrónicos aumentó más de un 33%, para 2011 iSuppli IHS prevé que esta expansión se ralentice debido a un moderado ascenso de las ventas del 8,5%. La subcontratación en el sector, entendida como los servicios de fabricación (EMS) y la fabricación de diseño originales (ODM), alcanzará un valor total de 376.700 millones de dólares a finales del presente ejercicio; un crecimiento que no alcanzará el 10% ya que durante el pasado año ésta alcanzó los 350.000 millones de dólares. De acuerdo con las previsiones de la empresa, durante los próximos cuatro años se mantendrá un crecimiento anual de entre el 9% y el 7%, hasta alcanzar un volumen de negocio de 472.000 millones de dólares a finales de 2014. Durante el presente año, el negocio de la subcontratación lidiará con los reducidos márgenes de ganancia de determinados productos orientados al consumidor, en gran parte por la intensificación en la competencia de nuevos negocios. Al respecto, Thomas Dinges, analista principal para la subcontratación del sector electrónico de IHS, ha advertido que las empresas dedicadas exclusivamente a EMS y ODM sufrirán más, mientras que a otras con

La demanda de RFID sigue en aumento

El CAD crece más de un 11%

■ La consultora ABI Research ha señalado que el mercado de RFID seguirá su comportamiento positivo durante este ejercicio para alcanzar los 4.600 millones de dólares incluyendo hardware, software y servicios, que se podría elevar a los 5.500 millones de dólares si se tiene en cuenta el mercado de inmovilizadores para automoción. Con un incremento del 16%, el mercado seguirá su tendencia positiva según ABI Research el año que viene hasta lograr unas ventas de 5.300 millones de dólares en el 2011, 6.300 millones incluyendo el segmento de inmovilizadores para automoción, lo que supondrá un incremento interanual del 13%. En todo caso, el mercado RFID sigue siendo muy vertical y con especial incidencia en salud, transporte y logística, además de automoción.

■ El mercado del CAD (diseño asistido por ordenador) tradicionalmente mimetiza las tendencias de la demanda de semiconductores con un año de retraso. De esta manera, era de esperar que durante el 2010 las cifras de negocio del CAD aumentaran; y así ha sido. En el tercer trimestre del pasado año, de acuerdo con las cifras presentadas por el consorcio EDA, el volumen de negocio aumentó un 11,9% respecto al mismo periodo del 2009, y un 6,9% en referencia al trimestre anterior; con lo que el valor total del mercado ha alcanzado los 1.307 millones de dólares. En cuanto a áreas de negocio, la propiedad intelectual (298,5 millones), las herramientas en general (512,8 millones) y las herramientas de veriﬁcación y de diseño físico (291,6 millones) son las que más han visto crecer su factu-

ENE-FEB 11 | Mundo Electrónico

una cartera de mercado más diversiﬁcada les irá mucho mejor. CHINA APORTA EL GRUESO DE LA EXPANSIÓN Por otra parte, el informe de iSuppli advierte que el 75% del crecimiento en el sector ha sido generado por China. No en vano, se espera que en el futuro sea el motor del sector. Hon Hai Precision, líder mundial en subcontratación electrónica, ya informó de un crecimiento del 60% durante los nueve primeros meses de 2010 con respecto al mismo periodo del año anterior. El principal problema al que se enfrenta el sector es el estrechamiento de los márgenes de beneﬁcio. Durante el presente año se registró un encarecimiento de los materiales así como de la mano de obra, especialmente en las principales plantas de China.

ración. Y es que, su variación con respecto al mismo periodo de 2009 fue del 24%, 13,9% y 11, 8% respectivamente. En el vértice opuesto ﬁguran las ventas de herramientas para el diseño de placas de circuito impreso, que se contraen un 5,4%. ASIA SE ACERCA A EE.UU. Desde un punto de vista geográﬁco, Asia encabeza el crecimiento de ventas de herramientas CAD; y es que durante este tercer trimestre aumentó un 34,6%, convirtiéndose de esta forma en el segundo mercado mundial. Con un crecimiento más modesto, pero aún superior al 9,9% de Europa se sitúa Norteamérica, que con un 12,9% se mantiene como el mayor mercado mundial al alcanzar un volumen de negocios de 577,2 millones de dólares.

actualidad

Mercado

El mercado mundial de CI aumentó por encima del 32,5% en 2010 ■ Según los datos presentados por iSuppli, durante el ejercicio anterior las ventas de semiconductores alcanzaron los 304.000 millones de dólares, lo que supone un incremento de más del 30% respecto a 2009. Este aumento, de 74.500 millones de dólares entre años, supone el récord en cuanto al crecimiento en cantidad de dólares, no así la variación representada en tanto por ciento, ya que en 2001 ésta llegó al 36,7%. Según el mismo estudio de iSuppli, ﬁrma perteneciente al grupo IHS, este aumento se ha visto propiciado en gran medida al auge en las ventas de memorias DRAM y NAND, con crecimientos del 80% y 40% respectivamente. Dale Ford, vicepresidente de estudios de mercado de iSuppli, ha explicado que se preveía un buen año de recuperación durante el 2010, pero el ejercicio ha superado todas las expectativas. No en vano, para Dale, el impulso en el mercado de semiconductores ha sido catalizado por la renovación de equipos de consumo, como ordenadores, televisiones y teléfonos móviles, y el aumento proporcional de componentes que componen estos equipos; sin embargo, el crecimiento de los semiconductores fue tres veces superior que el de equipos electrónicos.

La energía fotovoltaica de concentración, lista para el despegue ■ La Asociación de la Industria Fotovoltaica Europea (EPIA) considera que durante el año 2010 la tecnología fotovoltaica de concentración (CPV) comenzará a desplegarse de forma generalizada. No en vano, durante el presente ejercicio se desplegarán instalaciones CPV con una capacidad de 20 MW. Aunque esta cifra es pequeña en comparación con los 15 GW de la energía fotovoltaica, en 2015 se prevén, según diferentes analistas, capacidades de 500 MW a 1 GW. Basados en células solares multiunión de alta eﬁciencia, la tecnología CPV es, a vista de algunos inversores, demasiado cara en lugares secos y soleados. En cualquier caso, esta tecnología es capaz de alcanzar eﬁciencias del 25% y en 2012 alcanzarán un 30%. ENE-FEB 11 | Mundo Electrónico

3D no cumple las expectativas

El año de la consolidación de los televisores con pantalla LED ■ Hasta las dos terceras partes es la proporción de pantallas LCD de gran tamaño -10 o más pulgadas- que incorporarán retroalimentación por LED durante el presente año. Así lo ha expresado iSuppli IHS en su último informe sobre el mercado de televisores. Concretamente, el 67% de las pantallas usarán LED, mientras que durante el año pasado este porcentaje fue del 44%. En cuanto a las unidades vendidas, durante el presente ejercicio se alcanzarán las 495 millones, un 74,9% más de las 283 millones de pantallas LED suministradas en 2010. Un sector en el que esta tecnología está totalmente consolidada es el de los ordenadores portátiles y para redes, para los cuales se alcanzará una cuota del 100% ya en 2011. Por el contrario, en los televisores, la penetración no llegará a la mitad. De seguir la previsión de iSuppli, que estima un aumento medio anual de 117,8 millones de unidades al año, la cantidad de pantallas LED que se venderán durante el 2014 será de 843,6 millones.

LAS 3D NO CUBREN EXPECTATIVAS Aparte de la tecnología LED, el año 2011 presenta otra tendencia de mercado que involucra a las pantallas LCD: el 3D. Y es que los televisores con imagen tridimensional no alcanzaron durante el año anterior las expectativas, debido en gran medida a los altos precios de las pantallas y de sus complementos. Para 2011 se están estudiando vías de abaratamiento de costes, que pasan por la eliminación de las gafas del sistema actual, con un precio de 100 dólares, por las tradicionales de películas polarizadas, que no alcanzarían los 10 dólares. Pese a ser más barata, esta tecnología tiene menos interferencias y puede llegar a ser más brillante. Además, es compatible con frecuencias más bajas como los 60 Hz. En cambio la nitidez de las imágenes es sensiblemente peor y su campo de visión vertical es más reducido.

China restringe la exportación de tierras raras ■ El gobierno chino ha impuesto una disminución de las exportaciones de materiales de tierras raras, cuyos compuestos se utilizan en grandes cantidades en numerosas aplicaciones electrónicas y en muchos sectores. China suministra actualmente la inmensa mayoría de las tierras raras, y en concreto los 17 metales más utilizados en la industria electrónica. La reducción de las exportaciones del 72% en 2010 y una previsión de un recorte adicional del 30% en 2011 han provocado el encarecimiento de las tierras raras del orden del 700%, lo que ha provocado que EE.UU. cambie su legislación para la producción de estos materiales que tenía restringidos. ABARATAMIENTO Y DEPENDENCIA China está utilizando los materiales raros para mantener el liderazgo en la fabricación de electrónica en función de sus empresas y de acuer-

dos con empresas locales para la fabricación de dispositivos. Desde 1980 la producción de tierras raras se ha venido concentrando en China debido a sus bajos costes de producción; esto genera una dependencia que puede perjudicar la economía de los países desarrollados, por lo que se están buscando nuevas alternativas, empresas norteamericanas y australianas empiezan a incrementar su producción para poder hacer frente al incremento de la demanda y a las restricciones impuestas desde China. Las tierras raras son materiales fundamentales en las nuevas tecnologías de bajo consumo, así como en televisores planos o motores. En general, las restricciones medioambientales en los países desarrollados han dado más importancia a estos materiales, por lo que el mercado electrónico depende todavía más de las decisiones del gobierno chino al respecto.

actualidad

Tecnología

Soluciones y herramientas de diseño on-line

National Semiconductor agiliza la selección y el diseño de sistemas con sensores mA y trabaja a temperaturas de -40 a +125°C, por lo que resulta especialmente adecuada para aplicaciones basadas en transductores de 420 mA.

Sergio Lorenzi

■ El diseño de sistemas basados en sensores se verá optimizado gracias al nuevo conjunto de soluciones que propone National Semiconductor: los circuitos integrados LMP90100 y LMP91000, la herramienta de diseño on-line WEBENCH Sensor AFE Designer y la plataforma de desarrollo formada por un sistema de evaluación y software de diseño. El citado circuito se ubicaría entre el propio sensor y el microcontrolador. Los sectores a los que se destina son tan diversos como las innumerables aplicaciones de los sensores, principalmente en la industria. El objetivo de la compañía es acortar el ciclo de diseño, que actualmente es de semanas e incluso meses, a tan sólo unos minutos. “Los diseños de sistemas basados en sensores requieren mucho tiempo y su desarrollo es complicado porque se necesita un diseño óptimo para cada sistema; ahora podemos ayudarles a llegar antes al mercado”, según Anita Ganti, Directora de la Unidad de Negocio de Sistemas de Precisión de National (en la foto). Esta propuesta es compatible con una amplia variedad de tipos de sensores suministrados por los principales fabricantes, si bien el cliente puede añadir otros. Según National, una aplicación típi-

ca que actualmente puede necesitar varias placas y hasta 25 componentes se ve simpliﬁcada hasta un solo CI. El LMP90100 integra funciones exclusivas que hasta ahora no incor-

OPCIONES DE DESARROLLO Dejando de lado las prestaciones del circuito, resulta muy práctico el enfoque de National por lo que respecta al desarrollo de la solución. Así, el usuario puede escoger un método on-line mediante WEBENCH Sensor AFE Designer, perteneciente a la conocida gama de herramientas WEBENCH, para que el ingeniero seleccione un sensor, diseñe y configure la solución, y descargue los datos de configuración en la AFE (analog front-end o etapa de entrada analógica) para el sensor. La herramienta ofrece una estimación de las prestaciones antes de guardar la configuración. Por lo que respecta al hardware de

poraba ninguna otra solución en el mercado: calibración continua, diagnóstico del sensor, entrada flotante con detección de sobrecarga, enrutamiento flexible con multiplexado de entrada y tiempo de establecimiento en un solo ciclo. Integra un multiplexor flexible, un amplificador de ganancia programable entre 1x y 128x, así como un convertidor A/D sigma delta de 24 bit multicanal de bajo consumo. El LMP90100 consume por término medio una corriente inferior a 0,7

desarrollo, National suministra una tarjeta de evaluación con el CI y una tarjeta para captura de datos conectable al PC mediante USB. El software de diseño es idéntico al de WEBENCH, y ofrece asimismo la posibilidad de generar análisis mediante histogramas o de trabajar en modo osciloscopio. National Semiconductor tiene previsto ampliar la oferta de productos para sensores a lo largo de 2011 y entrar de lleno en mercados como la medicina.

LMP91000 para detección de gases tóxicos Con el fin de inaugurar su oferta de circuitos para sensores, National propone asimismo el LMP91000, una solución totalmente configurable y de bajo consumo para ruta de señal entre el sensor y el convertidor A/D, y especialmente adaptado a la detección de gases tóxicos. El circuito, un potenciostato totalmente configurable y de bajo consumo, resulta apropiado para aplicaciones de detección de gases al generar una corriente proporcional a la concentración de gas. La tensión de salida es proporcional a la corriente de la célula gracias a su amplificador de transimpedancia integrado, cuya ganancia es programable por el usuario por medio de un interface compatible I2C. Su sensibilidad es de 0,5 a 9,5 nA/ppm y trabaja con tensiones de 2,7 a 5,5 V. Entre los gases que puede detectar se encuentran el monóxido de carbono, metano, hidrógeno, dióxido de azufre, óxido nítrico y ozono, entre muchos otros. ENE-FEB 11 | Mundo Electrónico

Nace el grupo IEEE-1905.1

En busca del estándar para redes domésticas ■ Varias compañías han mostrado su intención en lograr un estándar que unifique la conectividad inalámbrica y cableada en las redes domésticas; y para lograrlo se ha constituido el grupo IEEE-1905.1 que tiene como principales impulsores a Atheros, Broadcom, Cisco Systems, Intel, Marvel y Toshiba, entre otros. La idea es tener preparado el nuevo estándar en el año 2012 definiendo una capa física de conexión que cubra WiFi, comunicación por línea eléctrica, cable coaxial y Ethernet. En la actualidad las conexiones domésticas se realizan mediante distintos soportes dependiendo de su uso y, algunos fabricantes como Atheros o Broadcom han empezado a ofrecer productos híbridos que permitan interaccionar entre plataformas con diferente sistema de conexión. El esfuerzo del IEEE se está centrando especialmente en cubrir WiFi, Ethernet y la conexión coaxial multimedia (MoCA), así como las dos tecnologías existentes para las comunicaciones sobre la red eléctrica, que deberían unificar también las diferentes alternativas existentes en Europa y EE.UU. La idea es facilitar las interconexiones entre los diferentes sistemas de comunicaciones de forma que sea más sencilla la instalación y configuración de redes por parte de los usuarios y, en la medida de lo posible, que todo sea del tipo ‘conectar y listo’. Además, la interconexión se podría emplear más adelante a otro tipo de redes, como ZigBee y ZWave, reduciendo la gran fragmentación existente en las redes domésticas inalámbricas.

Atmel desarrolla CI para pantallas táctiles de 15” ■ Atmel ha iniciado el suministro de circuitos mXT1386 y mXT616 con tecnología maXTouch y destinados a pantallas con tecnología táctil de hasta 15 pulgadas. Estos modelos se destinan a todo tipo de aplicaciones, sobre todo tabletPC, reproductores de libros, dispositivos de Internet móvil (MID), ordenadores portátiles, así como aplicaciones en el mercado industrial. La principal característica de los nuevos modelos es que logran reducir el consumo de corriente, al mismo tiempo que incluyen un rápido tiempo de respuesta y un elevado nivel de señal/ruido que le permite detectar cualquier tipo de señal que llega a la pantalla, incluso utilizándose con guantes en las manos. Además, incluyen funciones como rechazo a toques indeseados, como la presión de la palma, al mismo tiempo que soporta gestos avanzados con mayor precisión, linealidad y repetitividad. El mercado de pantallas táctiles tiene un gran potencial de crecimiento y, por tanto, los controladores de pantallas táctiles también, según la mayoría de los estudios de mercado realizados hasta la fecha. La próxima generación de dispositivos portátiles será en su gran mayoría táctil. La tecnología maXTouch de Atmel también incluye controladores de software para numerosos sistemas operativos, entre ellos Android, Linux, Windows y webOS. Estos dispositivos también son compatibles con dispositivos de 7 y 10 pulgadas. Mundo Electrónico | ENE-FEB 11

actualidad

Tecnología

Se comercializarán a través de distribuidores

Agilent Technologies introduce en su oferta dos nuevas gamas básicas de osciloscopios S. Lorenzi

■ Agilent Technologies acaba de añadir a amplio catálogo de instrumentos de medida dos nuevas gamas de osciloscopios de nivel básico denominadas InﬁniiVision X 2000 y 3000. Estos osciloscopios de señal mixta y almacenamiento digital, cuyas prestaciones son similares a los de la serie 7000 de la propia compañía, tienen un precio inicial, dependiendo del modelo y de las opciones, cercano a los 1.000 euros. Su comercialización ha sido asignada por Agilent a sus distribuidores Ayscom, RS y Farnell. Los equipos de las series X 2000 y 3000 ofrecen anchos de banda de 70 a 200 MHz (X 2000) y 100 a 500 MHz (X 3000) junto con una velocidad de actualización de hasta 1 millón de formas de onda por segundo para ofrecer señales poco frecuentes. Una de sus características más destacables es que incorpora opcionalmente un generador de funciones (X 2000), así como funciones de análisis lógico y de protocolos serie acelerado por hardware (X 3000). El núcleo de cada instrumento es un CI de aplicación especíﬁca (ASIC) de 90 nm de arquitectura MegaZoom IV que permite ofrecer esta funcionalidad tan completa. La pantalla es en todos los modelos una WVGA de 8,5 pulgadas, el peso es de 4 kg y sus dimensiones son de 38x15 cm.

Generador de ruido arbitrario para I+D El 81160A de Agilent Technologies es el nuevo generador de ruido arbitrario de esta compañía, destinado a ingenieros de I+D para efectuar pruebas de dispositivos analógicos y de señal mixta con elevados valores de velocidad y ancho de banda. Sus principales características son la capacidad para generación de pulsos de 330 MHz y funciones/formas de onda arbitrarias de 500 MHz con una velocidad de muestreo de 2,5 GS/s y una resolución vertical de 14 bit. También permite seleccionar factores de cresta para ruido blanco gaussiano con el ﬁn de que el usuario sea capaz de determinar el grado de distorsión que debe aplicarse al dispositivo para la conformidad a estándares de bus serie. Gracias a la posibilidad de introducir cambios en el parámetro temporal sin parpadeos (glitches) es posible cambiar la frecuencia sin que se produzcan interrupciones, de manera que el funcionamiento es continuo sin necesidad de reiniciar ni restablecer el dispositivo. Finalmente, los patrones de bits arbitrarios muestran la carga capacitiva de los canales mediante ajustes de patrón.

EQUIPOS ACTUALIZABLES También es importante subrayar que estos nuevos equipos de Agilent se pueden actualizar, incluyendo el ancho de banda, de manera que el usuario puede adaptar el nivel de prestaciones según sus necesidades. Asimismo una serie de paquetes de software de medida propuestos de forma opcional proporciona memoria segmentada para análisis de pulsos láser, ráfagas de radar y paquetes serie; pruebas de máscaras aceleradas por hardware para realizar rápidamente análisis pasa/falla mediante formas de onda conocidas y correctas; y disparo y decodiﬁcación serie acelerados por hardware para I2C, SPI, CAN, LIN, I2S, RS-232 y UART. ENE-FEB 11 | Mundo Electrónico

Aprobadas por el Parlamento Europeo

Nuevas modificaciones para la gestión de los residuos en la UE ■ El Parlamento Europeo exige que los Estados miembros recojan, en un plazo máximo de 5 años, un mínimo del 85% de los residuos generados en su territorio. Según el texto aprobado, los países de la UE deberán recoger, en 2012, al menos 4 kg de residuos por persona o, en el caso de que la cantidad sea mayor, el peso de los residuos recogidos en 2010. La Eurocámara propone el reciclaje como medida de recuperación de materiales reutilizables. También recomienda unos objetivos de reciclaje del 50% al 75% para el año 2016, dependiendo de la categoría del producto y exige que se prepare el 5% de residuos para la reutilización. Las excepciones a la nueva normativa serían instalaciones fijas de gran envergadura, medios de transporte, vehículos y material militar. Los diputados también proponen excluir los módulos fotovoltaicos utilizados en los paneles solares ya que éstos deben ser tratados por profesionales. En cuanto a la carga administrativa de las empresas, el Parlamento propone aliviarla unificando los sistemas de registro e información y evitar la doble imposición de tasas y reducir el número de categorías de productos para simplificar los trámites. La Eurocámara insiste en que los consumidores deben ser responsables de llevar a centros de recogida los aparatos que hayan llegado al final de su vida útil. Estas modificaciones actualizarán una directiva vigente desde 2003. El Consejo tendrá que revisar la posición de la Eurocámara y el proceso continuará en segunda lectura.

Pantallas táctiles más eﬁcientes con tecnología monocapa ■ La tecnología más avanzada que ha presentado IDT se denomina Puretouch y simpliﬁca la fabricación de pantallas táctiles además de mejorar la transmitancia de luz. La tecnología de pantalla capacitiva multitáctil monocapa se ajusta a tamaños de pantalla de hasta cinco pulgadas y permite eliminar los fenómenos ‘fantasma’ comunes en las soluciones táctiles capacitivas multicapa. Esta tecnología táctil monocapa elimina capas ITO (Indium Tin Oxide) que utilizan otras tecnologías con lo que se mejora la transmitancia de la luz, además de reducir la complejidad de la fabricación y los costes totales de las pantallas táctiles sin reducir las prestaciones y funcionalidad de la pantalla para detectar gestos de varios dedos. Las tecnologías tradicionales requieren hasta tres capas conductivas capacitivas, tres capas que se reducen a una única capa con la nueva tecnología de IDT. Además, mantiene las funcionalidades complejas como el reconocimiento de dos toques de dedos simultáneos y eliminando el efecto conocido como ‘fantasma’ muy habitual en las soluciones capacitivas multicapas y que provoca una coordinación ambigua en la posición de los dedos sobre la pantalla. Mundo Electrónico | ENE-FEB 11

actualidad

Tecnología

AMS anuncia bloques EEPROM de alta disponibilidad ■ AustriaMicroSystems ha ampliado su catálogo de memorias no volátiles de 0,35 micras con un conjunto de bloques IP de memorias EEPROM que incluye 14 dispositivos no volátiles con bloques de 20x8 y 64x8 bit y memorias con una capacidad de 12,5Kx32 bit. La ﬁabilidad de estos dispositivos permite su adaptación al segmento del automóvil y a entornos agresivos en general. Por otro lado, las nuevas memorias permiten ampliar su margen de temperatura operativa hasta 170ºC gracias a una tecnología NVM basada en PMOS altamente probada. Además, la tecnología NVM patentada por el mismo fabricante también es altamente resistente a la luz del día y a la radiación ultravioleta. Optimizadas para aplicaciones de baja tensión y bajo consumo, tienen una vida media de 1 millón de ciclos de lectura/escritura a 25ºC y un mínimo de 100.000 ciclos a temperatura de 125ºC. La retención de datos se ha asegurado durante 20 años como mínimo a 125ºC trabajando con tensiones de alimentación de 1,2 a 3,6 V.

Conectores eléctricos para vehículos híbridos ■ FCT Electronic es una empresa alemana especializada en fabricación de dispositivos para automoción que ha presentado el nuevo conector eMobility, diseñado y comprobado en Israel dentro de una arquitectura de red de vehículos eléctrico. Este nuevo conector se adapta especialmente a las necesidades de los vehículos híbridos y eléctricos de última generación. Los conectores eMobility cumplen los requisitos del estándar IEC62196-2, que determina las especiﬁcaciones mecánicas y eléctricas; además, la nueva familia de conectores también se ha ajustado para conformidad a IEC-603091:199+A:2005 para un conector de carga de 16 A. Entre las características de este conector destaca su funcionamiento trifásico para 230, 400 y 500 VCA y corrientes de hasta 70 A, con un montaje y desmontaje en modo de secuencia segura, conexión de corte de seguridad, resistente al agua superior a IP44 y un margen de temperatura operativo entre -30 y +70ºC. ENE-FEB 11 | Mundo Electrónico

Para la estación base y el entorno cercano

Analizador de intermodulación pasiva de Anritsu ■ El MW8219A PIM Master se anuncia como primera solución del mercado para test de campo que puede localizar la fuente de intermodulación pasiva (passive intermodulation, PIM), tanto si se encuentra en la estación base o en el entorno cercano. El MW8219A, que cubre los márgenes de frecuencia celular PCS y AWS, ofrece al personal de campo un sistema de test que puede contribuir a optimizar las prestaciones de la red así como a localizar averías de PIM antes de que la distorsión de la intermodulación afecte negativamente a la transmisión de señal. PIM Master se ha diseñado para que funcione con los analizadores portátiles S332E/S362E Site Master, MS2712E/MS2713E Spectrum Master y MT8212E/MT8213E Cell Master de Anritsu, así como con los analizadores portátiles MT8221B/MT8222A/ MT8222B BTS Master. El personal de

campo puede utilizar el PIM Master para generar los tonos de alta potencia en la banda de transmisión de una estación base y destinar los analizadores portátiles únicamente a la medida de los productos de intermodulación de 3er, 5º o 7º orden en la banda del receptor que circula por el mismo cable. Mediante la opción GPS disponible en todos los analizadores también se puede registrar la localización de la medida. Una función exclusiva del MW8219A es su prueba a 40 W, frente a los métodos alternativos que sólo miden a 20 W. La utilización del doble de potencia permite que el PIM Master localice averías intermitentes provocadas por la corrosión, la carga por el elevado tráﬁco o las cambiantes condiciones meteorológicas. También permite que los usuarios localicen averías en un sistema de antenas multiportadoras o descubrir la generación de arcos microscópicos en conectores.

Las firmas electrónicas del ETSI, aprobadas por la UE ■ Con la referencia 2010/425/EU la UE ha certificado la aprobación de la regulación de seguridad electrónica tal como la había publicado el ETSI que estaba en concordancia con la Directiva Europea 1999/93/EC, en el cuadro marco de la firma electrónica. Esta aprobación significa, en la práctica, que se aporta seguridad a las firmas electrónicas dentro de todos los países miembros de la UE. La nueva directiva ha sido el resultado de diferentes pruebas realizadas por el ETSI y enviadas a los organismos pertinentes de la UE. Las pruebas se realizaron durante el año 2009 y ahora se han visto refrendadas por la Administración tanto en lo referente a su seguridad como a su interoperatividad. La interoperatividad de las diferentes

firmas electrónicas ha implicado algún cambio menor en la directiva anterior (2009/767/EC) que ha exigido una unificación tecnológica. La interoperatividad se puede asegurar mediante el TSL Conformance Checker, que permite comprobar las diferentes firmas electrónicas y su conformidad con las especificaciones técnicas. La ETSI ha mejorado diferentes pruebas seguras para trabajar y certificar la interoperatividad entre tecnologías de firma electrónica como XAdES (XML AdES (XML Advanced Electronic Signatures) y CAdES (Cryptographic Message Syntax Advanced Electronic Signatures). El portal de pruebas que se ha creado puede adaptarse a diferentes tecnologías, empezando por XAdES y CAdES, y ampliándose ahora a TSL.

A partir del calor y la luz

Fujitsu crea un generador portátil de energía

■ Fujitsu Laboratories ha desarrollado un nuevo dispositivo híbrido para captar energía y generar electricidad a partir del calor y de la luz. El dispositivo puede manejar la energía procedente de dos fuentes independientes, algo que hasta ahora sólo era posible con dos dispositivos individuales. Se ha fabricado con materiales orgánicos de bajo coste y puede ser una alternativa a la generación de energía portátil. El dispositivo puede trabajar tanto en modo fotovoltaico como termoeléctrico cambiando los circuitos conectados a los semiconductores tipos P y N. La elevada eficiencia le proporciona una generación de energía incluso en el interior de edificios. El dispositivo se adaptaría perfectamente a aplicaciones médicas que requieran alimentar sensores para monitorizar temperatura, presión sanguínea, latidos etc., sin baterías o conexiones eléctricas. Si el calor o la luz no fuesen suficientes para alimentar los sensores, la tecnología de Fujitsu permite alimentarlos con ambas fuentes, aumentando la capacidad de combinar la generación de energía entre ambas fuentes. Las aplicaciones potenciales no se limitan a las médicas, la medida en zonas remotas sin conexiones a las redes eléctricas pueden ser también muy amplias. El prototipo se ha fabricado sobre un material flexible y Fujitsu piensa que podría encontrarse en el mercado en 2015.

Obleas de GaN de 6” ■ Las obleas de nitruro de galio (GaN) siempre han tenido como inconveniente sus pequeñas dimensiones, que limitan el tipo de circuitos basados en ellas. Ahora Sumitomo Electric ha anunciado el desarrollo de las primeras obleas de GaN con unas dimensiones de 6 pulgadas de diámetro especialmente diseñadas para la fabricación de LED blancos. Los LED blancos se realiza provocando el crecimiento de sustratos de zaﬁro de 2 a 4 pulgadas. Como alternativa al zaﬁro, Sumitomo ha empezado la producción de sustratos de GaN de 2 pulgadas de diámetro para estos LED blancos. El GaN permite una mejor dispersión térmica y tiene mejores propiedades eléctricas y además, según la empresa japonesa, podría utilizarse en los dispositivos de más potencia puesto que tiene una buena respuesta técnica. Sumitomo también tiene en producción sustratos de 2 pulgadas de diámetro para láseres azul-violeta que se aplicarán en reproductores Blu-Ray. Mundo Electrónico | ENE-FEB 11

actualidad

Tecnología

Gama WaveRunner 6 Zi

Osciloscopios con pantalla táctil de LeCroy entre 400 MHz y 4 GHz ■ La línea de osciloscopios WaveRunner 6 Zi (cuyo representante es Adler Instrumentos) ofrece capacidad de ajuste de offset y retardo de la base de tiempos para señal y zoom en el eje vertical y horizontal. Con una profundidad de memoria hasta los 128 Mpuntos y una frecuencia de muestreo de hasta 40 GS/s, puede trabajar a frecuencias de 400 MHz a 4 GHz. Además, LeCroy ha incorporado a la gama WaveRunner 6 Zi una pantalla basculante que permite la visualización de las señales tanto verticalmente como horizontalmente para obtener más detalle y optimizar el análisis. El amplio conjunto de herramientas cubre los requisitos para validar un nuevo diseño, depurar errores y caracterizar un sistema embebido. La pantalla de alta resolución WXGA de 12,1 pulgadas se ha diseñado para proporcionar gran variedad de señales donde se necesiten realizar grandes registros, realizar zoom o búsquedas. La rotación de la pantalla hasta los 90° permite optimizar la visualización de señales digitales, seguimientos de ﬂuctuación (jitter), diagramas de ojo y análisis en el dominio de la frecuencia.

LeCroy apuesta por USB 3.0 LeCroy ha firmado un acuerdo de cooperación con la firma Evatronix para el desarrollo y comercialización de la tecnología SuperSpeed USB 3.0. La cooperación permitirá acelerar el tiempo de comprobación de la homologación de las capas física y los protocolos de los nuevos dispositivos de comunicaciones según el estándar USB 3.0. El Test Suite USB 3.0 incluye al osciloscopio digital SDA 813Zi-A destinado a la medida de verificación de transmisión de capa física, así como la homologación y depuración tanto del receptor de protocolo como de la comprobación de tolerancia de transmisión. También se incluye el PeRT3 para la comprobación de recepción, el analizador de integridad de red Sparq para la caracterización de parámetros S y la medida TDR y finalmente también está disponible la plataforma de análisis de protocolo USB 3.0 conocido como sistema de verificación Voyager. Evatronix, por su parte, incluye el USB Design-In que es un conjunto completo de productos para realizar una conexión USB. Ello permite a los diseñadores la elección de controladores simples de forma que el diseño se hace mucho más sencillo. Todos los productos Evatronix se suministran con soporte software y programas de interoperatividad PHY.

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La imagen en pantalla se ajusta automáticamente al girarla. PROCESADOR DE DOBLE NÚCLEO Esta arquitectura utiliza segmentos de la forma de onda con longitudes variables para mejorar la eficiencia de la memoria cache de la CPU. La arquitectura se complementa con un procesador Intel Dual Core, buses de datos de alta velocidad, sistema operativo Windows 7 de 64 bit y hasta 4 GB de RAM. El paquete JITKIT facilita el análisis del comportamiento del sistema en cuanto al jitter en las señales de reloj y datos, incluyendo período, semiperíodo, ciclo-ciclo, desfase temporal, amplitud, tiempos de subida y una gran variedad de medidas típicas de jitter. Una combinación de gran ancho de banda junto a diez disparos diferentes SMART, disparos en cascada de hasta cuatro etapas, disparos sobre medidas, y la función ‘Triggerscan’ son todas estándar, y permiten aislar el problema rápidamente. El disparo sobre medidas ofrece una opción muy potente para cualificar eventos de disparo basado en una medida cualificada con gran resolución. Un disparo serie de alta velocidad per-

mite disparar en patrones serie hasta 3 Gbps de hasta 80 bit de longitud. También están disponibles un abanico completo de disparos serie (I2C, SPI,UART, RS-232, Audio (I2S, LJ, RJ, TDM), CAN, LIN, FlexRay, MIL-STD-1553, SATA, PCIe, 8b/10b, USB2 y muchos otros). LeCroy integra programas de terceros directamente en el motor de procesado del osciloscopio permitiendo utilizar C/C++, Matlab, Excel, Jscript (Java), y Visual Basic para crear sus propias funciones matemáticas avanzadas, parámetros de medida u otros algoritmos de control. Además, en el modo ‘Historia’ permite retroceder en el tiempo para aislar esas anomalías, medir parámetros o utilizar cursores, y encontrar rápidamente la fuente del problema. El modo ‘Historia’ está almacenando continuamente formas de onda, por lo que no es necesaria ninguna acción por parte del usuario para guardar las trazas, únicamente ejecutar el visualizador. Además de las herramientas de propósito general para el análisis de la forma de onda, también están disponibles soluciones especíﬁcas para aplicaciones de datos serie de alta velocidad, diseños embebidos, diseños digitales y automoción.

Familia MAX V

Altera añade a su oferta CPLD de bajo consumo ■ Como incorporación a su oferta de CPLD (PLD complejos) más conocidos, Altera ha anunciado la disponibilidad de la familia de dispositivos MAX V. La familia MAX V consume la mitad que los CPLD de sus competidores pero mantiene las características de activación instantánea, monochip y no volátil de la serie MAX original. Con una densidad de 40 a 2.210 elementos lógicos (logic elements, LE), los nuevos CPLD MAX V ofrecen un bajo consumo y elevadas prestaciones, por lo que resultan indicados para diseños de aplicación general y portátiles en una amplia variedad de segmentos del mercado. Los CPLD MAX V consumen la mitad que otros CPLD de densidad equivalente en el mercado. Otras ventajas que destaca el fabricante son la vida prolongada de la batería con su consumo en régimen estático a partir de sólo 45 µW. Además, los CPLD MAX V ayudan a los diseñadores a cumplir sus objetivos de costes al ofrecer más E/S y lógica por huella al mismo precio que los CPLD de sus competidores. Todos los miembros de la familia MAX V se suministran en toda una variedad de encapsulados de bajo coste y sin halógenos (EQFP, TQFP y MBGA) que cumplen los requisitos medioambientales. Entre las principales aplicaciones de la familia MAX V se encuentran la ampliación de E/S, realizando la decodificación de E/S, que incrementa la capacidad de E/S disponibles de otro dispositivo estándar con eficiencia; conexión de interface que convierte los protocolos de bus y las tensiones entre dispositivos; gestión de potencia que gestiona la secuencia de conexión a alimentación y la monitorización de otros dispositivos en la placa; configuración e inicialización que controla la configuración e inicialización de otros dispositivos en la placa; y control analógico que controla dispositivos analógicos estándar (luz, sonido o movimiento) digitalmente por medio de un modulador de anchura de impulso (pulse-width modulator, PWM) sin necesidad de un convertidor A/D.

Llegan los procesadores de 64 bit de ARM ■ ARM Holdings tiene la intención de presentar en breve sus procesadores con soporte para 64 bit. Esta noticia ha representado una sorpresa puesto que es una novedad en la tendencia de ARM; además, consideran la posibilidad de ofrecer dispositivos multinúcleo del mismo modo. La idea de ARM es hacer frente de la forma más rápida posible a su principal competidor, Intel, dentro de las aplicaciones domésticas de más alta gama. El último procesador ARM se conoce como Cortex-A15 y se caracteriza por seguir la arquitectura de instrucciones ARMv7 pero con soporte para virtualización de 40 bit. La idea es que el siguiente modelo tenga pleno soporte a 64 bit. Mundo Electrónico | ENE-FEB 11

actualidad

Tecnología

Graph 500, nuevo estándar para supercomputación de alto nivel

En desarrollo un FET CMOS

■ Tras los superordenadores llegarán los Exascale: superordenadores, que serán miles de veces más rápidos que las actuales máquinas que alcanzan el orden de los petaflops y, tal como ha señalado Sandia National Laboratories, exigen nuevos estándares de medida y comparación. Por esta razón Sandia está trabajando junto con 30 socios, entre ellos Intel, IBM, AMD, Nvidia y Oracle, para proporcionar una nueva especificación de prestaciones en cuanto a potencia de cálculo; la primera versión se denomina Graph 500. Graph 500 difiere del sistema tradicional Linpack puesto que muestra las prestaciones de los sistemas de cálculo utilizando una teoría de gráficos para analizar las cadenas de salida destinadas a simulaciones biológicas, seguridad, problemas sociales, etc. Graph 500 no sólo mide la capacidad de cálculo numérico de los superordenadores, sino que también mide las grandes recopilaciones de datos que necesitarán manejar los superordenadores del futuro.

■ El Institute of Microelectronics (IME) de Singapur, junto con la Universidad de Illinois, está trabajando en el diseño y desarrollo de sensores de nanohilos destinados a sistemas sanitarios para la detección de compuestos como la proteína que alerta de la existencia de cáncer. En estos momentos se está desarrollando un transistor de efecto campo (FET) de nanohilos basado en silicio realizado a partir de matrices de nanoplacas fabricadas en la fábrica del IME con tecnología CMOS y obleas de 8 pulgadas. Los investigadores consideran que los sensores de nanohilos podrían proporcionar un sis-

EL RETO DEL ANÁLISIS AUTOMATIZADO El mayor problema actual con las grandes recopilaciones de datos es automatizar sus análisis, que en algunos casos precisa más meses que el actual sistema de cálculo y proceso. La teoría es que el análisis de simulaciones muy grandes requiere cálculos relativamente simples de realizar situados en determinados elementos encontrados en matrices masivas que representan gran número de participantes. La arquitectura propuesta se basa en partir el problema en estructuras gráﬁcas de ejecución paralela, el sistema se basa en tres núcleos de cálculo, el primero maneja la recopilación de enlaces, el segundo las búsquedas en paralelo y el tercero realiza el propio cálculo. Entre los problemas que se pueden resolver con esta tecnología se encuentran la ciberseguridad, informática médica, enriquecimiento de datos, redes sociales y simbólicas. El objetivo a largo plazo es imitar en la medida de lo posible el funcionamiento del cerebro humano, con sus 25 billones de neuronas interconectadas con 7.000 conexiones cada una. ENE-FEB 11 | Mundo Electrónico

Sensores basados en nanohilos de silicio para la salud tema rápido y de bajo coste para los test biológicos. El principal inconveniente hasta la fecha ha sido lograr unos dispositivos que aporten datos consistentes y reproducibles. PROBLEMAS DE INTERFERENCIA Pese a que los resultados son alentadores, sigue habiendo problemas como las interferencias del entorno y el apantallamiento electrostático de los sensores de nanohilos. El mercado de sistemas de diagnóstico sanitario experimentará un fuerte crecimiento durante los próximos años y se espera que su volumen de negocio supere los 22.500 millones de dólares en 2013.

Transceptor neuronal para la industria de consumo ■ Todos recordamos las películas de ciencia-ficción en las que aparece un transceptor neuronal que permite transmitir las órdenes del cerebro a un dispositivo electrónico. Como muchos de los dispositivos que han pasado por la imaginación de los autores de ciencia-ficción, ahora los dispositivos neuronales ya son una realidad. La firma especializada en estos desarrollos, Emotiv, está utilizando un transceptor de Nordic Semiconductor que trabaja a 2,4 GHz para instalar su nueva plataforma de transmisión neuronal. El terminal Emotiv EPOC es fundamentalmente un dispositivo de adquisición de ondas cerebrales en tiempo real (EEG) inalámbrico que utiliza 14 sensores no invasivos para medir las firmas de onda cerebral única que se producen cuando el usuario ‘piensa’ en más de 13 acciones cognitivas aplicables a juegos: izquierda/derecha, empuja/arrastra, sube/baja, rota en seis dimensiones y desvanece. GIROSCOPIO INCORPORADO El terminal, que también incorpora un giroscopio para la detección de movimiento, es más que sólo un joystick neuronal, también puede detectar expresiones faciales, incluso (según señala el fabricante) estados emocionales. De esta forma la interactividad en los juegos alcanzará unos niveles sólo logrados en las películas hasta el momento.

El funcionamiento del nuevo terminal EPOC no requiere formación o equipamiento especial; su aprendizaje se limita a seguir las instrucciones que aparecen en la pantalla para asegurar que los 14 sensores que incorpora se han colocado de forma adecuada y hacen el contacto preciso con la cabeza del usuario. Además los contactos se realizan a través del pelo sin ningún tipo de problema. Los sensores del dispositivo toman muestras de 16 bit de las ﬂuctuaciones eléctricas del cerebro que se transmiten de forma inalámbrica al ordenador a través de un dispositivo USB. Se alimenta a través de una batería de polímero de litio que puede trabajar hasta 14 horas en modo continuo. Toda la plataforma está pensada inicialmente para sistemas de juegos que se llevarán a un nivel de realismo no alcanzado hasta ahora. Sin embargo, ésta es sólo la primera prueba para introducir esta tecnología en todo tipo de aplicaciones.

actualidad

Tecnología

El grafeno entra en la electrónica analógica a través de nuevos transistores FET

Para iluminación de alto brillo

■ El grafeno es un material consistente en carbono puro que ha tenido una gran repercusión entre el público en general a raíz del último premio Nobel de Física, concedido a los cientíﬁcos rusos Andre Geim y Konstantin Novoselov. Sin embargo, es un material que no sólo empieza a estar maduro para la producción, sino que puede convertirse en el elemento que jubile al silicio con el tiempo. El grafeno se está convirtiendo en el nuevo paradigma dentro de la circuitería digital, pero gracias a un grupo de investigadores de la Rice University se pueden utilizar dentro de la electrónica analógica.

■ National Semiconductor ha presentado un controlador LED para atenuación basada en tecnología de fase y destinado a aplicaciones de iluminación LED de alto brillo. El LM3450 integra corrección del factor de potencia activa y decodiﬁcación de atenuación de fase para proporcionar una iluminación libre de perturbaciones, así como una atenuación programable. Este dispositivo pertenece a la familia PowerWise que ofrece potencias entre 10 y 100 W. Estos dispositivos son adecuados para aplicaciones de iluminación comercial y residenciales que requieran circuitería con atenuación basada en fase que puedan decodiﬁcar correctamente la forma de onda recortada en fase para proporcionar la atenuación

SACAR PROVECHO DE LA AMBIPOLARIDAD Los investigadores han desarrollado unos transistores analógicos de grafeno que no sólo amplifican como los transistores de silicio de tipo P y N, sino que también pueden hacer uso de la ambipolaridad del grafeno en un modo de multiplicación de frecuencia novedoso. Los investigadores han mostrado que estos transistores de grafeno de triple modo pueden utilizarse para construir circuitería de de deriva de fase o frecuencia sencilla. Los transistores FET se denominan unipolares porque sólo utilizan un portador de carga, dependiendo de si son de tipo N o P. Los transistores ambipolares de grafeno pueden conducir tanto electrones como huecos, dependiendo de si se aplica una tensión positiva o negativa. De esta forma se pueden realizar novedosos circuitos analógicos que amplifican ambos tipos de portadores de carga, dependiendo de si la señal de entrada está por encima o por debajo del valor de la tensión de puerta. Los transistores de tres modos, según los investigadores, permiten simplificar los circuitos a construir y, en teoría, reducir el tamaño y la complejidad de las funciones analógicas. Para demostrarlo se han construido circuitos en modo común, drenador común y modo de multiplicación de frecuencia que incluyen esquemas de modulación para deriva de fase y deriva de frecuencia. ENE-FEB 11 | Mundo Electrónico

Un controlador LED de National incorpora atenuación de fase adecuada. La solución de National Instruments integra una circuitería de retención que ajusta dinámicamente la corriente a través del atenuador de fase. Esta circuitería se acopla con un decodificador de atenuación inteligente que asegura una iluminación consistente al mismo tiempo que proporciona una corrección del factor de potencia activa. El LM3450 proporciona una salida precisa trabajando con un PWM de 500 Hz conectado al atenuador del LED. Puede configurarse en modo de etapa única o configuraciones de doble etapa, esta última configuración proporciona unas funcionalidades de atenuación mejorada y una mayor inmunidad al ruido. Los dispositivos se suministran en un TSSOP de 16 patillas.

Epson y HP usan la tecnología táctil capacitiva de Cypress

■ Epson ha optado por utilizar la solución táctil capacitiva CapSense de Cypress Semiconductor de forma que los incluye en sus controles LED de la nueva gama de impresoras multifunción de las series Epson Artisan 725, Stylus Photo PX720WD, Stylus Photo TX720WD y Stylus Photo PX660. Estas impresoras incluyen un panel LED que, intuitivamente permite dar acceso sencillo a todas las funciones. La tecnología CapSense se basa en toda una serie de controladores integrados que ofrecen una elevada ﬂexi-

bilidad de diseño y alta integración por lo que pueden adaptarse a todo tipo de funciones y su uso permite sustituir los botones, además de aportar una alta resistencia al agua y las salpicaduras. Ésta es la misma razón por la que la principal competidora de Epson en el mercado de impresoras, HewlettPackard, también ha optado por esta misma familia de sensores para su gama HP Photosmart C4600, en la que incluye una pantalla en color LCD interactiva y táctil.

Densidad equivalente a una batería de NiMH

Supercondensador de grafeno de alta capacidad ■ Investigadores estadounidenses han logrado fabricar un supercondensador que permite almacenar tanta cantidad de energía por unidad de masa como las baterías de metal hidruro níquel, pero con la ventaja que tienen unos tiempos de carga y descarga de sólo unos pocos minutos. El nuevo dispositivo tiene una densidad de energía de 85,6 Wh/kg a temperatura ambiente y de 136 Wh/kg a 80ºC y se basa en tecnología de grafeno. Los investigadores del instituto americano Nanotek Instruments han realizado unos electrodos de grafeno mezclados con un material de acetileno negro que actúa como aditivo conductivo y un material PTFE. Una hoja de carbono de sólo un átomo de grosor es muy buen conductor, así como un material muy fuerte y ﬂexible. El dispositivo tiene la forma y el tamaño de una moneda metida en una caja

plástica y la densidad de energía que ha logrado este supercondensador es completamente comparable a la lograda con las baterías de metal-hidruro-níquel (NiMH), lo que permitiría su adaptación a las tecnologías móviles sin muchos problemas. El siguiente paso será intentar lograr que el condensador almacene tanta energía como las mejores baterías de ión de litio (Li-ión) con un peso comparable. El uso de grafeno como superconductor data del año 2006, cuando se realizaron los primeros estudios; desde entonces, los cientíﬁcos de todo el mundo están teniendo una carrera para lograr dispositivos de almacenamiento que se acerquen a las capacidades teóricas que alcanza valores de 550 F/g. El principal problema para lograr esta capacidad teórica es que las hojas de grafeno tienden a reapilarse juntas y reducen sus propiedades.

Sistema de seguridad de AMS y NXP ■ AustriaMicroSystems está colaborando con NXP Semiconductor para el desarrollo de una solución de autenticación para aplicaciones de consumo. Mediante la utilización del lector integrado AS399x UHF RFID y el UCODE G2iL, este sistema de seguridad asegura, según la compañía, un consumo reducido, un coste más ajustado y menos complejidad de diseño a la par de un mayor nivel de integración. Ambas empresas atesoran más de 20 años de experiencia en el campo de las etiquetas electrónicas por RF y, fruto de esa experiencia, han logrado el desarrollo de un sistema basado en RFID adaptado a productos de consumo. El mercado de etiquetas inteligentes está cada vez más maduro y se espera que crezca considerablemente durante los próximos años a medida que se reduzcan los costes y se estandarice su uso, sobre todo en aplicaciones de consumo; por esta razón, tanto AMS como NXP quieren apostar por una mayor integración y una oferta de soluciones completa.

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actualidad

Empresas

El sistema eCall de NXP ya está operativo ■ Se están empezando a realizar las pruebas en toda Europa del sistema de llamada de emergencia para automóviles, conocido como eCall, que será obligatorio con todos los nuevos vehículos que se comercialicen en Europa entre 2013 y 2015. Las primeras pruebas del sistema están encabezadas por NXP Semiconductors junto con empresas de automoción, seguros, comunicaciones, etc., como BMW, IBM, Allianz, Deutsche Telekom y otras, al que se han unido algunas asociaciones de automovilistas europeos. Cada uno de los vehículos de los ensayos estaba equipado con un sistema telemático basado en tecnología NXP que se encargó de ir enviando llamadas de emergencia de comprobación a intervalos regulares, las señales se analizaban en servidores de IBM y se enviaban a la compañía Allianz y al centro de datos de BMW. De esta manera se ha podido demostrar que el sistema no depende de los estándares de comunicación utilizados en los distintos estados y que proporciona una solución válida para toda Europa. Se han enviado datos como la hora del accidente y las coordenadas GPS del punto del accidente, así como el número de ocupantes del vehículo, todo ello transmitido al punto de emergencias público. El objetivo del sistema eCall es reducir el tiempo que requieren los servicios de emergencias en llegar a la escena del accidente, un tiempo que se podría reducir en torno al 50% y reducir más de 2.500 vidas al año.

TSMC Solar desembarca en Europa ■ La compañía taiwanesa TSMC Solar ha anunciado su intención de montar una planta de módulos solares en Alemania, dependiendo de la evolución del mercado solar durante los próximos meses. En todo caso, la ﬁlial europea tiene prevista una inversión inicial de 9,4 millones de euros. En estos momentos están en fase previa de desarrollo y no tienen previsto alcanzar un negocio real hasta el año 2012. La idea es llegar al punto de la fabricación a medio plazo si el negocio solar sigue evolucionado positivamente; para ello tiene una amplia colaboración con el instituto de investigación IMEC para el desarrollo de diferentes tecnologías fotovoltaicas. ENE-FEB 11 | Mundo Electrónico

Aunque se modera el aumento de la demanda

Renovado auge de baterías eﬁcientes y energías alternativas ■ Tras el fuerte crecimiento del 41,6% experimentado en 2010, el volumen de negocio global del mercado de semiconductores para la gestión de potencia se verá menguado considerablemente en 2011 debido al frenazo de la demanda, pero todavía conseguirá incrementarse a un ritmo de dos dígitos según un estudio de IHS iSuppli. Los ingresos que aportan estos semiconductores aumentarán hasta los 36.200 millones de dólares en 2011, un 13,9% más que en 2010, y se espera que el crecimiento se mantenga durante todos los trimestres de 2011. El freno esperado en el crecimiento del sector se debe al aumento exagerado durante 2010 que se considera insostenible. Uno de los principales factores que

contribuirán a la expansión en 2011 es el desarrollo de dispositivos con baterías más eficientes. Los consumidores buscan baterías con la mayor duración posible en sus aparatos, ya sean móviles, portátiles o GPS, y las nuevas tendencias de diseño seguramente influirán sobre los CI. Otro de los ámbitos que previsiblemente se verá también potenciado es el de las energías alternativas tanto la solar como la eólica, así como los vehículos eléctricos y la red eléctrica inteligente. El estudio de IHS iSuppli muestra que el mercado de las energías alternativas se está convirtiendo en un segmento principal del sector y que algunas de las empresas líderes modificarán sus estrategias para adaptarse a las novedades del mercado.

El mercado de NFC se muestra prometedor a partir de 2011 ■ El mercado de comunicaciones en campo cercano (Near Field Communication, NFC) ha dejado la fase de innovación y empieza a desarrollarse comercialmente, según un estudio elaborado por la ﬁrma Frost & Sullivan. Su principal aplicación corresponde a los teléfonos móviles, aunque sin una implantación masiva en un mayor número de modelos NFC no podrá desarrollar todo su potencial. Las estimaciones de Frost & Sullivan indican que en 2015 habrá 863 millones de teléfonos móviles con el sistema NFC habilitado. En ese momento, supondría el 53% del mercado total de telefonía móvil. Frost & Sullivan aﬁrma en su estudio que para el 2015 NFC será la solución más utilizada para el pago de móviles

y calcula que el valor de dichos pagos para ese año será de unos 111.190 millones de euros en todo el mundo, y en la Unión Europea alcanzará 41.780 millones de euros. El crecimiento medio interanual previsto durante los próximos cinco años será del 118%. Existen dos posibles modelos de negocio para el mercado de NFC. El primero se basa en el alquiler de memoria, según el cual NFC alquilaría el espacio que precise para la aplicación pertinente; el segundo es el pago anual de un alquiler con un número de acciones determinado. Si se supera el número de acciones se aplicaría un coste adicional. Frost & Sullivan anticipa en su estudio que el segundo modelo será el más aplicado en un futuro.

OPINIÓN 24

Gary Nevison Responsable del Área de Legislación Farnell

La legislación y el sector electrónico de las pymes HAN SIDO NUMEROSOS LOS AVANCES EN TEMAS DE LEGISLACIÓN EN 2010 DE LOS QUE LAS PYMES Y LA INDUSTRIA EN GENERAL DEBEN SER CONCIENTES. El debate en torno al ámbito de la llamada modificación (o refundición) RoHS ha sufrido numerosos "ires y venires" en el último año. Se ha realizado una serie de reuniones, conocidas como triálogo, que implican al Parlamento Europeo, la Comisión Europea y el Consejo de Ministros, para intentar acordar todos los temas principales y preparar el terreno para una aprobación inicial. Si tiene éxito, lo que ahora parece probable, y permite la transposición a las leyes nacionales, el ámbito revisado de la Directiva RoHS entraría en vigor a finales de 2012 o principios de 2013. Se ha propuesto un ámbito abierto con una nueva categoría 11 que incluye todos los productos que no abarcan las categorías 1 a 10, a menos que se encuentren específicamente exentos. Algunos Estados miembros de la UE se habían opuesto a lo anterior sin que antes se realizara una evaluación de riesgos completa. Finalmente, se llegó al acuerdo de no implementar el ámbito abierto sino hasta ocho años después de que la modificación entre en vigor, es decir, en 2021, asumiendo que la modificación se realice en 2013. Igualmente existe la posibilidad de restringir otras 37 sustancias, incluyendo los pirorretardantes bromados, el berilio, el PVC y muchas de las sustancias altamente preocupantes de REACH que serán consideradas para "evaluación prioritaria" y cuya restricción es una posibilidad.

“Si tiene éxito, lo que ahora parece probable, y permite la transposición a las leyes nacionales, el ámbito revisado de la Directiva RoHS entraría en vigor a ﬁnales de 2012 o principios de 2013”

Los grupos ecologistas estuvieron deﬁnitivamente a favor de tales restricciones, pero la propuesta se dejó de lado como parte de un tercer y ﬁnal triálogo en noviembre, ya que se concluyó que estas demandas no sobrevivirían a una votación en el parlamento completo. Asimismo se dejaron de lado los planes para "prohibir" la nanoplata y los nanotubos de carbono. La Directiva RoHS también estará sujeta a los requisitos de marcado CE, lo que generará una mayor necesidad de información y datos, que repercutirá en toda la cadena de suministro. Estos requisitos incluyen guardar las copias de todas las declaraciones durante diez años y tenerlas listas en caso de que las autoridades las requieran.

REACH La información y los datos de seguridad también son requisitos cruciales del

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reglamento REACH. Pronto serán más de 50 las sustancias altamente peligrosas. En junio de 2010 fueron 38 las sustancias incluidas, otras once entrarán en vigor en diciembre, y seis más ya se encuentran en el registro y es probable que entren al listado de sustancias candidatas a principios de 2011. Fuentes de la Agencia Europea de Sustancias y Preparados Químicos (ECHA) sugieren que, con el tiempo, el número de sustancias altamente peligrosas que se añadan a la lista de sustancias candidatas podrá alcanzar las 600 o 700. Sin embargo, el progreso es lento y la estimación más reciente de las fuentes de la ECHA es que serán 130 sustancias para finales de 2012. REACH, a diferencia de RoHS, no se trata simplemente de un certificado de conformidad sino que implica a toda la cadena de suministro en la documentación de información de seguridad. Esto incluye la entrega automática de fichas de datos de seguridad tanto en el momento del primer pedido como cuando sean revisadas por el fabricante. Esta obligación impone una carga financiera significativa en la industria. Reunir los datos de las sustancias altamente peligrosas ha probado ser un desafío para la industria electrónica, al igual que para otras industrias, debido al déficit de información y a la respuesta generalmente lenta de los fabricantes a la cabeza de la cadena de suministro.

“Como parte de los requisitos para la clasiﬁcación, el etiquetado y el embalaje de sustancias y preparaciones y para la migración gradual al nuevo Sistema Globalmente Armonizado, se introducirán nuevos símbolos de seguridad y se incluirán en las hojas técnicas”

En 2005 y 2006 se vivió algo similar en el caso de la Directiva RoHS, pero la respuesta ante la solicitud de información sobre las sustancias de REACH ha sido definitivamente lenta, y aún son muchas las áreas en las que falta conocimiento. A la industria electrónica se le dificulta reunir la información obligatoria sobre un lote antes de que se publique el siguiente. Éste es un ejercicio costoso que afecta los recursos y que no cuenta con la consideración necesaria de parte de las autoridades. Después se debe "autorizar el uso" de las sustancias seleccionadas, y una vez se añaden al Anexo XIV este costoso ejercicio debe completarse en un periodo específico de tiempo antes de que venza el plazo establecido. Si una sustancia no recibe la aprobación, no podrá ser utilizada para la fabricación ni importada a la UE. A partir de ese momento, los usuarios intermedios sólo podrán conseguir el producto en la fuente de la solicitud de autorización, asumiendo que ésta última haya sido otorgada. Como parte de los requisitos para la clasificación, el etiquetado y el embalaje de sustancias y preparaciones y para la migración gradual al nuevo Sistema Globalmente Armonizado, se introducirán nuevos símbolos de seguridad y se incluirán en las hojas técnicas.

RoHS CHINA En octubre de 2009, el gobierno chino publicó el primer borrador del catálogo de productos electrónicos que estarán sujetos a las restricciones de RoHS China. Aunque el catálogo se actualizará periódicamente, el ámbito inicial se limita a teléfonos y a todo tipo de impresoras que se conecten a un ordenador. Abarca toda clase de teléfonos, incluyendo móviles, ﬁjos y teléfonos de redes. Las seis sustancias restringidas y los límites máximos de concentración son generalmente los mismos que los de RoHS en Europa. Se usan diez de las exenciones de la UE para teléfonos y doce para impresoras (aunque la redacción no es idéntica a la de la UE). Las empresas que exporten productos a China para su venta en China deberán asegurarse de que sus productos son conformes y tienen la certiﬁcación de la autoridad relevante. Esto puede crear un cuello de botella, ya que las obligaciones entrarán en vigor sólo diez meses después de que el gobierno chino adopte la legislación. Hasta ahora no se han publicado detalles acerca de las autoridades o los estándares correspondientes. El segundo catálogo en China, una vez publicado, probablemente continúe con la Mundo Electrónico | ENE-FEB 11

OPINIÓN 26

“Las pilas incluidas en equipos tienen las mismas restricciones y deben ir marcadas de la misma forma que aquellas que se venden por separado”

línea de productos de consumo e incluya productos como televisores, grabadores de videocasete y DVD. Sin embargo, recientemente se presentaron propuestas con respecto a RoHS2 China. El ámbito se alinearía con el ámbito original de RoHS en Europa. Es interesante que RoHS2 China no menciona el tema de una certiﬁcación obligatoria china. Entonces la pregunta es ¿cuál de las dos tendrá lugar primero: el borrador del catálogo original de septiembre de 2009 o RoHS2 China?

PRODUCTOS RELACIONADOS CON LA ENERGÍA Se espera que durante los meses venideros entren en vigor más medidas de ejecución de la Directiva de productos relacionados con la energía, anteriormente conocida como Directiva de productos que utilizan energía. Éstas se centrarían en la eﬁciencia energética en la utilización de los productos, la reducción de pérdidas en modo preparado y desactivado, y las etiquetas e información acerca del rendimiento medioambiental. Estos requisitos incluyen, por ejemplo, el cambio progresivo de fuentes de alimentación lineales por versiones de interruptor, e información especíﬁca acerca del embalaje y hojas técnicas de ciertas lámparas.

Pilas Los fabricantes o importadores de pilas a la UE deben conocer los requisitos específicos de etiquetado. Muchas pilas, especialmente del Lejano Oriente, no son conformes debido al tamaño del contenedor de basura y/o de los símbolos de sustancias peligrosas en la pila. El cadmio y el mercurio ahora están restringidos, y aunque el plomo está permitido, debe tener el símbolo en la pila si se está por encima de la concentración específica. En el futuro cercano, las pilas deberán estar marcadas para indicar su capacidad, lo que puede llevar a que se den ganancias en la cuota de mercado, o bien pérdidas, para algunos fabricantes mientras que se beneficiará claramente a los usuarios. Las pilas incluidas en equipos tienen las mismas restricciones y deben ir marcadas de la misma forma que aquellas que se venden por separado. Existen requisitos específicos para los equipos, que se deben diseñar con el fin de permitir a los usuarios extraer y reemplazar "fácilmente" las pilas, a menos que se trate de una excepción debido a temas de seguridad, rendimiento, médicos o de integridad de la información. Todas las pymes que fabrican equipos que contienen pilas deben ser concientes de sus responsabilidades.

Materiales de conflicto La industria oirá cada vez más acerca de la "Ley Dodd-Frank de Reforma de Wall Street y Protección al Consumidor" firmada por el Presidente Obama el 21 de julio de 2010. Durante 2009 hubo un proyecto de ley similar en el Senado estadounidense conocido como "Ley de minerales de conflicto del Congo de 2009". La ley que cubre los minerales de conflicto exige que las empresas, principalmente estadounidenses, registradas con la Securities and Exchange Commission (SEC) revelen anualmente si han usado minerales de la República Democrática del Congo o algún "país vecino". Si una empresa ha utilizado minerales de esos países, deberá entregar un informe a la SEC que describa la manera en la que se ejerció la debida diligencia en la fuente y en la cadena de suministro de esos materiales, incluyendo una "auditoría independiente del sector privado" y una descripción de los productos fabricados que contienen esos minerales de conflicto. Los minerales incluidos son: columbita-tantalita (coltán), casierita, oro, ENE-FEB 11 | Mundo Electrónico

wolframita o sus derivados o cualquier otro mineral determinado por la Secretaría de Estado. La industria de los productos eléctricos utiliza en gran cantidad los productos que abarca esta legislación, y muchos de los componentes vienen de China, donde una de las fuentes de materia prima es el Congo.

CONCLUSIÓN ¿Qué pasará durante los próximos año y medio o dos años? Deﬁnitivamente se restringirán más sustancias, ya sea mediante REACH o RoHS, más productos entrarán en el ámbito de los reglamentos, se revisarán más exenciones, se solicitará más información en toda la cadena de suministro, en particular con reglamentos ad hoc, habrá un mayor enfoque en el contenido y la calidad de las hojas técnicas y probablemente una mayor frustración y problemas de costes y recursos para las pymes. La industria depende de recursos ﬁables de datos, conocimiento, información y consejos. Se puede encontrar orientación gratuita en www.element-14.com/legislation incluyendo la oportunidad única de hacer preguntas a un experto. Las pymes pueden aprovechar esta oportunidad con la frecuencia que deseen desde cualquier lugar.

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Sistemas Embebidos

Aspectos a considerar para proteger un dispositivo inalámbrico embebido Wi-Fi 802.11 Los riesgos para los usuarios de la tecnología inalámbrica han aumentado a medida que se generaliza el uso de redes inalámbricas. Los piratas informáticos tienen cada vez más conocimientos y por eso es muy importante que los fabricantes de dispositivos inalámbricos los protejan adecuadamente. Desde protocolos de autenticación inalámbrica hasta el entorno en el que se instala el dispositivo, se deben tener en cuenta numerosas consideraciones a la hora de proteger un dispositivo embebido Wi-Fi 802.11. Timothy Stapko Ingeniero Jefe de Software Digi International www.digi.com

os diez principales factores para proteger un dispositivo embebido 802.11 son:

1. ESTUDIAR EL ENTORNO EN EL QUE ESTÁ INSTALADA LA APLICACIÓN Este punto es fácil de olvidar pero fundamental para la seguridad de la aplicación. Los sistemas embebidos se instalan en entornos reales. La seguridad física es de suma importancia para estos sistemas, ya que un ataque puede poner en peligro a estos dispositivos con mucha más facilidad mediante el acceso físico. Además, el ruido creado por otras aplicaciones que están en la misma zona (sobre todo las que utilizan la misma banda de radio), podría causar estragos en las comunicaciones; así, un simple horno de microondas puede constituir una eﬁcaz arma de denegación de servicio. 2. LAS REDES INALÁMBRICAS SON POR DEFINICIÓN MENOS SEGURAS QUE LAS CABLEADAS (EN TEORÍA) En una red inalámbrica constantemente se está retransmitiendo información a cualquiera que disponga de un receptor. En una red cableada los datos se dirigen a través del cable, por lo que resulta mucho más difícil obtenerlos. Aunque un hacker podría utiliENE-FEB 11 | Mundo Electrónico

zar un sensor inductivo para medir dichos datos, se trata de un ataque mucho más especializado, y siempre se puede envolver el cable en una jaula de Faraday y enterrarlo en hormigón. Con las redes inalámbricas esto no es factible (figura 1). 3. NO UTILIZAR WEP El criptografiado WEP (Wired-Equivalent Privacy) fue el método utilizado inicialmente para proteger las redes 802.11. Lamentablemente, el protocolo se violó prácticamente desde el momento de su introducción y ahora puede atacarse en cuestión de segundos con programas de software gratuitos. Pese a esto, un gran número de dispositivos se instalaron con WEP y siguen utilizándolo en la actualidad. Hay que pensarlo mucho antes de conectarse mediante WEP y, si finalmente se elige esta opción, asegurarse de utilizar métodos adicionales de autenticación y criptografiado (consultar el punto 6). 4. WPA-TKIP TAMPOCO ES UN MÉTODO MUY RECOMENDABLE WPA se desarrolló en respuesta a la violación del criptografiado WEP y se rediseñó para que funcionara con el mismo hardware. Por desgracia, todo indica que también va a tener que dejar de utilizarse pronto. No es tan susceptible como el método WEP pero los

Figura 1. Las comunicaciones inalámbricas son por deﬁnición menos seguras que las cableadas (en teoría).

nuevos ataques indican que es débil y que muy pronto hará compañía al criptografiado WEP. Por suerte se desarrolló WPA2 como un método alternativo completo (no compatible con el hardware). Si utiliza el criptografiado Wi-Fi, siempre deberá optar por WPA2. 5. EL CRIPTOGRAFIADO WI-FI (WPA, WPA2, ETC.) NO ES SUFICIENTE; NECESITA TLS O SIMILAR Una salvedad importante a la utilización de protocolos de criptografiado Wi-Fi es que sólo protegen los datos mientras viajan entre el dispositivo y el punto de acceso Wi-Fi. Una vez que los datos alcanzan el punto de acceso, se descriptografían y se transmiten sin ningún tipo de protección. Puede que esto no suponga ningún problema en una red privada de empresa, pero si su dispositivo está conectado a Internet la WPA2 no sirve de nada ya

que no hay seguridad en ese punto. Por este motivo, es aconsejable utilizar un protocolo de seguridad de nivel superior como Transport Layer Security (TLS) o Secure Shell (SSH). Dichos protocolos criptografían todo lo que se envía desde el dispositivo hasta el destino de los datos, con independencia de la red en la que viajen los datos. 6. AUTENTICACIÓN DE EMPRESA La autenticación es un aspecto de la seguridad que se suele dejar de lado y que es tan vital como el criptograﬁado. Sin autenticación un pirata informático podría hacerse pasar por el receptor legítimo de la información directamente en su dispositivo. La autenticación puede llevarse a cabo solicitando una contraseña, compartiendo previamente una clave secreta, utilizando la autenticación integrada de TLS o protocolos similares, o utilizando la autenticación de empresa propia-

“Si todos los dispositivos se comunican con un solo punto de acceso, dicho punto de acceso se convierte en un solo punto de avería para todo el sistema, y será el objetivo más probable de cualquier ataque”

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Figura 2. Autenticación de Wi-Fi en la empresa.

mente dicha, que precisa de un servidor de autenticación dedicado para garantizar la identidad de todos los dispositivos. Los métodos más comunes de autenticación son EAP-TLS y PEAP. La autenticación de empresa es un tema complejo que llevará algún tiempo diseñar, pero para determinadas aplicaciones es la única opción (ﬁgura 2).

“Los sistemas embebidos se instalan en entornos reales y la seguridad física es de suma importancia para estos sistemas”

7. CONFIGURACIÓN Y GESTIÓN DE CERTIFICADOS Y CLAVES Tanto si utiliza un método de autenticación o simplemente una clave precompartida, deberá gestionar sus claves o certificados digitales (los certificados se utilizan en autenticación de empresa y TLS). Cada dispositivo debe contar con un certificado o clave únicos para conseguir la máxima seguridad. Puede distribuir la misma clave a todos los dispositivos, pero si uno de los dispositivos sufre un ataque, se pondrá en peligro todo el sistema. Resulta un poco más difícil utilizar el mismo certificado en todos los dispositivos, ya que el mecanismo de autenticación asigna un certificado a la dirección del dispositivo. En cualquier caso, deberá idear una manera de distribuir claves y certificados y actualizarlos según sea necesario (se recomienda actualizar las claves con frecuencia para conseguir una mayor seguridad).

de suponer un problema. Esto signiﬁca que tendrá que reducir el rendimiento del dispositivo, pero tenga en cuenta que el criptograﬁado consume gran cantidad de recursos del procesador (y a veces de memoria), y que los protocolos de seguridad Wi-Fi están pensados para conseguir la máxima seguridad, dejando el rendimiento como consideración secundaria. Al valorar los requisitos del hardware es preciso asegurar su adaptación al nivel de seguridad que necesita.

8. LOS PROTOCOLOS DE SEGURIDAD WI-FI SON LENTOS Y OCUPAN MUCHO ESPACIO Si está desarrollando una aplicación embebida con cientos de miles de unidades, el coste por unidad pueENE-FEB 11 | Mundo Electrónico

9. INFRAESTRUCTURA DE RED Si su dispositivo está conectado directamente a Internet, el tipo de problemas que se le plantean es muy distinto al que supone la conexión a una red privada sobre la que tiene control. También debe estudiar los puntos de avería; por ejemplo, si todos los dispositivos se comunican con un solo punto de acceso, dicho punto de acceso se convierte en un solo punto de avería para todo el sistema, y será el objetivo más probable de cualquier ataque. Agregar redundancia a su infraestructura puede mitigar este tipo de problema de seguridad.

10. EL COMPONENTE MÁS DÉBIL DE CUALQUIER SISTEMA DE SEGURIDAD ES EL USUARIO En cualquier sistema, el usuario es el eslabón más débil con diferencia. Contraseñas demasiado sencillas, escribir las contraseñas en trozos de papel o simplemente una imprudencia son a menudo los factores que garantizan el éxito de un ataque. Si tiene en cuenta todo esto, puede hacer una serie de cosas para intentar evitar que los usuarios (incluido usted) provoquen problemas. Exigir que las contraseñas se actualicen con frecuencia y comprobar la longitud (8 caracteres está bien, pero más está mejor) y el contenido (asegúrese de que hay caracteres no alfanuméricos y una combinación de letras y números). También debe considerar quién tiene acceso al sistema, y no es mala idea limitar lo que los usuarios pueden hacer; por eso la mayoría de sistemas operativos tienen distintos niveles de permisos. La proliferación de redes inalámbricas se está produciendo y su evolución seguirá. Por eso es de vital importancia que los fabricantes vayan por delante de los piratas informáticos para garantizar que sus redes y dispositivos inalámbricos estén seguros. Si siguen estos importantes consejos, las organizaciones podrán garantizar que su información conﬁdencial está a salvo de los depredadores. NOTA: Wi-Fi es una marca comercial de Wi-Fi Alliance (http://www.wi-ﬁ.org). ●

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Tarjetas procesadoras de última generación con funciones gráﬁcas avanzadas La segunda generación de tarjetas procesadoras Intel Core i3/i5/i7 aprovecha las prestaciones del middleware de la plataforma de Kontron.

Norbert Hauser Vicepresidente de Marketing Kontron AG

a segunda generación de procesadores Intel Core i3/i5/i7 estará presente en los principales formatos embebidos estándares, desde formatos de tamaño reducido hasta diseños de elevado rendimiento. Kontron añade valor con su middleware para múltiples plataformas EAPI, unificando así el acceso a las funciones de hardware y E/S de futuros sistemas y tarjetas. Esto ayuda a reducir los esfuerzos iniciales de los fabricantes OEM en diseño interno y migración. La familia de procesadores Intel Core i3/i5/i7 de segunda generación posee numerosas mejoraras en potencia de proceso, rendimiento gráfico y consumo de energía. Además, sus pequeñas dimensiones la convierten en un sustituto para todas las actuales plataformas x86, excepto las de clase Intel Atom. NUEVA ARQUITECTURA DE PROCESADOR Esta novedosa línea de procesadores se basa en la nueva microarquitectura “visibly smart” de Intel, que cuenta con una toma, denominada LGA1155, e incluye un mayor número de funciones. Además de incorporar un controlador de memoria (con soporte ECC) y PCIe 2.0 (5 GTps), los nuevos procesadores integran un unidad gráfica muy potente en la misma pastilla de semiconductor. La unidad de proceso gráfico (GPU) ha sido desarrollada con tecnología de proceso de 32 nm, que incrementa la eficiencia energética. La velocidad de reloj de la unidad es variable para optimizar aún más el consumo de energía. Y la nueva arquitectura de anillo permite a los núcleos gráficos y pro-

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cesadores compartir recursos, como cache o la memoria. El elevado nivel de integración es consecuencia de una reducción del 22% en el tamaño de procesador. Esto hace que la nueva generación de procesadores sea una mejor elección para diseños de pequeño formato, que se beneficiarán de un rendimiento de núcleo cuádruple. Los modelos Intel Core de segunda generación también son idóneos para una amplia variedad de aplicaciones móviles y embebidas, dotando de HPEC (informática embebida de elevado rendimiento) con hasta cuatro núcleos. Para aquellas aplicaciones que exigen una elevada potencia de cálculo, los nuevos procesadores ofrecen tecnología Intel Turbo Boost, que modifica automáticamente los recursos gráfi-

cos y de procesador para acelerar el rendimiento y alcanzar las prestaciones requeridas en cada momento. Otra innovación de los procesadores es la mejora en el juego de instrucciones de 256 bit denominado Intel Advanced Vector Extensions (AVX) para cumplir los requisitos de aplicaciones intensivas de coma ﬂotante, como cálculo intensivo o proceso digital de imágenes, vídeo y audio. GESTIÓN DE GRANDES CANTIDADES DE DATOS Estas nuevas características contribuyen a que las plataformas embebidas equipadas con la segunda generación de procesadores Intel Core i3/i5/i7 se conviertan en una solución recomendada para aplicaciones en las que haya que procesar enormes cantidades de

“La unidad de proceso gráﬁco (GPU) ha sido desarrollada con tecnología de proceso de 32 nm, que incrementa la eﬁciencia energética”

datos. Las primeras áreas en beneficiarse de estas innovaciones, como AVX y rendimiento gráfico, serán radares, sonares, procesos de imagen, vídeovigilancia con reconocimiento y diagnóstico asistido por ordenador (CAD). Equipadas con el nuevo núcleo gráfico, las plataformas embebidas también pueden controlar tres visualizadores independientes. Los interfaces de visualizador digital, como DisplayPort, permiten trabajar con longitudes de cable superiores a 9 m sin tener que usar un repetidor. También se pueden descentralizar las unidades de display, haciendo posible la creación de una arquitectura informática centralizada con diferentes interfaces HMI. Por consiguiente, esta sería la segunda área de aplicación, ya que permite la utilización de aplicaciones de servidor industrial junto con “thin clients” que sólo necesitan un teclado, un visualizador y un teclado (KVM). Sin embargo, la principal ventaja sigue siendo la gran mejora de prestaciones gráficas para las tarjetas. El nuevo punto de referencia para dispositivos x86 se suministra en diferentes versiones. Como la nueva tecnología de Intel Core i3/i5/i7 surge como candidata recomendada para sustituir a la mayoría de plataformas existentes y representa un hito en informática embebida, Kontron está implementado estos innovadores procesadores de bajo consumo en formatos estándares, desde COM, SBC y placas madre a sistemas VPX y CompactPCI de elevado rendimiento. El primer producto de Kontron en utilizar esta generación de procesadores altamente integrado es el Computeron-Module (COM) ETXexpress-SC básico. Durante el primer trimestre de 2011, una placa madre embebida

mini-ITX y Flex-ATX y CompactPCI 6U en formato bandeja también pueden aprovecharla. Y entre las plataformas que tienen previsto emplear próximamente los modelos i3/i5/i7 se encuentran CompactPCI 3U, VPX 3U, AdvancedMC, PCIe/104, placas madre embebidas ATX y varios PC industriales para aplicaciones de automoción y transporte. UN SOLO API EMBEBIDO PARA TODAS LAS FUTURAS PLATAFORMAS Los fabricantes OEM se encuentran ante el reto de implementar esta tecnología de vanguardia en sus aplicaciones nuevas y existentes, incluyendo validación y verificación de la funcionalidad y acceso a la funciones de hardware y E/S. Para reducir el volumen de trabajo de I+D, disminuir los costes y acortar el tiempo de llegada al mercado, se están buscando alternativas para bajar el número de tareas iniciales de desarrollo y migración. Una opción es hacer uso de servicios de migración de un vendedor de hardware, que son aún más convenientes y económicos si esa compañía ofrece servicios para este tipo de plataformas con interfaces de software estandarizado y unificado al hardware, como PICMG EAPI (Interface de Programación de Aplicación Embebida) o IPMI, ya que el acceso a las funcionalidades de hardware no requiere cambios significativos. Pero dichos interfaces están limitados a determinados formatos y funciones. Existen otras alternativas. En noviembre de 2010 se presentó Kontron EAPI, un middleware para múltiples plataformas que es completamente independiente a formatos y sistemas operativos.

“Los fabricantes OEM también pueden adaptar el Kontron EAPI para ofrecer servicios de valor añadido a sus clientes, incluyendo monitorización de hardware remoto y mejoras en planes de servicio” Compatible con PICMG EAPI, como define la última especificación COM Express, COM 0 rev 2, el middleware de Kontron se compone de funciones adicionales como información básica de sistema (CPU, memoria, HDD y batería), monitorización de temperatura y tensión, rendimiento de CPU y control térmico. Estos interfaces de software se pueden enlazar fácilmente a cualquier lenguaje de programación, como C++ o Java, simplificando así el trabajo de desarrollo de software y aplicación. Además, los desarrolladores pueden emplear los conocimientos utilizados para crear la solución, incluso al migrar a otra plataforma de Kontron, garantizando así la rapidez en la llegada al mercado y reducción en la cantidad de trabajo necesario en los procesos de validación y verificación. Los fabricantes OEM también pueden adaptar el Kontron EAPI para ofrecer servicios de valor añadido a sus clientes, incluyendo monitorización de hardware remoto y mejoras en planes de servicio. Kontron está incorporando la especificación 1.0 de KEAPI a todos sus nuevos módulos estándares. Esto facilita la gestión de ciclo de vida a los OEM e incrementa considerablemente la disponibilidad a largo plazo de cualquier aplicación ya desarrollada, independientemente de los formatos y las generaciones de procesadores. ● Mundo Electrónico | ENE-FEB 11

tendencias

Comunicaciones

Tecnología médica

Tráﬁco inalámbrico de datos A medida que crece la media de edad de la población aumenta también la necesidad de asistencia y control médicos. Sin embargo, el número de profesionales de la medicina se mantiene constante. Tanto es así que la Agencia Federal de Empleo alemana ha comunicado ya que en muchos países europeos faltan médicos. Uno de los retos que se plantean en esta situación es pues, el de aumentar la eﬁciencia de la asistencia sanitaria sin que ello suponga una merma en la calidad ni en la seguridad de la misma. Los sistemas móviles pueden ser de gran ayuda en la consecución de este objetivo. Bernd Hantsche [bernd_hantsche@rutronik.com] y Tobias Mülhäuser [tobias_muehlhaeuser@rutronik.com] Rutronik

n el campo de la medicina, la diferencia entre la vida y la muerte estriba en no pocas ocasiones en el uso que se hace de los datos sensibles, procedimientos, materiales y equipos. Por esta razón, es de suma importancia proteger los datos relevantes, para evitar su uso indebido, así como mantener un control sobre los mismos en los ámbitos más diversos. Por otro lado, la supervisión a distancia de las personas de riesgo permite reducir considerablemente la necesidad de personal, contribuye a aumentar la eficiencia del trabajo de médicos y enfermeros y supone una mejora en la calidad de vida de muchos pacientes. En este contexto, cabe destacar las soluciones seguras y rentables que ofrece la tecnología de identificación por RF (RFID). Los equipos médicos pueden tener distintas fuentes de alimentación, según su sistema de medición y su ámbito de aplicación, y deben ser ahorrativos con su capacidad energética. Esto se aplica también a los interfaces de radio. En la transmisión pasiva por radio, en la que los datos no se envían de forma activa, la eficiencia energética del transpondedor se corresponde en la práctica incluso con el valor óptimo teórico. Puesto que para este tipo de transmisión de datos sólo es necesaria la energía de la unidad de lectura externa (por ejemplo, una PDA con lector RFID), no hace falta que la aplicación del cliente esté conectada a la corriente. Además, desaparece también el envío activo de información: el

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sistema de medición tampoco consume energía. ESTACIONES BÁSICAS MÓVILES COMBINAN COLECTOR DE DATOS Y PUERTA DE ENLACE (GATEWAY) Para supervisar el estado de salud de un paciente suelen ser necesarios varios aparatos: un electrocardiógrafo, dispositivos para la medición del nivel de glucosa en sangre y del porcentaje de grasa corporal, equipos especiales para analizar la sangre, la orina, el sudor, etc. El pulsómetro, la báscula y el glucómetro envían los resultados de las mediciones a un colector de datos ubicado en el domicilio del paciente a

“En la actualidad se tiende a sustituir los cables ﬁjos por las tecnologías de radio móviles, que resultan más versátiles” través de una red por RF local, como Bluetooth, ANT o 6loWPAN. Hasta ahora las estaciones de este tipo estaban conectadas con los servicios médicos competentes a través de la línea telefónica. En la actualidad, sin embargo, se tiende a sustituir los cables ﬁjos por las tec-

nologías de radio móviles que resultan más versátiles. Esto se debe a distintos factores: por un lado, han bajado los costes mensuales de los sistemas GPRS, que hoy en día son más baratos que los RDSI; por otro, los equipos de este tipo pueden utilizarse como dispositivos móviles con una batería, lo que permite al paciente emprender viajes de negocios o irse de vacaciones, por ejemplo. Esto redunda en una mejora de la calidad de vida de los pacientes, a la vez que permite la supervisión ininterrumpida de su estado de salud. Los datos se analizan en un ordenador de uso médico. Si los valores registrados en las mediciones, aislados o combinados, superan los límites que se han establecido, el ordenador envía al médico encargado del tratamiento los datos relevantes en un correo electrónico o en un SMS. Según la gravedad de la situación, el facultativo puede tomar las medidas oportunas inmediatamente. También en estos equipos de medida alimentados por batería son cada vez más importantes el consumo de corriente y las dimensiones mecánicas. El Telit GE865 (ﬁguras 1 y 2) satisface a la perfección los requisitos que se plantean en ambos aspectos: con un diseño compacto de sólo 22 x 22 mm en forma de matriz de malla de bolas, apenas ocupa espacio sobre una placa de circuito impreso, y gracias a su avanzadísima tecnología GPRS de chip único (X-Gold de Inﬁneon), tiene el menor consumo de energía cono-

Figuras 1 y 2. El GE865 necesita una superﬁcie de sólo 22 mm x 22 mm sobre una placa de circuito impreso para conectar todo tipo de aplicaciones móviles a Internet.

cido hasta ahora en el campo de los módulos móviles de RF. Sistemas similares a éste se pueden utilizar también para enviar a la base de datos del personal sanitario responsable los valores medidos por un sensor colocado en una prótesis o en un implante. Para ello basta con combinar un sistema RFID semipasivo con una pasarela GPRS. En este caso, los valores registrados por el sensor se guardan en el chip RFID. Se leen, si es preciso, y se envían por telefonía móvil directamente al médico. El chip transpondedor RFID de la marca ZMDI, por ejemplo, que cumple la norma ISO15693, cuenta con una interface para sensores externos. Además, posee una memoria EEPROM de 8 kb para el almacenamiento de los datos registrados por el sensor. La empresa iDTRONIC comercializa una amplia gama de lectores RFID con pasarela GSM (figura 3) que se pueden conectar fácilmente a módulos GSM (por ejemplo, de Telit). IDENTIFICACIÓN INALÁMBRICA DE MÉDICOS Y PACIENTES En las residencias de ancianos o en los sanatorios, es habitual que varios pacientes compartan los mismos equipos, circunstancia que hace necesario un sistema de identificación de usuarios eficaz. Existen distintas formas de solucionar esta cuestión. Cabe citar, en primer lugar, los sistemas de identificación manuales, que sin embargo son fuente frecuente de

errores (por ejemplo, por la introducción de datos incorrectos). Los procedimientos de tipo biométrico, por otra parte, son muy costosos y someten el ordenador a un gran esfuerzo. Los dispositivos de identificación RFID, que el paciente puede llevar en todo momento consigo, por ejemplo en forma de muñequera o de llavero con chip transpondedor integrado, resultan fiables y económicos, y se pueden implementar fácilmente en aplicaciones ya existentes gracias a sus unidades de lectura modulares. Un sistema de identificación de este tipo no se puede manipular, porque funciona con códigos de identificación únicos. Además, proporciona más espacio de memoria para almacenar parámetros y datos importantes: el paciente lleva consigo permanentemente también información sobre la enfermedad que padece o sobre los medicamentos que debe tomar, por poner un ejemplo. De esta forma, todos aquellos que se encargan del cuidado del paciente pueden comprobar rápida y cómodamente si éste tolera un alimento o un medicamento determinado antes de administrárselo, sin tener que revisar para ello su ficha.

Figura 3. Los lectores de RFID con función de gateway propia contienen módulos GSM/GPRS como el Telit GE865. Mundo Electrónico | ENE-FEB 11

tendencias

Comunicaciones

Figuras 4, 5 y 6. Las etiquetas RFID pasivas son idóneas para identiﬁcar y marcar de forma inequívoca piezas y herramientas.

La identificación de los empleados también es un aspecto importante en el ramo de la medicina: es preciso garantizar que sólo el personal autorizado tiene acceso a sustancias peligrosas y/o puede manejar equipos imprescindibles para mantener las constantes vitales de los pacientes. Para este tipo de aplicaciones se pueden almacenar en el chip, junto con el código de identificación del usuario, datos relativos a las zonas a las que tiene permitido el acceso y a las horas a las que puede entrar a estas zonas. No solamente personas, sino también equipos y accesorios pueden identificarse o marcarse con este sistema. Por ejemplo, en los equipos utilizados para el tratamiento de huesos es posible integrar inlays (por ejemplo, de KSW Microtec, figuras 4 y 5) directamente en los accesorios, de manera que el lector del equipo identifique ENE-FEB 11 | Mundo Electrónico

entonces el accesorio en cuestión y active las funciones que correspondan. Así, la probabilidad de cometer fallos (acoplamiento del accesorio equivocado, manipulación errónea) es prácticamente inexistente. La tecnología RFID ofrece también posibilidades de control eﬁcaces para los accesorios de un sólo uso. Un lector instalado, por ejemplo, en una pistola para hacer tatuajes, identiﬁca las agujas que se colocan en la pistola y evita que se utilicen si detecta que ya se han usado una vez. PROTECCIÓN SEGURA DE SUSTANCIAS DELICADAS Muchos de los productos utilizados en el campo de la medicina son extremadamente sensibles a la temperatura (pensemos, por ejemplo, en las reservas de sangre, en los órganos o en determinados medicamentos).

La tecnología RFID permite supervisar la temperatura cómodamente. Para este tipo de usos, la empresa KSW Microtec ha desarrollado especialmente el VarioSens (figura 6). La etiqueta, con formato de tarjeta ISO, contiene un chip transpondedor, una antena, un sensor de temperatura y una batería. Éste también es un sistema RFID semipasivo, porque la batería sólo alimenta al sensor de temperatura, y no es necesaria para la transferencia de los datos. La frecuencia con que se deben guardar los datos de temperatura se puede ajustar individualmente entre dos segundos y nueve horas. Uno de los mayores riesgos relacionados con los medicamentos es el de las falsificaciones, que, aparte de provocar grandes pérdidas económicas a los fabricantes, pueden poner en grave peligro la salud de los pacientes. Para proteger este mercado de los productos ilegales, se prevé agregar un certificado electrónico de autenticidad a los envases de los medicamentos. El empleo de la tecnología RFID en este campo garantiza un control sin fisuras de los medicamentos, desde que se producen hasta que se administran a los pacientes. Muestra de ello es el sistema de etiquetado RFID TamperProof desarrollado por el Grupo Schreiner, que consta de una serie de etiquetas RFID autoadhesivas que se pegan a los envases de los medicamentos. Si se intenta despegar la etiqueta del envase original, ésta se autodestruye. El producto, que incluye además un chip transpondedor de código de identificación único, queda marcado así de forma segura y a prueba de falsificaciones. CONCEPTO DE SISTEMA EN LUGAR DE COMPONENTES EN CONEXIÓN Los requisitos que debe satisfacer una solución son prácticamente siempre los mismos, independientemente del campo en que se utilice. Los equipos deben funcionar sin necesidad de que el paciente los maneje; el tiempo de vida de la batería debe alcanzar el tiempo de duración de una terapia, es decir, aproximadamente seis meses; los instrumentos que se cargan a pilas deberían tener una autonomía de mínimo una semana sin necesidad de conectarse a la fuente de alimentación y además, cada vez más fabricantes desean distinguirse de la competencia por un diseño innovador de sus dispositivos. Esto se traduce en una búsqueda

de equipos cada vez más pequeños y con un consumo de corriente más reducido. Gracias a las tecnologías RFID, GSM y a otros métodos de transmisión inalámbrica, ya no es preciso que los pacientes manejen los equipos: la reconﬁguración o la lectura de los datos de los mismos se pueden realizar hoy en día a distancia o por Internet, ya sea de forma automática o con intervención de personal especializado. El empleo de la tecnología RFID es recomendable en todos aquellos casos en los que se desea transmitir una cantidad reducida de datos sólo cuando se solicite, y cuando la trayectoria de la onda es de sólo unos pocos centímetros. Para equipos que deban superar distancias de varios metros o iniciar la transmisión de datos por sí solos, y alimentarse mediante una pila de botón, resulta más adecuado el nuevo nRF8001 desarrollado por la empresa Nordic Semiconductor. Se trata de un chip transceptor de 2,4 GHz compatible con el nuevo estándar "Bluetooth low energy technology", que, conectado, consume como promedio sólo unos pocos microamperios. Tanto es así que las pilas de botón bastan para cubrir los picos de corriente de 15 mA. En muy poco tiempo, también los teléfonos móviles, las PDA, los ordenadores portátiles y los Tablet PC que se comercialicen serán compatibles con el nuevo estándar Bluetooth. En ese momento, el trabajo de desarrollo del hardware podrá centrarse en las unidades de medición de uso médico. El potencial de innovación en este sentido es enorme y los costes reducidos, porque para gestionar la comunicación con los equipos médicos se pueden utilizar ordenadores convencionales económicos. Basta con instalar en estos

Figura 7. El nuevo estándar "Bluetooth low energy technology" está integrado ya en la gama de transceptores nRF8000. Su consumo de energía es inﬁnitamente menor que el de los estándares Bluetooth utilizados hasta ahora.

colo ANT "Ultra Low Power", que ya viene integrado en algunos transceptores Nordic, se utiliza desde hace años en el mundo de los deportes, la salud y el bienestar. La experiencia acumulada durante años de trabajo con estas tecnologías impulsó a las compañías Nokia y Nordic a cooperar con vistas al desarrollo de un nuevo estándar de radio que permitiera conectar equipos a ordenadores de pequeño tamaño y consumiera menos energía que Bluetooth. El resultado de este esfuerzo conjunto recibió en un principio el nombre Wibree, hasta que el SIG o "grupo de interés especial" de Bluetooth lo integró a su gama de soluciones con la denominación "Bluetooth low energy technology". Este protocolo permite establecer

“Algunos fabricantes no desean que sus productos puedan comunicarse con los de la competencia y optan por protocolos propios o por una transmisión codiﬁcada a través de los protocolos estándar” ordenadores un "App" (un pequeño programa de software). La marca Nordic Semiconductor ya se ha hecho un nombre en el campo de los protocolos propios (no estandarizados) en la gama de 2,4 GHz, sobre todo por los que ha desarrollado para aplicaciones con niveles de consumo extremadamente reducidos. El proto-

una compatibilidad entre equipos empleados en aplicaciones similares y proporciona la eﬁcacia de soluciones propias similares. A la hora de seleccionar un protocolo para la transmisión de datos, existen aún diferencias considerables. Algunos fabricantes no desean que sus productos puedan comunicarse con

los de la competencia y optan por protocolos propios o por una transmisión codificada a través de los protocolos estándar. Otros, sin embargo, prefieren que sus productos sean accesibles para el mayor número de dispositivos de otras marcas posible, y, eligen para ello Bluetooth. Es muy probable que los defensores de esta última estrategia adopten en el futuro el nuevo estándar "Bluetooth low energy technology" (µBlue, figura 7). Al contrario que su predecesor, este nuevo protocolo no requiere velocidades de transmisión de datos de varios megabits por segundo ni 16.000 saltos de frecuencia por segundo para garantizar una transferencia de datos sin interrupciones. En el futuro, el cliente podrá elegir entre los protocolos ANT, Gazell y µBlue para regular la transmisión poco urgente de resultados de medidas a colectores de datos. En cualquier caso, opte por estándares como Bluetooth o por cuasi estándares como ANT o Gazelle, que son propiedad de una empresa y no de una organización, todos estos protocolos comparten características importantes: los tres tienen un consumo de corriente muy reducido, se basan en la tecnología de transceptores de la empresa Nordic Semiconductor y se pueden adquirir (al igual que los protocolos propios) a través de Rutronik. En pocas palabras: el cliente recibe siempre la aplicación que mejor se adapta a sus necesidades concretas y a su estrategia comercial. ● Mundo Electrónico | ENE-FEB 11

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Diseño

Mediante el popular 555

Eliminación del control por microprocesador en excitadores LED Este artículo explica detalladamente la sustitución de un microprocesador utilizado para controlar un excitador LED dedicado por un temporizador 555 económico en aplicaciones en las que no se requieran todas las funciones del excitador LED. De esta manera, el usuario puede disponer de las funciones de corriente constante del excitador LED y reducir el coste del sistema. Michael Day Texas Instruments

l número de aplicaciones en las que se utilizan los LED ha crecido mucho en unos pocos años. Los campos de aplicación de este componente abarcan desde las pantallas de vídeo de gama alta a aplicaciones de iluminación de gama baja. Con frecuencia, los diseñadores requieren sólo unas cuantas de las funciones de un excitador LED dedicado, pero no pueden permitirse el coste del microprocesador necesario para su control. Los excitadores LED dedicados se

diseñan generalmente para su control por un microprocesador y ofrecen funciones como control de la

Figura 1. El temporizador TLC555 sustituye al microprocesador en el excitador LED. ENE-FEB 11 | Mundo Electrónico

corriente de los LED por modulación del ancho de pulsos (PWM), control independiente de cada uno de los LED, lectura del estado y de los fallos de los LED, etc., pero en las aplicaciones en las que únicamente se requiere una corriente de LED constante, como en las luminarias LED, estas avanzadas funciones no son necesarias. En este tipo de aplicaciones se puede sustituir el microprocesador por un temporizador 555 como el TLC555 para reducir el coste del sistema, y seguir dispo-

Figura 2. Encendido y apagado del LED con una señal de reloj de 10 kHz.

niendo de un control preciso de la corriente de LED independientemente de la tensión, la temperatura y la caída de tensión directa del LED. El TLC5917, por ejemplo, es un excitador LED dedicado que controla ocho sumideros de corriente constante independientes. Normalmente este circuito integrado necesita un microprocesador para alimen-

“La velocidad de reloj del temporizador 555 determina la velocidad a la que se encienden y apagan los LED” tar cuatro entradas digitales de señal. El mandato /OE (activar salida) lo activa y desactiva. Los datos de la entrada en serie (SDI) se cargan en los registros de desplazamiento de entrada del integrado en el flanco de subida del reloj (CLK). Los datos de los registros de desplazamiento se transfieren a los latches internos de activación/desactivación en el flanco de bajada de LE (latch). El siguiente circuito utiliza el conocido temporizador 555 en sustitución del control por microprocesador, en casos en los que solamente es necesario activar y desactivar la corriente de LED. ALIMENTACIÓN DE 8 LED INDEPENDIENTES Las salidas del TLC5917 pueden ali-

mentar ocho LED independientes o bien se pueden conectar las salidas en paralelo para aumentar la corriente disponible y alimentar un único LED de alta potencia. En la puesta en tensión los registros internos de definición de corriente contienen valores predeterminados. Estos valores, junto con Rext, definen la corriente de LED. En esta aplicación, Rext establece la corriente de cada una de las salidas en IOUT = 18,75 A / Rext = 18,75 A / 178 O = 0,105 A. Conectando todas las salidas en paralelo se obtiene una corriente de LED de 0,842 A. En la puesta en tensión, los latches internos que activan y desactivan cada una de las salidas están a 0 de manera predeterminada, por lo que para activar las salidas hay que ponerlos a 1. El temporizador 555 sustituye al microprocesador en este cometido. CLK y LE están conectadas a la salida de onda cuadrada del 555. En cada flanco de subida de CLK, el dato de la SDI se desplaza en el registro de desplazamiento de entrada del TLC5917. El dato se almacena en el latch de activación/desactivación en el flanco de bajada de LE. Dado que el desplazamiento y el almacenamiento (latch) de los datos se producen en flancos distintos, las patillas CLK y LE se pueden conectar a la misma señal de reloj. Para conectar el integrado permanentemente se cablea /OE a masa. SDI se puede conectar a Vcc para encender automáticamente el LED en la puesta en tensión. Con esta conexión se proporciona continuamente el nivel 1 y se activan todas las salidas. También se puede conectar SDI a un interruptor o a una entrada digital para controlar el encendido o apagado del LED. Así SDI se podría

“Los excitadores LED dedicados se diseñan generalmente para su control por un microprocesador y ofrecen funciones como control de la corriente de los LED por modulación del ancho de pulsos (PWM), control independiente de cada uno de los LED, lectura del estado y de los fallos de los LED, etc.”

conectar a Vcc para proporcionar continuamente el nivel 1 y activar las salidas, o bien conectar a masa para proporcionar continuamente el nivel 0 y desactivar las salidas. La velocidad de reloj del temporizador 555 determina la velocidad a la que se encienden y apagan los LED. La corriente de LED recorre una rampa entre el 0% y el 100% en ocho pulsos de reloj, ya que cada flanco de bajada de LE desplaza los datos de SDI a otro de los ocho latch internos de activación/desactivación y enciende o apaga una de las ocho salidas. La figura 2 muestra la forma en escalera de la corriente de LED, que aumenta y disminuye con cada flanco de bajada de LE. Incluso una velocidad de reloj relativamente baja de 10 kHz da un tiempo de transición entre encendido y apagado de sólo 0,8 ms, que para el ojo humano resulta instantáneo. Con velocidades de reloj muy bajas se puede conseguir un encendido y apagado gradual. Con una velocidad de reloj de 0,1 Hz, el LED se enciende y apaga gradualmente en 0,8 s. ● REFERENCIAS Para obtener más información sobre este tema o descargar la ficha técnica u otros documentos técnicos sobre el TLC5917, visite www.ti.com/tlc5917-ca Si desea más información sobre los temporizadores 555, visite www.ti.com/tlc555-ca Mundo Electrónico | ENE-FEB 11

tendencias

Electrónica de potencia

Nuevos conceptos de eﬁciencia

Controladores de motores paso a paso bipolares Las estimaciones indican que los motores eléctricos consumen dos tercios de la energía eléctrica industrial, por lo que no es de sorprender que las principales compañías del sector consideren la reducción del consumo energético un aspecto clave para mejorar su rentabilidad y competitividad. Una de las respuestas reside en un consumo energético reducido y, en concreto, el consumo energético por parte de los motores eléctricos. Este puede reducirse de dos maneras principalmente: un control eﬁciente de la velocidad a la que funcionan y que los propios motores sean más eﬁcientes. Günter Richard Rohm Semiconductor [www.rohmeurope.com]

os motores paso a paso ocupan un nicho único dentro del control de motores y se utilizan habitualmente en aplicaciones de medida y control. Se han venido instalando cada vez más en la industria gracias a sus ventajas en cuanto a coste, precisión y control de movimiento, alta fiabilidad y, por último pero no por ello menos importante, por sus prestaciones. Con la creciente necesidad de eficiencia energética y de reducción de la energía consumida por una parte, el ahorro de costes y del número de dispositivos por otra, así como una gran demanda de fiabilidad y mayores prestaciones, una nueva generación de controladores de motores paso a paso bipolares constituye una parte fundamental para realizar diseños con un bajo consumo de energía, menos número de componentes, pequeño encapsulado, alta eficiencia y protección frente a averías integrada. Este artículo describe el desarrollado por parte de Rohm Semiconductor, de un nuevo concepto de CI controlador totalmente integrado y basado en el funcionamiento de PWM, la tecnología DMOS y funciones como protección frente a alimentación falsa (Ghost Supply Prevention, GSP). Los motores paso a paso trabajan con una corriente constante con el fin de lograr una elevada dinámica y una alta velocidad de rotación pero sólo en unos pocos casos y en aplicaciones con bajos requisitos de tensión constante serán suficientes. El motor girará a la velocidad establecida, inde-

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pendientemente de la carga, siempre que ésta no supere el valor del par del motor. Siempre que el motor funcione dentro de su par especiﬁcado, la posición del eje es conocida en todo momento y sin necesidad de un mecanismo de realimentación. La curva de par resultante también depende de la tensión de alimentación del CI controlador. Los motores paso a paso de par elevado necesitan trabajar con tensiones más altas para que el motor alcance todo su potencial. La corriente aumenta exponencialmente hasta llegar a IMAX. La puesta en funcionamiento de un motor a alta tensión, pero sin tener en cuenta las limitaciones de corrien-

te, puede resultar muy inconveniente para el motor y la circuitería de control. Por otro lado, y por lo que respecta al ahorro de energía, el motor se puede controlar consumiendo menor energía cuando sólo se necesite un par bajo, por ejemplo en modo de espera (stand-by) o de movimiento lento. Esto disminuye notablemente la pérdida de eﬁciencia dado que es proporcional al uso de energía. CONTROL A ALTA VELOCIDAD Las funciones de ajuste como el amortiguamiento mixto (mixed decay) se incorporan para un par elevado y una baja vibración. En general, el modo de amortiguamiento lento

Figura 1. Ajuste del factor de amortiguamiento para el motor y la señal de control.

(slow decay) por sí solo provoca una deformación de la forma de onda de la corriente durante la rotación a alta velocidad, lo cual provoca la vibración del motor. Los controladores de motores paso a paso de Rohm incorporan un terminal MTH que permite seleccionar los modos amortiguamiento rápido/lento/mixto (fast/slow/mix decay), lo que asegura un control con baja vibración, incluso durante la rotación a alta velocidad. También puede fijarse linealmente una proporción rápido/lento durante el amortiguamiento mixto, lo cual permite optimizar el amortiguamiento de la corriente. En algunas soluciones pueden establecerse cuatro ajustes del modo de amortiguamiento (un modo lento y tres modos mixtos) mediante terminales con entrada lógica de 2 bit. Cada modo se caracteriza por una proporción de amortiguamiento distinta entre rápido y lento, abriendo así la posibilidad de una optimización basada en la especificación del motor para una menor distorsión y vibración (figura 1). Otro método para minimizar la vibración y el ruido consiste en utilizar terminales independientes de VREF compatibles con señales de control de micropasos para un bajo ruido. Cada uno de los dos canales diferentes 1 y 2 tiene un terminal VREF para ajustar la corriente de salida. Las señales de control de micropaso se pueden introducir, obteniendo de este modo una disminución del ruido y de la vibración.

Se puede seleccionar un paso completo (excitación de 2 fases), medio paso (excitación de 1-2 fases), cuarto de paso (excitación de W1-2 fases), octavo de paso (excitación de 2W1-2 fases) o decimosexto de paso (excitación de 4W1-2 fases) según los ajustes del terminal de entrada de control y dependiendo del tipo de aplicación/ motor. El modo de paso completo es ideal cuando se necesite una corriente alta con un par elevado, mientras que el modo decimosexto de paso (microstep) se caracteriza por una forma de onda de salida filtrada para disminuir el ruido y la vibración. La figura 2 muestra el diagrama de bloques de un controlador de motor paso a paso. CONTROL PWM Si se necesita un mayor nivel de eficiencia y de prestaciones se emplea una técnica PWM (modulación de anchura de impulso) para generar una forma de onda senoidal. Los motores síncronos PM (de imán permanente) senoidales están cada vez más extendidos para los nuevos controladores, como sustitución a los motores CC con escobillas, universales y de otro tipo, en una gran variedad de aplicaciones. Los motivos son su mejor fiabilidad y mejor eficiencia, así como un menor ruido acústico, entre otras ventajas. Además de su mayor eficiencia, el PWM ofrece un control más preciso de la velocidad del motor así como una respuesta más rápida. La velocidad está controlada por

Menor número de componentes y encapsulado de pequeño tamaño A menudo resulta imposible utilizar dos fuentes de alimentación separadas en numerosas aplicaciones. Raramente hay dos fuentes de tensión disponibles para una aplicación determinada y, naturalmente, el uso de dos fuentes es mucho menos rentable que recurrir a una sola. La utilización de una única fuente de alimentación debido al regulador integrado hace innecesaria la conmutación de potencia y por tanto tampoco hace falta el sistema del lazo de control. El regulador integrado simpliﬁca el diseño y elimina la necesidad de un control secuencial de la fuente de alimentación así como el condensador externo de puenteo (bypass).

“Los motores paso a paso trabajan con una corriente constante con el ﬁn de lograr una elevada dinámica y una alta velocidad de rotación pero sólo en unos pocos casos y en aplicaciones con bajos requisitos de tensión constante serán suﬁcientes”

“Los controladores de motor paso a paso de alta tensión de Rohm utilizan excitación externa con sincronización sincronizada, controlando de este modo constantemente la corriente y reduciendo notablemente el ruido”

Figura 2. Diagrama de bloques de un controlador de motor paso a paso. Mundo Electrónico | ENE-FEB 11

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Electrónica de potencia

Disipación de calor por el desbordamiento térmico una vez que la temperatura del chip supera un valor umbral, como puede ocurrir por ejemplo a causa del flujo excesivo de corriente. Esto mismo es válido para un circuito de protección frente a sobrecorriente por retención (overcurrent protection, OCP, figura 3) que es mucho más fiable que un fusible, así como el bloqueo por sobretensión (overvoltage lock-out, OVLO) que desconecta la salida cuando Vcc supera un valor predeterminado, evitando así el fallo del motor.

Figura 3. Con y sin OCP.

Si se compara con los encapsulados HSOP convencionales que radian calor a través de los terminales, la nueva generación puede manejar elevadas corrientes a través de su encapsulado compacto ultraﬁno (HTSSOP-B28), disipando calor al sustrato a través de la cara metálica posterior, lo que da como resultado una gran disipación de potencia al tiempo que se reduce notablemente el área de montaje. Además, integra circuitos de protección múltiple como el circuito de desconexión térmica (thermal shutdown, TSD), que se encarga de la desconexión de la salida, evitando de este modo el daño en el CI provocado

la anchura de la serie de impulsos de igual tensión. Los métodos convencionales de autoexcitación se caracterizan por un retraso de sincronización entre canales que se produce entre la regeneración y la activación de la salida, lo cual genera ruido. Por el contrario, los controladores de motor paso a paso de alta tensión de Rohm utilizan excitación externa con sincronización sincronizada, controlando de este modo constantemente la corriente y reduciendo notablemente el ruido. Además, el control PWM de corriente constante se puede usar como función limitadora de la corriente. Tal como se ha señalado, la corriente en los devanados del motor nunca debe superar la corriente máxima especiﬁcada (imax) por lo que esta función protege la durabilidad del motor y la circuitería. Por si fuera necesario, existe una amplia variedad de conﬁguraciones posibles para combinar el control del motor de manera diferente, ajustando la frecuencia de PWM. El control de corriente constante de PWM utiliza procesos DMOS de baja resistencia en conducción (ON) mienENE-FEB 11 | Mundo Electrónico

tras que anteriormente los controladores de motores generalmente se basaban en procesos CMOS. Interfaces CLK-IN y PARALLEL-IN Entre sus características está el soporte a interfaces CLK IN y PARALLEL IN para una amplia compatibilidad. En comparación con el tipo PARALLEL IN que necesita señales de control procedentes de la CPU, los controladores de motores paso a paso de nueva generación integran un circuito convertidor que genera las señales de control del motor, posibilitando así el control de motores paso a paso con una sola señal CLK (reloj). Esto reduce tanto el volumen de proceso de software como el número de señales, acortando así el tiempo de desarrollo, simpliﬁcando el trazado de la placa y recortando los costes. El terminal SELECT permite conmutar entre los modos CLK-IN y PARALLEL IN. Los dos canales se pueden controlar por separado en modo PARALLEL IN, lo que permite controlar dos motores CC de manera independiente, posibilitando así el uso de un CI para controlar un motor paso a paso

y de CC juntos en la misma aplicación, reduciendo de este modo una vez más el tiempo de desarrollo y los costes. Función GSP Se puede incorporar una función de protección frente a alimentación falsa (ghost supply prevention, GSP) a la entrada lógica que evita el paso de señales de control, p.ej. señales a los terminales de entrada por parte del microcontrolador durante la desconexión de Vcc, provocando que la señal atraviese la línea de Vcc, dando como resultado posible un mal funcionamiento de otros CI. La función GSP evita un mal funcionamiento bloqueando la necesidad de un control secuenciado durante la conexión/ desconexión (ON/OFF) de la alimentación con el ﬁn de reemplazar el control de la fuente de alimentación. DIAGRAMA DEL CIRCUITO DE LA BOMBA DE CARGA Si el terminal de VCC o CP2 en el circuito de la bomba de carga se cortocircuita a masa, el CI se quema. La compatibilidad electromagnética se

Conﬁguración de patilla segura Un cuidadoso diseño de la conﬁguración del terminal evita fallos debidos a la orientación inversa o a cortocircuitos en las patillas adyacentes debidos a un montaje incorrecto o a una mala soldadura, respectivamente, eliminando dos importantes modos de fallo en el proceso de montaje. Algunos de los controladores tienen patillas compatibles con versiones anteriores, permitiendo así el uso de diferentes motores sin cambiar el trazado de la placa y, una vez más, reduciendo el tiempo de desarrollo y los costes.

ha convertido en un aspecto crítico para muchos diseñadores. Un diseño precavido con filtros de ruido en todos los puntos de circuito del dispositivo, junto con la utilización de un envolvente masivo, conllevan mayores costes. Si no se es tan precavido se pueden originar costes adicionales para el rediseño necesario. Además, la detección del problema no resulta siempre sencilla. El reto estriba en lograr una circuitería que genere la forma de onda de control apropiada con el fin de minimizar las EMI. La nueva generación no se basa en una bomba de carga, lo que a su vez elimina la necesidad de más de dos condensadores electrolíticos externos de alta tensión o de un diodo de apagado. Esto proporciona una mayor resistencia a fallos al eliminar los cortocircuitos del condensador para unos niveles superiores de fiabilidad y seguridad, contribuyendo a su vez a una mayor miniaturización que ahorra espacio. REDUCCIÓN DE EMI Cuando el motor conmuta del sentido normal al inverso o viceversa, o del modo normal/inverso a abierto, se produce una fuerza contraelectromotriz originada en la inductancia de la bobina, lo que provoca un flujo de corriente regenerativa. Dependiendo del tipo de motor y de las condiciones de uso, si existe la posibilidad de superar el valor absoluto de la corriente máxima debería conectarse un condensador con la capacidad apropiada entre la fuente de alimentación y masa para manejar esta corriente regenerativa. No obstante, aunque no

se supere el valor absoluto, la capacidad de carga/descarga del circuito pudiera no ser capaz de aceptar el cambio instantáneo de la carga provocado por la fuerza contraelectromotriz, dando como resultado un incremento de la tensión de alimentación, por lo que es importante incluir una protección frente a la polaridad inversa del CI. Es una práctica común conectar un condensador en cualquiera de los casos, con el fin de mejorar las prestaciones y la fiabilidad. Además, el número reducido de componentes también mejora las EMI. CONCLUSIONES Todos estos criterios en el nuevo concepto de controlador contribuyen en los diseños de equipamiento a acortar el tiempo de ingeniería y el coste, así como a reducir los riesgos y al mismo tiempo a incrementar la fiabilidad del diseño y la aplicación debido a sus técnicas exclusivas, como una sola fuente de alimentación, la inexistencia de una bomba de carga y la función GSP. La posible compatibilidad de patillas asegura que las aplicaciones que utilicen el control lineal de Vref puedan adoptar fácilmente el diseño más avanzado sin modificar el trazado de la placa de circuito impreso, obteniendo así las ventajas de la funcionalidad de PWM. Una amplia variedad de controladores de motores paso a paso, desde los de tipo estándar hasta los de altas prestaciones, y para un amplio rango de corrientes y tensiones, asegura la compatibilidad con aplicaciones de todo tipo. No se necesita una parametrización compleja. ●

“La utilización de una única fuente de alimentación debido al regulador integrado hace innecesaria la conmutación de potencia y por tanto tampoco hace falta el sistema del lazo de control” “Si se compara con los encapsulados HSOP convencionales que radian calor a través de los terminales, la nueva generación puede manejar elevadas corrientes a través de su encapsulado compacto ultraﬁno que disipa calor al sustrato a través de la cara metálica posterior”

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Telecomunicaciones

Red inalámbrica de sensores

Gestión del consumo eléctrico (I) Se presenta el diseño y desarrollo de una red inalámbrica de sensores para la medida de parámetros eléctricos partiendo de la premisa de que los componentes necesarios, tanto para la medida de los parámetros deseados como para proporcionar el canal de comunicaciones requerido, ya existen en el mercado como productos comerciales probados. El trabajo se orienta a su integración y proporcionar funcionalidades extra orientadas a la gestión del consumo eléctrico obtenidas mediante un software especíﬁco, por lo que se va a presentar especial atención a su estructura. El sistema propuesto y desarrollado se constituye como una herramienta operativa para la gestión energética tanto en entornos domésticos como industriales. E. Lluna [eduardo.lluna@uv.es], A. E. Navarro, D. Ramírez, S. Casans y J. Sánchez Universidad de Valencia

on el estado actual del desarrollo electrónico existen multitud de sensores inteligentes [1][2][3] y sistemas de comunicación sobradamente probados que permiten mediante un proceso de integración más o me-

nos complejo, obtener sistemas de medida de gran calidad con prestaciones que superan a las de los componentes por separado. En el presente trabajo se plantea el diseño de una red inalámbrica de sensores para

Figura 1. Estructura general de la red de sensores desarrollada. ENE-FEB 11 | Mundo Electrónico

la medida de parámetros eléctricos. El sistema se ha orientado a la medida de parámetros eléctricos debido a que cada día es más importante el ahorro energético y el consumo responsable de energía eléctrica. El pri-

Figura 2. Diagrama de bloques del nodo de medida.

Figura 3. Diagrama de bloques del nodo central.

mer paso para poder iniciar este ahorro consiste en ser capaz de conocer los consumos en las diferentes cargas. Si bien todas las instalaciones eléctricas, tanto domésticas como industriales, incluyen un medidor, el consumo global limita las posibilidades de actuación.

Por esa razón un sistema de medida distribuido de los parámetros eléctricos mejora las posibilidades para poder llevar a cabo tareas de gestión eﬁciente del consumo. Estos parámetros son la potencia consumida (activa, reactiva y aparente), tensión y corriente, frecuencia y algunos pará-

metros de calidad de línea como cortes de suministro y picos de tensión y corriente. En la segunda parte de este artículo se describirá todo el software desarrollado para el correcto funcionamiento de la red inalámbrica de sensores para la gestión del consumo eléctrico. Mundo Electrónico | ENE-FEB 11

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Telecomunicaciones

DESCRIPCIÓN DEL SISTEMA PROPUESTO La estructura básica consiste en una red inalámbrica de sensores en la cual cada elemento de medida (sensor), se situará en cada uno de los puntos de consumo (cargas). Estos sensores deberán estar unidos mediante algún sistema de comunicación inalámbrica. Vamos a distinguir dos tipos de elementos, los nodos de medida (en adelante NM) y el nodo central (en adelante NC). Los NM incluyen el sensor de medida de los parámetros eléctricos y se instalan en los puntos de interés. El NC actúa como coordinador y centralizador de la información medida y no dispone de sensor de medida. Todos los NM envían sus datos al NC. El NC a su vez se conecta con un sistema de control de red (en adelante SCR) para volcar todos los datos recopilados. La ﬁgura 1 muestra esta estructura básica de la red. Los elementos principales del sistema desarrollado son, por lo tanto, el sistema de medida empleado, el sistema de comunicaciones, la CPU que trabaja como lógica de control, el sistema de alimentación, el de almacenamiento de datos y el de comunicaciones con el SCR. Las ﬁguras 2 y 3 muestran respectivamente los diagramas de bloques de ambos tipos de nodos. La comunicación entre la CPU de control y los diferentes módulos hardware se realiza mediante interfaces SPI o I2C. Sensado de parámetros eléctricos Para la medida de los parámetros eléctricos hay varios enfoques posi-

bles. Por una parte es posible obtener las señales de tensión y corriente y operar con ellas de forma analógica. Otro posible enfoque consiste en transformar estas mismas señales al formato digital con dos convertidores A/D y manejarlas con un microprocesador [4][5][6]. Los sensores inteligentes disponibles parten de las señales analógicas obtenidas mediante algún transductor, realizan todo el procesado digital de las mismas y proporcionan valores finales de consumo y cualquier otro parámetro eléctrico [7][8]. En este trabajo se usa un sensor inteligente, en concreto el circuito ADE7753 de Analog Devices [9], perteneciente a la familia ADE77XX. Sus principales características son medida monofásica, proporciona valores de tensión y corriente eficaz, frecuencia de la onda de tensión, medida de la energía activa, reactiva y aparente (error menor del 0,1%), además de algunos parámetros de calidad como picos de tensión y corriente y huecos de tensión. Se comunica con el exterior con un interface SPI y con una línea de interrupción para notificaciones asíncronas. Por otra parte permite la conexión de diferentes tipos de sondas para la medida de la tensión y corriente necesaria (resistencia shunt, transformadores de corriente y entrada di/dt). Un elemento muy importante es la elección de las sondas de tensión y corriente que se usarán junto con el sensor inteligente empleado. La elección de los sensores de tensión y corriente a emplear están ligados al tipo de carga a medir y a los requisitos de

Figura 4. Toma de tensión y corriente para medidas: sin intercalar (izquierda) e intercalado (derecha). ENE-FEB 11 | Mundo Electrónico

aislamiento galvánico necesarios. Para baja tensión y dispositivos domésticos el sensor de tensión puede ser un simple divisor de tensión. En el caso de media tensión es necesario el aislamiento galvánico, por lo que sensores basados en el Efecto Hall son preferibles, aunque incrementan la complejidad y el coste del sistema. En cuanto a los sensores de corriente un factor importante es la necesidad de 'intercalar' el dispositivo de medida en la línea de alimentación. Esto no siempre es posible, por lo que es preferible una solución de tipo inductivo como transformadores de corriente o sondas Rogowski. La figura 4 muestra los casos típicos de conexión con un elemento inductivo que no necesita ser intercalado en la línea de la carga (figura 4 izquierda) y con el elemento intercalado (figura 4 derecha). En este trabajo se han implementado los dos casos. Para NM conectados a un equipo con difícil desconexión se usa una sonda Rogowski [10] para la medida de corriente. En el caso de cargas pequeñas en las que es fácil la desconexión, por ejemplo electrodomésticos que llevan enchufe, se ha usado un NM con una toma macho-hembra que permite ser intercalado. En este caso el sensor de corriente usado ha sido un Allegro ACS750 [11] basado en el Efecto Hall. En ambos casos, por simplicidad, se ha optado por un divisor de tensión para el acondicionamiento de la medida de tensión. El chip ADE7753 seleccionado dispone de un modo especial de entrada di/dt por lo que la sonda

Rogowski puede conectarse directamente. Sistema de comunicaciones Por sencillez de instalación se emplea un sistema de comunicaciones inalámbricas. Puesto que el tráfico de datos va a ser bajo y también es importante tener un bajo consumo se ha escogido el estándar IEEE 802.15.4 [12], englobado en el grupo de las redes de área personal inalámbricas (WPAN, Wireless Personal Area Network). En concreto se usará un módulo Picdem Z [13] de Microchip, basado en el circuito integrado MRF24J40 del mismo fabricante [14]. Este módulo incluye la antena integrada en la placa de circuito impreso. La red de nodos tiene una estructura de estrella en la que el NC hace las veces de coordinador PAN de la red y los NM serán nodos terminales conectándose a un NC. Módulo de control -CPU Por motivos de coste y tamaño se ha optado por usar un microcontrolador, que incluye todos los periféricos necesarios (UART, SPI, temporizador, etc.), además de memoria RAM y flash en un único encapsulado, lo que reduce considerablemente los componentes externos necesarios y por consiguiente la complejidad del diseño. El chip elegido ha sido el PIC18LF2420 de Microchip [15]. Fuente de alimentación Los NM se alimentan por la propia red que controlan. El consumo de éstos es suficientemente bajo como para que no afecte a la carga medida. Asimismo, dado el bajo consumo de los nodos se optar por una fuente de alimentación sin transformador basada en una red RC. Es importante notar que esta fuente no proporciona aislamiento galvánico, por lo que sólo es admisible en este caso, en que los nodos van a estar aislados sin interacción directa con un operador ya que se conectan de forma inalámbrica. Para el caso del NC, puesto que requiere su conexión a un ordenador de control, el aislamiento galvánico es imprescindible y por lo tanto se emplea como fuente de alimentación una fuente conmutada comercial. En ambos tipos de nodos se incluye un sistema de soporte por baterías para poder seguir midiendo ante cortes del suministro eléctrico. El circuito conmutador se encarga de seleccionar la alimentación de la fuente de alimentación o de las baterías en función del nivel de tensión. En este

“Para la medida de los parámetros eléctricos hay varios enfoques posibles: obtener las señales de tensión y corriente y operar con ellas de forma analógica o bien transformar estas mismas señales al formato digital con dos convertidores A/D y manejarlas con un microprocesador” “Un factor importante en los sensores de corriente es la necesidad de 'intercalar' el dispositivo de medida en la línea de alimentación. Esto no siempre es posible, por lo que es preferible una solución de tipo inductivo como transformadores de corriente o sondas Rogowski”

trabajo se usa el modelo ADM690 de Analog Devices [16]. Almacenamiento de datos El NC es el responsable de recibir los datos medidos por los demás nodos y almacenarlos hasta que sea posible descargarlos al SCR. Si bien el microcontrolador elegido lleva cierta cantidad de memoria flash, ésta no es suficiente para dar autonomía al sistema, por lo que se ha añadido una memoria EEPROM externa de 64 Kb modelo 24LF512 de Microchip [17], conectada a través de un interface I2S. Comunicación con el SCR Para la comunicación entre el NC y el SCR se utiliza la conexión USB, para lo cual se usa el módulo MM232R de FTDI [18], que se conecta directamente a la salida de la UART serie del microcontrolador y es visto en cualquier ordenador que se conecte como un dispositivo serie. FUNCIONALIDAD DEL SISTEMA Los bloques hardware descritos en las secciones anteriores proporcionan funcionalidades básicas pero la red de sensores requiere unas funcionalidades más específicas y de alto nivel. Éstas, para el caso de un NM son: - Conectarse a la red de nodos de medida y mantener la conexión. - Sincronizar su reloj con el del NC. - Efectuar las medidas y obtener los datos en las unidades adecuadas. - Enviar los datos recopilados al NC (a través de la red). - Calibración de las medidas. Para el NC, las funcionalidades necesarias son: - Crear la red de nodos de medida y mantenerla.

- Sincronización de los NM con el reloj local. - Mantener información del estado de los NM. - Recibir los datos de los NM y almacenarlos. - Enviar los datos recopilados al sistema de control de red. Estas funcionalidades de alto nivel se obtienen por el software embebido en la CPU de cada nodo. Las ﬁguras 5 y 6 muestran los diagramas de bloques de este software incluyendo las relaciones entre los mismos. Puede apreciarse que un bloque muy importante en ambos tipos de nodo corresponde a las comunicaciones IEEE 802.15.4. El módulo hardware proporciona el nivel físico de la comunicación, pero es necesaria una pila software para dar los niveles necesarios de comunicación. La pila de comunicaciones tiene funciones diferentes en cada tipo de nodo correspondiente a las funciones de coordinador PAN y nodo terminal del estándar IEEE 802.15.4. En este trabajo se ha usado la pila de comunicaciones MiWi de Microchip [19], especialmente diseñada para funcionar con los microcontroladores del mismo fabricante. La pila proporciona las funciones básicas para la creación y mantenimiento de la red inalámbrica, la conexión a la misma y el envío y recepción de datos. Un aspecto muy importante para el correcto funcionamiento de este sistema es la sincronización temporal de los nodos. Cada NM pone una marcatemporal a las medidas efectuadas para que puedan ser comparadas con las de otros nodos, pero para que esa comparación sea posible, las marcas temporales de todos los NM tienen que estar en la misma base de tiempos. Mundo Electrónico | ENE-FEB 11

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Telecomunicaciones

ces y se toma el menor valor de los obtenidos. Esta repetición del proceso minimiza los efectos del hecho de que el tiempo de recepción de mensajes depende de la congestión de la red. Por lo tanto el valor T1-T0 es clave en el proceso de sincronización.

Figura 5. Diagrama de bloques del software embebido en el nodo de medida.

Figura 6. Diagrama de bloques del software embebido en el nodo central.

Los nodos no disponen de un reloj en tiempo real (RTC, Real Time Clock), en su lugar disponen de un contador software que se incrementa usando un temporizador hardware. Un 'tic' del sistema corresponde al incremento de este contador en una unidad y la sincronización consiste en igualar el valor de este contador en todos los nodos, y se toma como reloj patrón el del NC. Para esta sincronización se usa el algoritmo 'Remote Clock Reading' [20], basado en el intercambio de mensajes. El algoritmo contempla dos funciones: el de servidor, que envía su valor de reloj a los nodos que quieren sincronizarse con él y el de cliente, que envía las peticioENE-FEB 11 | Mundo Electrónico

nes de sincronización y acaba sincronizado con el Servidor. El proceso es el siguiente: 1. El cliente envía un mensaje al servidor solicitando el valor del reloj y almacena el instante T0 en el que ha enviado la solicitud. 2. El servidor, al recibir la petición del cliente, responde con el valor de su contador de ticks (reloj) Stime en el instante de la recepción de la petición. 3. Cuando el cliente recibe la respuesta con el valor Stime, guarda el instante de recepción de la misma T1. 4. El valor corregido Tc que debe usar el cliente es: Tc=Stime+((T1-T0)/2). 5. El intercambio se repite varias ve-

En los diagramas de bloques (figura 5 y figura 6), el correspondiente a sincronización temporal realiza la función de servidor en el NC y de cliente en los NM. El ADE7753 usado para la medida eléctrica se conecta a través de un interface SPI y reconoce una serie de órdenes para enviar la información medida. El bloque 'Medidas' del diagrama de bloques del NM (figura 5), proporciona el conjunto de funciones necesarias para el acceso a la información de forma transparente, actúa como un controlador de dispositivo para el chip ADE7753. Los NM pueden funcionar en dos modos que llamaremos manual y automático. En el modo manual se efectúan medidas bajo demanda por parte del SCR y el valor que se envía es el instantáneo en el momento de la solicitud. En el modo automático se efectúan medidas de forma continua. Para evitar una cantidad demasiado elevada de datos, éstos se van promediando. Por una parte se define el número de medidas por unidad de tiempo y por otra parte el número de medidas sobre las que se promedia. El bloque 'Gestión de Modo' (figura 5), es el encargado de efectuar las medidas de forma automática o cuando se le solicita usando el bloque 'Medidas'. El NC lleva el control de los NM conectados a la red para poder así direccionar mensajes provenientes del SCR (por ejemplo en el caso de funcionamiento en modo manual). También realiza consultas periódicas de estado para conocer la situación de cada NM. El NC almacena los datos de medida provenientes de los NM hasta que tenga ocasión de volcarlos al SCR. Estos datos se almacenan en la EEPROM externa. La memoria del NC se ha compartimentado como una cola circular de registros que funciona como una FIFO. Los valores recibidos se van almacenando hasta que se llena la memoria completamente y, en ese caso, comienza a reescribirse por el registro más antiguo. Para cada registro se lleva el control de si ha sido enviado al SCR, por lo que en caso de sobreescritura de registros que no han sido enviados, se activa-

Tabla 1. Tareas del software del nodo central Tarea

Descripción

NetTask

Control de la creación y mantenimiento de la red

TxRxTask

Gestión de las comunicaciones inalámbricas con los NM

CommTask

Gestión de comunicaciones con el centro de control

PMTTask

Control del interface de usuario del módulo (LED y pulsadores)

Tabla 2. Tareas del software de los nodos de medidas Tarea

Descripción

NetTask

Control del acceso y conexión a la red

TxRxTask

Gestión de las comunicaciones inalámbricas con el NC

PMTTask

Control del interface de usuario del módulo (LED y pulsadores)

ModeTask

Gestión del modo de funcionamiento

AutoMeasureTask

Medidas automáticas en modo automático

CalTask

Proceso de calibración

SincTask

Sincronización

ZXTTask

Detección de cortes de tensión

ría una alarma de pérdida de datos. Los registros tienen un tamaño de 24 bytes, por lo que con la memoria de 64 Kb se tiene una capacidad de 2730 registros. Guardando un registro por minuto se obtienen 1440 registros al día, por lo que el NC podría almacenar datos de un NM de casi dos días. Con más nodos esta autonomía se va reduciendo. El bloque 'Almacenamiento de Datos' del NC (figura 6), es el encargado de esta tarea. El chip de medidas ADE7753 proporciona unidades arbitrarias, las cuales deben adaptarse a las unidades reales de los parámetros medidos. Para esto los NM realizan un proceso de calibración a fin de obtener las constantes que permitirán esta conversión. La primera vez que arranca un nodo se considera que no está calibrado y se inicia este proceso automáticamente. Posteriormente es posible iniciar el proceso en cualquier momento. El procedimiento consiste en la medida de una serie de valores patrón fijos. Este proceso lo realiza el bloque 'Calibración' del NM (figura 5). Sobre la pila de comunicaciones MiWi

se ha definido un protocolo de comunicaciones que permite intercambiar datos entre los NM y el NC. El protocolo define un formato de trama de datos y los valores posibles. Igualmente se ha definido un protocolo de comunicaciones entre el NC y el SCR para la descarga de los datos. La gestión del protocolo entre el NC y los NM la realiza el bloque de 'Gestión de Comunicación' incluido como un subbloque dentro de las comunicaciones IEEE 802.15.4 y está disponible en ambos tipos de nodos (figuras 5 y 6). Los bloques descritos en los párrafos anteriores se han desarrollado en forma de tareas. Las tareas empleadas en cada tipo de nodo son las que se muestran en la tabla 1 y la tabla 2 para el NC y el NM respectivamente. AGRADECIMIENTOS Este trabajo ha sido posible gracias al soporte financiero de los proyectos ENE2008-06588-C04-04 del Ministerio de Ciencia e Innovación de España y del Fondo Social Europeo para el Desarrollo Regional y ACOMP/2010/231 de la Generalitat Valenciana. ●

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tendencias

Diseño

Comunicaciones inalámbricas

Soluciones para mejorar la eficiencia de amplificadores de potencia Para alcanzar una alta eficiencia de amplificadores de potencia se proponen muchas soluciones de linealización, entre la que destacan la que incluye esquemas de linealización de alimentación directa, realimentación cartesiana, predistorsión digital y control de fuente de alimentación. Este artículo presenta y compara estos métodos. Tras examinar la complejidad y contrastar las ventajas e inconvenientes, se da una serie de orientaciones generales para la implementación práctica de sistemas. Lekun Lin IDT

a eficiencia de amplificadores de potencia (PA) es un factor clave en el diseño de sistemas inalámbricos. Debido a la no linealidad inherente a los PA, una señal de gran amplitud se distorsionaría y su espectro se ampliaría hasta perturbar sus señales adyacentes. Para mantener la señal de entrada en una región lineal, tenemos que reducir el nivel de la señal de entrada, lo que disminuye la eficiencia de PA.

que la ganancia del PA es G, la atenuación del atenuador es 1/G, y PA2 es un ampliﬁcador de potencia auxiliar con una ganancia G, siendo s la señal de entrada; s1, la salida del PA; s2, la salida del atenuador, y s3 la salida de todo el sistema de linealización. La idea de la linealización directa es simple y sencilla: atenuar la salida del PA, s1, al mismo nivel que la señal de entrada, s,

LINEALIZACIÓN DIRECTA (FEED-FORWARD) Una alternativa convencional a la simple reducción de potencia es la linealización del ampliﬁcador de potencia basada en el método feed-forward. En la ﬁgura 1 se muestra un sistema típico de linealización directa, en el

s2=s1/G

“El modelo PA no requiere ninguna caracterización en la realimentación cartesiana; es simple y resistente a las derivas y al envejecimiento del ampliﬁcador de potencia”

y, a continuación, obtener la distorsión comparando s2 con la señal de entrada, s, e=s-s2=s-s1/G

puede ampliﬁcar y restar de la salida del PA original.

Con el PA auxiliar, la distorsión se

s3=s1+e*G=s1+(s-s1/G)*G=G*s Aunque la linealización feed-forward es estable y tiene un alto rendimiento potencial, presenta las desventajas de altos costes y baja eﬁciencia energética de su esquema en conjunto ya que se requiere un ampliﬁcador de potencia auxiliar.

Figura 1. Linealización de alimentación directa (feed-forward). ENE-FEB 11 | Mundo Electrónico

REALIMENTACIÓN CARTESIANA También se utilizan métodos de realimentación para alcanzar la linealización de PA. Hay muchos métodos de realimentación diferentes, entre ellos la realimentación de envolvente, realimentación polar y realimentación cartesiana. La última de éstas ha sido la más estudiada.

gado sistemas de banda ancha, tales como WiMAX y LTE, para conseguir altos caudales. El modelo de PA sin memoria ya no es apto para sistemas de banda ancha. El diseño de DPD debe tener en cuenta el efecto de memoria de PA. Según estudios realizados, el DPD sin memoria sufre una degradación signiﬁcativa del rendimiento al compensar un PA con efectos de memoria. El elemento clave en el diseño de DPD es calcular los coeﬁcientes utilizados en predistorsionadores. En la documentación técnica actual, se distingue entre dos métodos difeFigura 2. Realimentación cartesiana.

Figura 3. Predistorsión digital, esquema de aprendizaje directo.

En la linealización basada en el método de realimentación cartesiana, mostrada en la ﬁgura 2, la salida distorsionada del PA se realimenta a través de un demodulador I-Q para crear dos bucles de realimentación negativa. El problema más importante de la realimentación cartesiana consiste en mantener las fases de realimentación alineadas, es decir, mantener ϕ en cero. La desalineación de las fases de realimentación pondría en peligro la estabilidad del sistema. La realimentación cartesiana ofrece múltiples ventajas. El modelo PA no requiere ninguna caracterización en la realimentación cartesiana; es simple y resistente a las derivas y al envejecimiento del PA. PREDISTORSIÓN DIGITAL De todos los métodos de linealización PA, la predistorsión digital (DPD) es uno de los más eﬁcientes. Se sirve de un predistorsionador digital no lineal en la banda base para compensar la distorsión originada por el PA no lineal. Mediante un predistorsionador digital, un PA es capaz de funcionar en la región no lineal sin pérdi-

da de rendimiento, lo cual mejora la eﬁciencia. Los predistorsionadores digitales convencionales se centran en PA sin memoria, en los que las salidas del PA solamente dependen de las actuales entradas del PA. Este tipo de DPD podría implementarse con una tabla de consulta utilizando la señal de realimentación del PA. En los últimos años se han desple-

“Entre todos los métodos de linealización PA, la predistorsión digital (DPD) es uno de los más eficientes. Se sirve de un predistorsionador digital no lineal en la banda base para compensar la distorsión originada por el amplificador de potencia no lineal” rentes: el esquema de aprendizaje directo y el de aprendizaje indirecto. El esquema de aprendizaje directo se describe en la figura 3. En dicho esquema, los coeficientes del predistorsionador digital se ajustan

Figura 4. Predistorsión digital, esquema de aprendizaje indirecto. Mundo Electrónico | ENE-FEB 11

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Diseño

Figura 5. Seguimiento de la envolvente.

de forma adaptiva para minimizar el error entre la entrada del predistorsionador digital y la salida del amplificador de potencia. En el esquema de aprendizaje directo, el modelo de PA debería identificarse antes de ajustar los coeficientes del predistorsionador. En lugar de recurrir al ajuste adaptivo, los coeficientes del predistorsionador podrían calcularse invirtiendo el modelo de amplificador de potencia. No obstante, generalmente no es fácil obtener la inversa de un sistema no lineal con memoria. Otro método consiste en usar la arquitectura de aprendizaje indirecto. Tal como muestra la figura 4, se utiliza un módulo de aprendizaje de predistorsión en la línea de realimentación para compensar la salida del PA. El módulo de aprendizaje de predistorsión se ajusta de forma adaptiva para minimizar el error entre la entrada del amplificador de potencia y la salida del aprendizaje de predistorsión. Una vez concluida la adaptación, se copia ante el PA como pre-

distorsionador digital. La ventaja del esquema de aprendizaje indirecto reside en que elimina la necesidad de identificar el modelo de amplificador de potencia. En una aplicación real hay que considerar la degradación analógica de RF en el diseño de DPD. Una degradación analógica, como por ejemplo el desequilibrio I/Q, disminuiría el rendimiento del DPD. Puesto que un predistorsionador digital provocaría distorsión no lineal, la cual tiene un ancho de banda más amplio que la señal, el circuito analógico debería ser capaz de manejar el ancho de banda más amplio. CONTROL DE LA FUENTE DE ALIMENTACIÓN Controlando la fuente de alimentación del amplificador de potencia para reducir la disipación térmica, los esquemas de control de fuentes de alimentación ofrecen potencialmente la eficiencia energética más alta. Actualmente existen dos esquemas

Figura 6. Eliminación y restauración de la envolvente. ENE-FEB 11 | Mundo Electrónico

importantes de este tipo: seguimiento de la envolvente (ET), tal como se muestra en la figura 5; y eliminación y restauración de la envolvente (EER), tal como se muestra en la figura 6. Un sistema ET utiliza un amplificador de potencia lineal cuya tensión de fuente de alimentación sigue la envolvente de la señal para reducir la disipación térmica. En un sistema EER, se elimina la amplitud de la señal de RF. Controlando un PA de conmutación, se restaura la amplitud, lo que permite alcanzar una alta eficiencia. Los dos retos principales de los sistemas ET y EER consisten en diseñar amplificadores de envolvente de banda ancha de alta tensión y altamente eficientes y alinear la sincronización entre la envolvente y la señal de en-

“La ventaja del esquema de aprendizaje indirecto reside en que elimina la necesidad de identificar el modelo de amplificador de potencia” trada de RF. Tanto ET como EER sufren deterioro del rendimiento debido a una sincronización desalineada. Especialmente EER se caracteriza por sus requisitos muy exigentes en lo concerniente a la alineación de la sincronización, lo cual impide su aceptación general en la industria, a pesar de su alta eficiencia potencial. CONCLUSIONES En este artículo se analizan varias soluciones de linealización de amplificadores de potencia en términos de complejidad, retos y rendimiento. Si bien se siguen utilizando soluciones de linealización convencionales, como linealización feed-forward y realimentación cartesiana en numerosas aplicaciones, la predistorsión digital goza de una aceptación cada vez más generalizada en sistemas inalámbricos, sobre todo en estaciones de base de la tercera y cuarta generación. ET y especialmente EER aún presentan dificultades en su implementación, pero cada vez atraen más atención gracias a su alta eficiencia.●

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Diseño

Adaptación de circuitos

Sensor con el convertidor o convertidor con el sensor El enfoque inicial que se puede adoptar al diseñar un sistema de convertidor analógico a digital (ADC) es observar la resolución necesaria y utilizar un ADC que proporcione una resolución comparable. Para lograr la precisión requerida, simplemente deberán añadirse al sistema los módulos de ganancia necesarios de forma que el rango analógico de interés cubra el margen dinámico del ADC. Bonnie C. Baker Texas Instruments

ero existe otra alternativa. Se puede utilizar un convertidor de 24 bit para eliminar los módulos de ganancia así como la derivación, la desviación y el ruido introducidos por los mismos que pueden encontrarse en un sistema de 12 a 16 bit. El convertidor de 24 bit constituye una solución más sencilla. Además, podrá lograr un mejor rendimiento por aproximadamente el mismo coste o menor. Incluso podría finalizar el diseño utilizando tan sólo una parte del ADC de 24 bit. Es correcto: ¡hasta podría desaprovechar bits! Y, aun así, lograría o mejoraría la resolución y la precisión del sistema original de 12 ó 16 bits. El convertidor de 24 bit ofrece una ventaja de ganancia inmediata del sistema de 4096 respecto a un ADC de 12 bit, así como una función adicional de amplificador de ganancia programable (Programmable Gain Amplifier, PGA). La función de PGA interna del convertidor delta-sigma puede incre-

Figura 1. Un SAR de 12 bit (a) muestra un sensor conectado a través de un ampliﬁcador al convertidor. Un delta-sigma de 24 bits (b) muestra un sensor conectado directamente al convertidor.

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mentar la ganancia en otro factor de 64 a 128 (según el producto). CELDA DE GANANCIA ANALÓGICA Como primer paso en el proceso de diseño, normalmente se observa el sensor que se va a utilizar y, a continuación, el margen de salida del sensor. Luego se hace coincidir su homónimo de salida del sensor y la entrada del convertidor A/D. En este proceso, se requiere una celda de ganancia analógica para realizar el trabajo de correspondencia entre el sensor y el ADC. O también se puede intentar encontrar al azar un ADC que coincida con el margen de salida del sensor. Hay que tener cuidado con ambas estrategias y procurar poner más atención en la contribución de ruido del sistema, donde la resolución y la precisión reales del sistema son las especiﬁcaciones importantes. Por ejemplo, si dispone de un margen

de 5 V con una ganancia analógica de 250 V/V con un sistema de 12 bit, el bit menos significativo (LSB) del sistema será igual a 5 V / 250 / 212 o 4,88 mV. En la figura 1a se ilustra este tipo de sistema. Ahora introduzcamos la señal del sensor en un convertidor de 24 bit sin ganancia (figura 1b). Podremos hacerlo porque el tamaño del bit menos significativo (LSB) del sistema de 24 bits es lo mismo que una ganancia analógica de 4096. Cuando utilice esta estrategia de diseño, elimine los efectos de la desviación de nivel analógico empleando las entradas diferenciales del ADC. Esto le permitirá aplicar una tensión a la entrada negativa del ADC mientras posiciona la entrada positiva del mismo con la salida del sensor. Aunque el rango total del ADC de 24 bit es operacional, la salida del sensor podría cubrir solamente una parte de los códigos de salida del ADC. Mediante la selección de dicha parte del rango del ADC, podrá centrarse en la cuestión más agradecida de la respuesta de la señal. Disponer de un ADC de 24 bit con una resolución efectiva de 23 bit es como tener 2048 convertidores individuales de 12 bit colocados a lo largo del rango del convertidor. En los próximos artículos veremos la implementación de estas ideas en una celda de carga y en una aplicación de sensor de temperatura. En ambos casos, compararemos el rendimiento y el coste del sistema. Mediante la evaluación de unos cuantos tipos diferentes de circuitos de baja velocidad, realizaremos una comparación entre una aplicación de 12 bit y la implementación de 24 bit y veremos las ventajas de esta nueva forma de diseñar. ●

productos y servicios

la solución

Estaciones base 4G

Analizador portátil de Anritsu para redes móviles Anritsu ha presentado el MT8222B BTS Master, su analizador portátil de estaciones base de próxima generación con soporte a los estándares 4G actualmente en fase de despliegue, pero además sigue permitiendo la medida de las redes de comunicaciones móviles instaladas de tipo 2G/3G ya instaladas.

CARACTERISTICAS TÉCNICAS ■ Margen de medida: 400 MHz a 6 GHz. ■ Realiza medidas de pérdida de retorno, pérdida del cable, ROE y distancia a la avería. ■ Tiene modo de analizador de espectro con un margen de frecuencias de 150 kHz a 7,1 GHz. ■ Ruido de fase típico -100 dBc/Hz para 10 kHz de offset. ■ Ruido medio (DANL) con un valor típico de -163 dBm en 1 Hz de RBW. ■ Margen dinámico superior a 95 dB en 1 Hz de RBW. ■ Dimensiones 315x211x94 mm. ■ Peso: 4,9 kg. ■ Alimentado por batería. ■ Pantalla LCD color. ■ Resistente a golpes.

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Al combinar las características de la plataforma BTS Master y la nueva capacidad de medida, el MT8222B ofrece a ingenieros y técnicos un analizador ligero y portátil que puede medir los principales estándares inalámbricos, entre ellos LTE, WiMAX, WCDMA/HSDPA, CDMA/EV-DO y GSM/EDGE. Este nuevo equipo se destina tanto a instalación de nuevas redes como al mantenimiento de las existentes. Entre las principales características del nuevo equipo ha incorporado a la plataforma del MT8222B BTS Master una capacidad de demodulación de 20 MHz, permitiendo así que el instrumento mida señales LTE y WiMAX. Además, el MT8222B se caracteriza por una salida de FI de 30 MHz e intervalo nulo para la demodulación externa de prácticamente cualquier otra señal de banda ancha. Para realizar un test completo del receptor hay disponible una opción de generador de señal vectorial que cubre el margen de 400 MHz a 6 GHz, de modo que puede generar, además de ruido, dos señales moduladas simultáneamente. Existe todo un conjunto de opciones para configurar el MT8222B BTS Master con el fin de adaptarlo a los requisitos específicos de medida de cualquier aplicación de campo. Entre estas opciones hay una salida de FI (intervalo nulo) a 140 MHz con un ancho de banda de FI de 30 MHz, un receptor GPS que funciona con el estándar del analizador 3,3/5 V Bias Tee, que permite la conexión a antenas GPS en el emplazamiento de la estación base, así como una salida y entrada de frecuencia con una precisión de 25 ppb (partes por miles de millones). El MT8222B BTS Master incorpora el software Master Software Tools (MST) y Line Sweep Tools (LST) de Anritsu para una gestión y análisis integral de los datos permitiendo ahorrar un tiempo importante en la generación de informes. Los datos recogidos incluso durante una semana por el MT8222B BTS Master se pueden combinar en un solo archivo por medio de la visualización tridimensional del espectrograma de carpeta del MST. Los usuarios tienen un archivo para poder visualizar el nivel de umbral, el zoom y el control de rotación independiente para 3 ejes.

DESARROLLO

Software para diseño de FPGA El Quartus II versión 10.1 es un software para lógica programable que aporta altas prestaciones y productividad para el diseño con CPLD, FPGA y ASIC HardCopy. El software incluye la disponibilidad de una versión beta de Qsys, la herramienta de próxima generación de Altera para la integración de sistemas, que dispone de la primera interconexión del mercado basada en la red en chip y optimizada para FPGA. Qsys permite el diseño de sistemas de altas prestaciones basados en FPGA gracias a la utilización de la arquitectura de interconexión basada en la red en chip. Qsys aplica la teoría de red a las comunicaciones en el chip para ofrecer mejoras en las prestaciones respecto a las interconexiones convencionales de bus y de estructura de interruptores. Este método, que empaqueta todos los datos asignados a memoria y de corriente, ofrece una mayor frecuencia de trabajo para la misma latencia y la misma utilización de recursos. Qsys también ofrece una función de segmentación automática para aumentar aún más la frecuencia máxima del sistema. ■ Fabrica y comercializa: Altera

MEDIDA

Sensor para dispositivos de interface humano Los sensores de la familia ADNS-2700 constituyen un completo system-on-chip (SoC) óptico con un pequeño número de patillas y resultan adecuados para dispositivos de interface humano. Estos dispositivos permiten eliminar la necesidad de un microcontrolador externo y sólo requieren añadir algunos componentes pasivos. Integran un sistema de adquisición de imagen, DSP y salida USB en una huella de reducidas dimensiones y 8 patillas en un formato DIP. También integra un oscilador y los sensores no requieren un alineamiento óptico de precisión, lo cual facilita su fabricación. Además, se suministra con una memoria programable una sola vez para que los fabricantes puedan adaptarlo a sus necesidades. Se caracteriza por una velocidad de detección de hasta 30 ips y una detección de aceleración de hasta 8g. El margen de resolución se puede programar entre 250 y 1250 cpi. ■ Fabrica y comercializa: Avago Technologies

POTENCIA

MOSFET para aplicaciones de alimentación Los modelos IRF6708S2 Small Can e IRF6728M Medium Can son dos MOSFET que reducen el número de componentes en un sistema de alimentación en torno al 30% y utilizan tecnología DirectFET, proporcionando una baja carga y una muy baja resistencia en conducción, además de pocas pérdidas de conmutación. El modelo IRF6728M también incluye un diodo Schottky integrado que reduce las pérdidas asociadas a la conducción del diodo y a la recuperación inversa. Ambos dispositivos pertenecen a una familia de MOSFET de 30 V que permiten reducir la inductancia parásita y son totalmente compatibles con la homologación RoHS. La tensión de puerta es de 20 V para ambos modelos y la resistencia en conducción es de 1,8 y 30 m� para 10 V y 2,8 y 12,0 m� para 4,5 V, respectivamente. ■ Fabrica y comercializa: International Rectiﬁer

MEDIDA

Analizador de fibra óptica El Xgig es un analizador de fibra óptica en formato 16G que completa una solución de prueba FC destinado a equipos de almacenamiento compatibles con la tecnología 16G. Ofrece una elevada velocidad y alta capacidad de almacenamiento, así como un completo análisis de la fibra en tecnología 16G que identifica y fija errores críticos y asegurar la transmisión de datos y el estado completo de la red. El instrumento proporciona una solución adecuada de validación con funciones de integración e interoperatividad según la especificación de fibra 16G. Este analizador se proporciona como una opción que se ajusta al chasis de medida Xgig 5000 del propio fabricante.

VISUALIZACIÓN

Sistema LCD embebido de bajo consumo El sistema embebido de visualización LCD BEGV643A ofrece soporte para un escaneado sencillo de 8 bit con resolución LCD STN monocromo de 320x240 con retroiluminación en color blanco. El BEGV643A incluye un microprocesador de 8 bit AVR y memoria ﬂash programable de 64 KB, SRAM interna de 4 KB y EEPROM interna de 128 KB actualizable (64 KB x 2 CMOS I²C). También posee un puerto de serie dual, uno RS232 y otro compartido con RS422 y RS485, dispone de interfaces para periféricos mediante un puerto SPI de transferencia de datos síncrona de tres hilos dúplex total e I²C para velocidades de transferencia de 250 kHz. Las características se completan con soporte a interface de panel táctil resistivo de cuatro hilos y diversos accesorios (manual de usuario, disco de software y cable ISP) para dotar de elevado rendimiento a visualizadores FSTN (gris), STN (azul), LDC y LED (blanco). El BEGV643A, que mide 160x109x16,5 mm, consume una corriente de 180 mA y opera con una tensión de alimentación de 3,3 VCC. ■ Fabricante: Bolymin ■ Comercializa: Anatronic

■ Fabrica y comercializa: JDSU Mundo Electrónico | ENE-FEB 11

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CONVERSIÓN

Convertidores A/D de 16 bit Las familias LTC2165 y LTC2185 se componen de convertidores A/D de 16 bit de resolución con una velocidad de 25 a 125 Mbps. La primera familia es de muestreo único y la segunda es de doble muestreo por lo que se adaptan perfectamente a su utilización para memorias DDR, salidas digitales CMOS/LVDS y otros dispositivos de altas características. Se caracterizan por un consumo de 185 mW/canal a una velocidad de 125 Mbps y ofrecen una relación señal/ruido de 76,8 dB y una SFDR de 90 dB en la banda base. Incluyen diferentes opciones de velocidad para trabajar a 25; 40; 65; 80 y 105 Mbps con una disipación de energía de 1,5 mW/Mbps y canal; además el consumo en espera es de 20 mW y en desconexión de 1 mW. Ofrece soporte a un ancho de banda completo de 550 MHz y el encapsulado es QFN compacto. ■ Fabrica y comercializa: Linear Technology

MEDIDA

Sensor de efecto Hall lineal El ACS711 es un sensor de efecto Hall lineal que integra un circuito de protección frente a problemas de sobrecorriente y que se adapta a la medida de CA y CC en comunicaciones de audio, electrodomésticos y aplicaciones de automoción con tensiones operativas de hasta 100 V. La salida tiene una curva proporcional al ﬂujo de corriente entra las patillas de entrada positiva y negativa, la resistencia interna es de 1,2 mW proporcionando una medida no intrusiva de potencia. Ofrece dos escalas de medida de ±12,5 y ±25 A a partir de una alimentación entre 3,3 y 5,5 V sin necesidad de resistencia externa de medida. El dispositivo se ha encapsulado en un formato SOIC8 para montaje superﬁcial y totalmente libre de plomo. Entre sus principales aplicaciones se encuentran la medida del motor y bombas de los electrodomésticos o el control de los sistemas de iluminación domésticos, así como en automoción.

MEDIDA

Sensor de luz ambiental adaptativo El MAX9635 ahorra espacio y consume poca energía en comparación con otros dispositivos similares, según su fabricante. Se trata de un sensor de luz ambiental digital (ASL) que permite ampliar la vida de las baterías en los dispositivos móviles y portátiles. Se ha fabricado en tecnología BiCMOS e integra dos fotodiodos además de un ﬁltro óptico para rechazar la luz ultravioleta e infrarrojo; de esta forma puede replicar la respuesta a la luz de un ojo humano. Con un consumo de corriente de 0,65 µA en conducción, puede trabajar a partir de tensiones entre 1,7 y 3,6 V. Se puede comunicar a través de I2C y tiene unas dimensiones de 2x2x0,6 mm dentro de un encapsulado tipo UTDFN-Opto EP de 6 patillas. Trabaja en el margen de temperaturas entre -40 y +85ºC y es un dispositivo adaptable a teléfonos móviles avanzados. ■ Fabrica y comercializa: Maxim Integrated Products

MICROS

Microcontroladores de bajo consumo La familia RL78 se compone de microcontroladores de bajo consumo que integran avanzadas funciones de control y una elevada integración para facilitar la evolución desde las familias R8C y 78K del mismo fabricante. Todos los productos se han realizado alrededor del procesador RL78, basado en el núcleo de altas prestaciones 78K0R que se completa con un gran número de funciones periféricas, por lo que es adecuado para aplicaciones de dispositivos móviles o aplicaciones ﬁjas. Consume una corriente de 70 µA/MHz y una corriente en espera de 0,7 µA con el RTC y el LVD en activo. Se ha fabricado en tecnología de 130 nm y permite suministrar una capacidad de cálculo de 41 DMIPS trabajando a una frecuencia de 32 MHz. La tensión de alimentación se sitúa en el margen entre 1,6 y 5,5 V para un dispositivo microcontrolador de 8 bit de resolución encapsulado en formatos de 20 a 128 patillas. ■ Fabrica y comercializa: Renesas Electronics

COMUNICACIONES

Módulo de bus MIL-STD-1553 El módulo Mini-PCIe proporciona un canal redundante del bus MIL-STD-1553 a cualquier tipo de sistema embebido de pequeñas dimensiones, PC robusto o dispositivo que requiera incorporar ese tipo de bus para sus aplicaciones. El BU65586H1 es fácilmente conectable mediante una ranura Mini-PCIe. ■ Fabrica y comercializa: Allegro Microsystems ■ Fabrica y comercializa: Data Device Corporation ENE-FEB 11 | Mundo Electrónico

COMUNICACIONES

Cuadro de distribución de redes ópticas La familia SCM (Single Circuit Management) modular para redes de fibra óptica se ha visto ampliada con un nuevo producto: el cuadro de distribución óptica ODF (Optical Distribution Frame), orientado a instalaciones principales de los operadores de redes, como centros de concentración y oficinas centrales. Con el ODF es posible conectar un gran número de fibras ópticas y distribuirlas en un espacio reducido, para lo cual puede equiparse con componentes básicos de la familia SCM. Es posible configurar el ODF con módulos de empalme, módulos de parcheo y módulos combinados, que se montan empleando una técnica de instalación rápida y sin herramientas. Una unidad ODF puede gestionar hasta 2.034 fibras. El sistema garantiza un máximo radio de curvatura de 40 mm, lo que constituye un factor decisivo para una administración de fibras fiable y sin tensiones y un criterio de calidad para futuras aplicaciones de alta capacidad y xWDM. Fabricado con perfiles de aluminio, el ODF posee unas dimensiones básicas de 300x300, 600x300 o 900x300 mm y 2,2 m de alto. ■ Fabrica y comercializa: R&M

VISUALIZACIÓN

Visualizadores AMOLED Este fabricante cuenta con una amplia gama de pantallas con diferentes conectividades, tamaños e interfaces, especialmente diseñadas para el entorno industrial, que permiten seleccionar la más adecuada dependiendo de nuestra aplicación. Pantallas AMOLED con tamaños de 3,4 y 4,3 pulgadas, con y sin pantalla táctil y brillo de hasta 200 cd/m2, temperatura de funcionamiento entre -20 y +60ºC y una vida útil superior a las 30.000 horas. Las pantallas para exterior tienen tamaños de 6,5 a 15 pulgadas con tratamiento antisolar y de alto brillo, pueden ser táctiles por RS232 o USB, con brillos entre de 600 a 1400 cd/m2, temperatura de funcionamiento de -20 a +70ºC y tiempo de funcionamiento superior a 50.000 h. También cuenta con diferentes gamas de pantallas PVI TFT, pantallas en formato Open Frame, así como pantallas con chasis. En todas estas pantallas se puede seleccionar el interface, S-video, CBVS o RGB analógico, eligiendo así la pantalla según los requisitos de la aplicación. ■ Fabricante: FDT ■ Comercializa: Sagitrón

LÓGICA

Dispositivos lógicos de bajo consumo Los dispositivos de puertas lógicas en formato DFN1410 complementan los dispositivos existentes en formatos SOT25 y SOT23, lo cual permite reducir la complejidad en la fabricación de dispositivos móviles. Estos componentes sustituyen las puertas lógicas de tipo AND, NAND, OR, NOR, XOR, de inversión y funciones de memoria intermedia. Se caracterizan por consumos de corriente por debajo de 1 µA. En particular la familia 74LVC1GXX trabaja a tensiones entre 1,6 y 5,5 V, mientras que la familia 74LVCE1GXX se alimenta entre 1,4 y 5,5 V, en ambos casos soportan niveles TTL. El controlador de salida es de ±24 mA a 3,3 V de tensión y en caso de desconexión se asegura que las salidas están desconectadas para evitar ﬂujos de corriente inversa. La demanda de puertas lógicas individuales está creciendo en determinadas aplicaciones y en muchos casos se requieren soluciones que integren cuatro puertas lógicas. ■ Fabrica y comercializa: Diodes

PASIVOS

Condensadores para filtrado de CC La serie FFLI se compone de condensadores especialmente diseñados para el filtrado de CC y caracterizados, por tratarse de dispositivos de película, que aportan una vida media de más de 100.000 h que han obtenido la calificación IEC-61071 sobre condensadores de potencia electrolíticos. Asimismo, se han aprobado según las regulaciones de IED-60068-1 e IEC-61373 para choques y vibraciones. Aportan una capacidad de hasta 3000 pF soportando 1900 VCC/ 100 A y pueden trabajar a temperaturas de hasta 95ºC. Los nuevos condensadores de película metalizada se adaptan a aplicaciones en bancos de condensadores modulares para aplicaciones en sectores como instalación de paneles solares o generadores de energía eólica. ■ Fabrica y comercializa: AVX Kyocera

COMUNICACIONES

Conectores de alta capacidad Al combinar los conmutadores de última generación con el ensamblaje de fibras de elevado índice, la familia FL FOC PN-C-HCS-GI200/230 permite la transmisión a distancias de hasta 250 m. Los conectores de fibra óptica se pueden ensamblar en menos de dos minutos sin aplicar complicados procesos de crimpado o pegamento para su integración con la fibra. Este sistema de interconexión permite ahorrar fallos de comunicaciones y una monitorización continua a través de la web utilizando objeto SNMP o comunicaciones Profinet. El conmutador puede utilizarse como dispositivo de E/S Profinet con una función PDEV y se puede utilizar en redes Ethernet redundantes con detección RSTP, así como en un entorno MRP. Para redes Ethernet/IP, incorpora filtros con función IGMP.

■ Fabrica y comercializa: Phoenix Contact

Mundo Electrónico | ENE-FEB 11

productos y servicios 60

CONEXIÓN

Conector USB 3.0 CONEXIÓN

Zócalo para memoria DDR3 El VLP DDR3 es un zócalo DIMM destinado a memorias de última generación y que se ha diseñado en función de los estándares Jedec con una altura máxima de 16 mm, de forma que permite que el módulo de memoria reduzca su altura total para ocupar menos espacio en las placas de servidores y ordenadores en general. Este recorte en la altura permite una mejora en la disipación energética con lo que se mejora el funcionamiento total del sistema informático. El nuevo zócalo de conexión se ha pensado para todo tipo de aplicaciones además de servidores; de esta forma se puede utilizar en sistemas de comunicaciones o en portátiles. El conector se suministra con tres opciones de conectores y dos opciones de color en el módulo y se adapta perfectamente a SMD.

El conector USB 3.0 cumple todos los estándares del USB-IF. Ofrece una velocidad de 5 Gbps para una rápida sincronización y puesta en funcionamiento, y multiplica por 10 las prestaciones respecto al USB 2.0. Además, el conector USB 3.0 es compatible con USB 2.0 y optimiza la eficiencia del consumo al eliminar las consultas sobre los dispositivos y los requisitos de alimentación en modo inactivo. Permite cargas unitarias de 150 mA (que supone un incremento del 50% respecto a la carga unitaria mínima del USB 2.0) hasta seis cargas unitarias (que es de 900 mA, un incremento del 80% respecto al USB 2.0 para el máximo registrado de 500 mA). Esto significa que USB 3.0 tiene una capacidad de potencia hasta un 80% superior según la configuración del dispositivo. ■ Fabrica y comercializa: Tyco Electronics

■ Fabrica y comercializa: Tyco Electronics

MEDIDA

Giroscopio MEMS para automoción El MEV-50C-R es un sensor giroscópico en tecnología MEMS que ofrece unas buenas características para su uso en el segmento de automoción. Presenta una deriva de temperatura de 0,6 ºC/s y se adapta a un margen de temperaturas entre -40 y +85ºC. El vibrador se ha realizado con un único cristal de silicio que ofrece una elevada estabilidad. Incorpora una elevada linealidad del 0,5% en todo el margen de temperaturas y una sensibilidad de ±5%. La medida de presión alcanza 10-9 Pa m³/s y no cambia la eﬁciencia en las pruebas de choques y vibraciones a las que se ha sometido durante pruebas de 2.000 ciclos de cambios de choques térmicos entre -55 y +125ºC. Las dimensiones son de 10,0x6,2x2,9 mm y un peso de 0,3 g. ■ Fabrica y comercializa: Murata

PROTECCIÓN

Conexiones de alta deﬁnición protegidas La matriz de diodos ESD de 8 canales está destinada para todo tipo de conexiones de altas prestaciones tipo HDMI, DisplayPort, DiiVA, SATA o USB 3.0 permitiendo minimizar la carga en las líneas de datos de muy alta velocidad. El modelo HSP068M16 ESD proporciona protección para los 8 canales de forma que el diseño sólo tiene que integrar un único dispositivo adicional. Este nuevo sistema de protección previene los errores habituales que se producen en las imágenes reproducidas de alta velocidad o en el audio de alta calidad. Entre las características que se incluyen se destaca la protección ESD de 15 kV según los requisitos de la normativa IEC61000-4-2, todo ello en un encapsulado con unas dimensiones de 3,3x1,5x0,6 mm con una impedancia diferencial de 100 Ω. ■ Fabrica y comercializa: STMicroelectronics

CONEXIÓN

Conectores para montaje superﬁcial El conector para tarjeta SIM de 8 patillas modelo 254070FB009XX26XX se adapta a numerosas aplicaciones con restricciones de espacio y elevada miniaturización, como dispositivos electrónicos portátiles o sistemas de navegación para automoción. Utiliza un sistema de producción por moldeado avanzado que hace posible construir un formado muy compacto con unas dimensiones de 19,3x26,35 mm, con un perﬁl de sólo 1,7 mm de altura. Su diseño robusto le permite utilizarse en terminales de punto de venta y otros sistemas que requieran una gran resistencia. Su durabilidad está asegurada por una vida media de más de 5.000 ciclos. ■ Fabrica y comercializa: Suyin Europe ENE-FEB 11 | Mundo Electrónico

SOFTWARE

Módulos de procesado de voz

MEDIDA

Multiplicadores de frecuencia Con sus tres multiplicadores de frecuencia, este fabricante amplia el margen de frecuencia de sus generadores de señales de microondas hasta 110 GHz. La familia de multiplicadores de frecuencia SMZ se anuncia como la primera en ofrecer a los usuarios la posibilidad de controlar el atenuador integrado de forma mecánica o electrónica. Se han diseñado los multiplicadores como complemento para el generador de microondas SMF100A. Además de controlar los multiplicadores de frecuencia SMZ, el SMF100A también monitoriza y corrige automáticamente los valores de frecuencia y nivel. Los usuarios del sector de automoción, institutos de investigación y la industria aeroespacial y de defensa ya no tienen que realizar largas y complejas medidas de corrección mediante un detector de nivel o sensor de potencia. La nueva familia de multiplicadores de frecuencia ofrece tres modelos diferentes: el SMZ75 (50 hasta 75 GHz), el SMZ90 (60 hasta 90 GHz) y el SMZ110 (75 hasta 110 GHz). ■ Fabrica y comercializa: Rohde & Schwarz

VISUALIZACIÓN

Cámaras inteligentes de alta precisión La familia de cámaras inteligentes M-390 se ha diseñado para aplicaciones de visualización de máquina de alta precisión y pueden utilizarse como parte del sistema de visión embebido Impact M-Series del mismo fabricante. Se trata de un sistema con cuatro cámaras que funcionan de forma independiente trabajando para distintas funciones como inspección, guía o identiﬁcación. Este nuevo sistema de visión permite combinar y marcar resoluciones de cámara para todos los puntos de inspección, proporcionando una elevada ﬂexibilidad en el despliegue de las mismas. El sistema completo, incorporando cuatro cámaras M-390, permite el análisis de partes diferenciadas, localización de defectos o detección simultánea en los cuatro lados de un objeto. ■ Fabrica y comercializa: PPT Vision

VISUALIZACIÓN

Los módulos de procesado de voz Telogy Software están disponibles de forma gratuita con los DSP de las familias C55x y C64x del mismo fabricante. La biblioteca VoLIB y la FAXLIB se suministra como código objeto para ambas familias de procesadores de señal digital de este fabricante norteamericano. Con las nuevas bibliotecas se dispone de un entorno abierto para fabricantes de dispositivos. Permiten generar módulos de procesado y codificadores de audio específicos, incluyendo funciones como detección de tono, cancelación de eco, generación de tonos o detección de actividad vocal, así como otras funciones de cancelación de ruidos y eco. Las API para cada módulo de software están documentadas a través de un fichero que pueden descargarse los usuarios y los programadores de las mencionadas familias de DSP. ■ Fabrica y comercializa: Texas Instruments

ILUMINACIÓN

Controlador para LED de 16 canales El TC62D776 es un controlador LED para visualizadores que se caracteriza por aportar 16 salidas de corriente constante de entre 1,5 y 90 mA. La elevada precisión de control se garantiza con una tolerancia de ±1,5%. El circuito trabaja con una alimentación entre 3,0 y 5,5 V y se ajusta a tensiones de salida de 17 V. La corriente se puede ajustar en 128 pasos con una frecuencia de transmisión de datos serie de 25 MHz. El dispositivo requiere pocos componentes externos y la corriente se controla mediante una resistencia. Incluye funciones de protección térmica, detección automática de error y desconexión. Incorpora un interface de E/S compatible que le permite aceptar señales de entrada entre 3,3 y 5,0 V. Se suministra en encapsulados SSOP, HTSSOP24 y QSOP con 24 contactos. Se ha diseñado para optimizar la eﬁciencia y tiene un consumo en espera de 1 µA.

Pantallas industriales de 15,4 pulgadas El G154I1-LE1 es una pantalla de 15,4 pulgadas diseñada especíﬁcamente para uso industrial que aporta una resolución WXGA y que se caracteriza por un amplio ángulo de visualización vertical de 160º y horizontal de 140º para una resolución de 1.280x800 puntos y una relación de contraste de 700:1 con un brillo de 450 cd/m². Esta nueva pantalla industrial incluye retroiluminación LED, lo que le permite reducir su consumo e incrementar la vida del visualizador hasta 50.000 horas manteniendo los niveles de brillo especiﬁcados. Incluye un interface LVDS para su conexión y se adapta a aplicaciones industriales para un margen de temperaturas entre -20 y +70ºC. ■ Fabrica y comercializa: Toshiba Electronics ■ Fabrica y comercializa: Chimei Innolux Mundo Electrónico | ENE-FEB 11

productos y servicios 62

COMUNICACIONES

Capa física para automatización industrial COMUNICACIONES

Microcontrolador para redes WiFi La familia AX220xx está formada por microcontroladores monolíticos que incorporan la banda base 802.11 WLAN MAC y TCP/IP. Esta familia está compuesta por dispositivos SoC que ofrecen una arquitectura de CPU dual con 1 MB de memoria integrada compartida, 64 KB de memoria de datos para la CPU, 32 KB de memoria de datos para la WCPU, acelerador TCP/IP y todas las funciones pertinentes para conexión WiFi y Fast Ethernet. La arquitectura dual permite utilizar la MCPU en aplicaciones y proceso TCP/IP y la WCPU para el proceso del protocolo WLAN y la transmisión de paquetes de Ethernet a WLAN. La WLAN integrada y el procesador de banda base son compatibles con el estándar IEEE-802.11a/b/g y soporta funciones de seguridad compatibles con 802.11i y funciones QoS compatibles con 802.11e. Ofrece asimismo soporte a diversos interfaces serie y paralelo como bus local, UART o SPI de alta velocidad. El dispositivo se completa con un kit de desarrollo que incluye hardware y software. ■ Fabrica y comercializa: Asix Electronics

ALIMENTACIÓN

Fuente de alimentación CA/CC refrigerada de 100 W La serie ECC100 se compone de fuentes de alimentación CA/CC de salida única con una potencia de 100 W cuya principal característica es que está refrigerada, por lo que es adecuada para su utilización en cajas herméticas y en entornos agresivos que experimenten importantes variaciones de temperatura. La refrigeración por conducción permite su uso en aplicaciones externas pudiendo trabajar en márgenes entre -40 y +75ºC. Con unas dimensiones de 83,8x127,0x39,4 mm, son unos sistemas compactos que permiten disipar el 88% del calor por conducción a través del chasis y sin necesidad de añadir ventiladores o flujo de aire forzado. La serie cuenta con cinco modelos que cubren tensiones de salida de 12, 15, 24, 28 y 48 VCC; asimismo, cuenta de forma opcional con un módulo de protección para homologar el grado de protección al nivel 4 según EN61000-4-5. De forma estándar cumple las especificaciones de seguridad según IEC60959-1/UL60950-1/EN60950-1, así como EN550022 nivel B para emisiones conducidas sin filtrar. ■ Fabrica y comercializa: XP Power

µpd60620 es una solución de capa física para Ethernet destinada a aplicaciones industriales de automatización. Estos controladores de capa física se adaptan a entornos diferentes como PC y aplicaciones de consumo basándose en el estándar IEEE-802.3 y ofrecen funcionalidades para aplicaciones en tiempo real y aplicaciones de diagnóstico mediante un sistema de alta ﬁabilidad y que requiera ciclos de producto largos. En un encapsulado LQFP80 ofrece un controlador de capa física dual que aporta una baja latencia de nodo y reducido jitter para trabajar con comunicaciones de datos de alta velocidad. Proporciona un enlace de comunicaciones en dos direcciones con mecanismo de control que se adapta a las necesidades en el segmento de la robótica. Soporta enlaces tipo Proﬁnet, Sercos III y EtherCAT, todos compatibles con el estándar industrial IEEE-802.3. ■ Fabrica y comercializa: Renesas Electronics

MEDIDA

Sensor óptico de proximidad El VCNL4000 es un sensor óptico de luz ambiente y proximidad que es el primero que ha integrado un emisor IR, un diodo PIN, un detector de luz, un circuito procesador de señal, un convertidor A/D de 16 bit, todo ello en un dispositivo en formato LLP para montaje superﬁcial con unas dimensiones de 3,95x3,95x0,75 mm. Ofrece soporte a la conexión mediante interface I2C y se destina a teléfonos inteligentes, teléfonos táctiles, PDA, GPS y cámaras digitales, entre otros dispositivos. El sensor, con una resolución efectiva de 16 bit, asegura una elevada inmunidad a las interferencias al mismo tiempo que permite detectar objetos a distancias de hasta 100 mm. La corriente de control LED puede programarse entre 10 y 200 mA en pasos de 10 mA. Ofrece asimismo un nivel de rechazo de ruido de 100 y 120 Hz y un margen de detección con luz ambiental entre 0,33 lux y 22 klux. Se alimenta a una tensión de 2,5 a 3,6 V y tiene un margen de temperaturas operativas entre -25 y +85ºC. ■ Fabrica y comercializa: Vishay Intertechnology

ALIMENTACIÓN

Módulo regulador de tensión El LTM4628 es un módulo regulador de tensión de la familia µModule que contiene dos circuitos convertidores CC/CC paso bajo de 8 A con inductores, MOSFET y todos los componentes necesarios para realizar una correcta regulación de tensión dentro de un encapsulado tipo LGA con unas dimensiones de 15x15x4,32 mm. El margen de tensiones de entrada soportadas se extiende entre 4,5 y 26,5 V para ofrecer un margen de tensiones de salida entre 5,5 y 0,6 V con un error en la salida del ±1,5%, incluyendo línea y regulación de carga. Cada uno de los convertidores puede manejar una tensión de hasta 8 A por lo que se adapta a aplicaciones como almacenamiento, redes y automatización industrial. Integra un reloj para funcionamiento multifase que permite reducir la capacidad necesaria para su correcto funcionamiento. ■ Fabrica y comercializa: Linear Technology

COMUNICACIONES

Módulo para comunicaciones M2M El PH8 es un módulo M2M destinado a comunicaciones industriales gracias a su robustez, elevado ancho de banda y adaptación a la conectividad inalámbrica de alta velocidad en redes 2G y 3G, así como a las nuevas redes LTE con lo que completa en un módulo todas las opciones de comunicaciones. El módulo se adapta a aplicaciones M2M que hacen uso de un gran volumen de datos. ■ Fabrica y comercializa: Cinterion

ENE-FEB 11 | Mundo Electrónico

ALIMENTACIÓN

Convertidor reductor para aplicaciones de automoción Los MAX16903/MAX16904 son dos convertidores de alta tensión en formato reductor que proporcionan una elevada salida de tensión y capacidad de arranque en frío en el segmento del automóvil. Integran FET en el lado de alto y bajo potencial para eliminar la necesidad de utilizar diodos Schottky externos por lo que permiten ahorrar espacio en placa. El consumo se reduce a 25 µA sin carga y pueden suministrar hasta 1 y 0,6 A respectivamente. Trabajan a una frecuencia de 2,1 MHz y se han optimizado para trabajar con tensiones de alimentación en el margen entre 3,5 y 28 V, pero soportan transitorios de tensión de hasta 42 V. Son dispositivos con una elevada tolerancia y baja corriente en reposo adecuados para aplicaciones de automoción, además permiten mejorar la resistencia a interferencias EMI, tienen protecciones frente sobrecorrientes e incrementos térmicos y su margen de temperaturas de funcionamiento se extiende entre -40 y +125ºC. Los dispositivos se suministran en encapsulados TSSOP de 16 patillas y TDFN de 10 contactos.

POTENCIA

Fotoacoplador para aislamiento El TLP2451 es el fotoacoplador compacto de este fabricante para dispositivos MOSFET e IGBT de potencia proporcionando un aislamiento seguro a elevadas temperaturas de trabajo. Con un margen de funcionamiento entre -40 y +125ºC, este dispositivo se suministra en un formato SO8 con unas dimensiones de 3,95x5,1x2,5 mm y ofrece un aislamiento mínimo de 3750 V eﬁcaces con una salida lógica con memoria intermedio que acepta corrientes de salida de hasta ±0,6 A. Este dispositivo se ha realizado en tecnología GaAlAs e incorpora un LED infrarrojo que está ópticamente acoplado a un fotodetector de alta velocidad y elevada ganancia. El apantallamiento Faraday interno proporciona una inmunidad a transitorios en modo común de ±15 kV/µs. Se alimenta entre 10 y 30 V y tiene una corriente de entrada de umbral máximo de 5,0 mA con un retardo de propagación máximo de 700 ns.

■ Fabrica y comercializa: Maxim Integrated Products

■ Fabrica y comercializa: Toshiba Electronics

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Cargo o Función 01 Director 02 Jefe de Departamento o Producto 03 Ingeniero / Cuadro / Jefe de proyecto 04 Técnico 05 Otros: Departamento 01 Administración / Gestión 02 Comercial / Márketing 03 Compras 04 Dirección General 05 Mantenimiento 06 Documentación 07 Enseñanza 08 Informática

09 10 11 12 13 14 15 16 21

Estudios Métodos Producción I+D Técnico Técnico Comercial Automatización Control de Calidad Instrumentación

Actividad Principal 01 Fabricación / Producción 02 Representación / Distribución 03 Almacenista 04 Detallista 05 Estudios Número de trabajadores de su empresa 01 1 a 5 05 100 a 499 02 6 a 9 06 500 a 999 03 10 a 49 07 1.000 a 4.999 04 50 a 99 08 Más de 5.000 Sector de actividad de su empresa

Mundo Electrónico | ENE-FEB 11

agenda 64

Hannover Messe también apuesta por la eficiencia energética a feria Hannover Messe 2011, que se celebrará del 4 al 8 de abril en la ciudad alemana, se ha presentado bajo el tema multidisciplinar “Smart Efficiency”. La feria consta de trece salones internacionales donde las empresas participantes mostrarán soluciones para aumentar la eficiencia de los costes, procesos y recursos durante todo el recorrido de la cadena industrial. En la pasada edición, el certamen clausuró con un número de visitas cercano a los 150.000 de 71 países, y la participación de algo más de 4.000 empresas de 64 países. La Asociación Española de Fabricantes Exportadores de Material Eléctrico y Electrónico (Amec Amelec) participará por 31ª edición consecutiva en Hannover Messe. La asociación coordina la participación agrupada de las empresas españolas del sector de material eléctrico-electrónico en

la feria. Mediante esta acción, Amec Amelec impulsa la internacionalización del sector y potencia su innovación y competitividad en el ámbito comercial, industrial y tecnológico.

FERIAS DENTRO DE LA FERIA Una de las ferias de Messe 2011 será Industrial Automotion, clave en la automatización de procesos, de la fabricación y de soluciones sistemáticas. Destacan las novedades para sectores como el químico, el farmacéutico, el biotecnológico y el alimenticio, así como para el procesamiento de metales, industria del automóvil, industria de la energía y electrotécnica. En Energy se presentarán las tecnologías para la producción de energías convencionales y renovables. Esta feria, en conjunto con otras tres (Power Plant Technology, Wind y MobilTec), muestra toda la cadena de creación de valores de la industria energética; desde la producción hasta la transformación y

Llega la 5ª edición de Smart Systems Integration Del 22 al 23 de marzo de 2011 se llevará a cabo en Dresde (Alemania) la 5ª edición de Smart Systems Integration 2011, conferencia y feria profesional especializada en la integración y los sistemas miniaturizados, MEMS, MOEMS, CI y componentes electrónicos. El evento reunirá a investigadores, fabricantes y usuarios. Los temas a tratar son tan diversos como microsistemas, la nanotecnología, óptica, hidráulica, biología, medicina, electrónica y comunicaciones inalámbricas. La conferencia y el salón se han convertido en el encuentro europeo más destacado del año para expertos en automatización, automóvil, aeronáutica, telecomunicaciones, medicina médica, logística, identiﬁcación por RF (RFID) y sectores de la industria cientíﬁca. El contenido de la conferencia está elaborado por un comité internacional formado por representantes del sector y la ciencia. Será conducida por Thomas Gessner de Fraunhofer ENAS y Günther Lugert de Siemens y del Comité EPoSS. La organización corre a cargo de Mesago Messe Frankfurt. El evento de 2011 se celebrará en el Hotel Hilton de Dresde, en pleno centro histórico de la ciudad. www.smartsystemsintegration.com

acumulación de energía, pasando por el suministro, transporte y distribución. También en Energy se podrá visitar el stand colectivo “SuperConductingCity” o “Hydrogen & Fuel Cells”, en los que se dan a conocer ejemplos de aplicaciones de pilas de combustible y tecnológicas de superconductores, que permiten conducir energía eléctrica sin resistencia. Para mostrar las últimas tendencias en procesos integrados y soluciones TI Hannover Messe 2011 contará con la feria Digital Factory, centrada en soluciones de software industriales. El programa de “Digital Factory” incluirá la gestión del ciclo de vida de los productos (PLM), planiﬁcación de la producción y de los procesos (ERP, PPS), desarrollo virtual de productos (Cax), desarrollo de productos (CAD), simulación, fabricación y automatización (MES), tramitación de productos, creación rápida de prototipos y manufactura rápida así como distribución técnica y servicios (CRM). www.messe.de

BREVES GUANGZHOU (9-11 MARZO)

SPS INDUSTRIAL AUTOMATION FAIR

Muestra y conferencia que cubre la industria de la automoción y soluciones inteligentes para el control de movimiento. www.siaf-china.com

STUTTGART (15-17 MARZO)

EMV 2011

Exposición y congreso para la compatibilidad electromagnética e intercambio entre los usuarios de todos los sectores de la industria electrónica, los proveedores de soluciones y servicios relacionados con la compatibilidad electromagnética (EMC), así como expertos del mundo académico. www.mesago.de

NÚREMBERG (3-5 MAYO)

SMT/Hybrid/Packaging Las tecnologías ópticas están llamadas a ganar protagonismo en este evento dedicado a los procesos de integración y encapsulado de circuitos electrónicos. www.mesago.de

ENE-FEB 11 | Mundo Electrónico

Mundo Electr贸nico | MAR 10

índices y avances 66

Índice de anunciantes Mundo Electrónico - Ene.-Feb. 425

Adler Instrumentos .............................27 Agilent Technologies ............................4 CWIEME ...............................................17 EBV Elektronik ......................................9 Fadisel .................................................67 Farnell ..................................................21 Kontron AG ..........................................15 Microchip Technology ..........................7 National Instruments ............................2 RC Microelectrónica ...........................19 Rohde & Schwarz ................................68 Rohm Semiconductor .........................13 RS Components ........................ Portada Rutronik ...............................................11

Próximo número - 426 Mundo Electrónico ofrece en su número de marzo, dentro del suplemento Optrónica, un artículo acerca de los láseres de ﬁbra óptica, con una detallada descripción y sus aplicaciones. El dossier trata la Energía Solar Fotovoltaica y las oportunidades de negocio para la Electrónica.

■ Tendencias

Análisis de señales biomédicas mediante PCA e ICA J.M. Miguel Jiménez, L. Boquete, M. Rodríguez, S. Ortega y R. Cambralla Universidad de Alcalá

■ Dossier

Energía solar fotovoltaica embebidos

■ Optrónica

Láseres de ﬁbra óptica: descripción y aplicaciones Rosa Ana Pérez-Herrera y Manuel López-Amo Universidad Pública de Navarra

Índice de Empresas citadas Adler Instrumentos ................................................................ 16 Agilent Technologies.............................................................. 12 Allegro Microsystems ............................................................ 58 Altera ................................................................................ 17,57 AMS ................................................................................. 14,21 Anatronic ............................................................................... 57 Anritsu .............................................................................. 14,56 ARM ...................................................................................... 17 Asix Electronics ..................................................................... 62 Atmel ..................................................................................... 11 Avago Technologies .............................................................. 57 AVX Kyocera ......................................................................... 59 Bolymin ................................................................................. 57 Chimei Innolux ....................................................................... 61 Cinterion ................................................................................ 62 Cypress Semiconductor ........................................................ 20 Data Device Corporation ....................................................... 58 Digi International .................................................................... 28 Diodes ................................................................................... 59 Epson .................................................................................... 20 Farnell ................................................................................... 24 FCT Electronic ....................................................................... 14 FDT ....................................................................................... 59 Fujitsu.................................................................................... 15 HP ......................................................................................... 20 IDT ................................................................................... 13,50 International Rectiﬁer ............................................................. 57 ENE-FEB 11 | Mundo Electrónico

JDSU..................................................................................... 57 Kontron AG ........................................................................... 32 LeCroy .................................................................................. 16 Linear Technology ............................................................ 58,62 Maxim Integrated Products............................................... 58,63 Murata ................................................................................... 60 Nanotek Instruments ............................................................. 21 National Semiconductor ................................................... 10,20 Nordic Semiconductor........................................................... 18 NXP Semiconductor ......................................................... 21,22 Phoenix Contact .................................................................... 59 PPT Vision ............................................................................. 61 R&M ...................................................................................... 59 Renesas Electronics ......................................................... 58,62 Rohde & Schwarz .................................................................. 61 Rohm Semiconductor............................................................ 40 Rutronik................................................................................. 34 Sagitrón................................................................................. 59 STMicroelectronics ................................................................ 60 Sumitomo.............................................................................. 15 Suyin Europe ......................................................................... 60 Texas Instruments ....................................................... 38,54,61 Toshiba Electronics .......................................................... 61,63 TSMC Solar ........................................................................... 22 Tyco Electronics .................................................................... 60 Vishay Intertechnology ........................................................... 62 XP Power .............................................................................. 62