Mundo Electronico - 415

Sensórica.

- Emociones a la carta - Microacelerómetros - Sensores autónomos - Vigilando las tuberías

mundo Nº 415 • ENERO-FEBRERO 10

DOSSIER. Sistemas embebidos ELECTRÓNICA DE POTENCIA. Diseño de fuentes de alimentación on-line Selección de transistores para reductores síncronos de alta frecuencia (y II) TELEMÁTICA. Arquitectura para optimizar prestaciones en tiempo real con Intel Core 2 Duo OPINIÓN. Patentes en funcionarios públicos

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

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

EDITORIAL

mundo

Sistemas embebidos asequibles, versátiles, omnipresentes

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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]

E

l desarrollo de los sistemas embebidos ha sido paralelo a su menor precio, mayor integración, mayor stock y estandarización e interfaces de manejo más sencillo, factores que responden a las necesidades planteadas por los usuarios.

Los sistemas embebidos forman parte de la vida diaria y de la actividad industrial: automóviles, teléfonos móviles, electrodomésticos, control de procesos y equipos médicos son sólo algunos ejemplos.

De ahí el enorme volumen de negocio generado por este tipo de soluciones, estimado para el presente año en unos 194.000 ME. Actualmente Europa está considerada como la máxima representante del sector. Pero los expertos advierten que EE.UU. y algunos países asiáticos pueden ganar en poco tiempo el primer puesto, por lo que es necesario aprovechar las fortalezas de nuestro continente en esta materia y al mismo tiempo lograr un cambio de mentalidad que fomente la I+D. En España se están realizando desarrollos interesantes pero es necesario lograr mayores avances, reformas y ajustes. Desde 1998, la Fundación Observatorio de Prospectiva Tecnológica Industrial (OPTI) realiza un estudio de prospectiva sobre sistemas embebidos en el que se analiza el estado en nuestro país de este área tecnológica. La última edición, correspondiente a septiembre de 2009, saca a la luz varias conclusiones sobre las que conviene reflexionar.

Para mejorar nuestra competitividad, los expertos consideran que es fundamental profundizar e incrementar la interrelación entre las plataformas tecnológicas europeas. De esta forma, además de de mejorar en el avance de estos sistemas a través de desarrollos conjuntos se produciría una mayor interdisciplinariedad al potenciar los grupos de trabajo. Sin embargo, este trabajo será en vano si sus resultados y aplicaciones no consiguen llegar hasta la industria. Es importante meditar sobre la labor colaborativa, ya que la mayoría de las empresas no tienen la capacidad de adquirir o desarrollar todas las aplicaciones básicas relacionadas con los sistemas embebidos. El camino parece encontrarse en la especialización y posterior puesta en común de resultados, creando una red de colaboraciones entre entidades con distintas especialidades.

Estandarización, aumento de volumen en la demanda de certificaciones, mejora en la formación de los planes universitarios y mayor implicación y apoyo de la Administración, son otros temas que se encuentran entre las preocupaciones del sector. Ante este panorama, desde distintos ámbitos se reclama un cambio de mentalidad para que esta industria se considere vertical y no horizontal.

Los colaboradores de Mundo Electrónico pueden desarrollar libremente sus temas, sin que ello implique la solidaridad de la revista con su contenido. Los autores son los únicos responsablesde sus artículos. Los anunciantes son los únicos responsables de sus anuncios. Se prohíbe la reproducción total o parcial de ningún artículo de Mundo Electrónico, ni el almacenamiento en un sistema de informática ni transmisión en cualquier forma o por cualquier medio, electrónico, mecánico, fotográfico, registro u otros métodos, sin el permiso previo y por escrito de los editores. Reservados todos los derechos de reproducción, publicación, préstamo, alquiler o cualquier otra forma de cesión del uso delejemplar para todos los países e idiomas. © Grupo Tecnipublicaciones, S.L. Impresión: Imprimex. Printed in Spain.

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Mundo Electrónico | ENE-FEB 10

sumario

Nº 415 / ENERO-FEBRERO 10

La portada RC MICROELECTRÓNICA www.rcmicro.es

03 Editorial

Sistemas embebidos asequibles, versátiles, omnipresentes

06 Actualidad

Empresas. La industria europea de CI debe reorientarse, especializarse y centrarse en I+D - EBVchips, nueva marca de semiconductores propios de EBV Mercado. China duplicará su producción electrónica en una década - El mercado de redes Ethernet se dirige a las redes centralizadas - Los MEMS encuentran alternativas Tecnología. National Semiconductor anuncia nuevos módulos integrados y amplía su herramienta WEBENCH - Intel desarrolla un procesador de 48 núcleos - Toshiba integra 64 GB de NAND en un módulo de memoria flash

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22 Opinión

Patentes de funcionarios públicos por Miguel Ángel Gallardo Ortiz

24 Dossier: Sistemas Embebidos Sistemas embebidos, soluciones ubicuas por Nuria Calle

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28 Tendencias Electrónica de Potencia.

■ Diseño de fuentes de alimentación mediante herramientas on-line por Jeff Perry ■ Selección de transistores para reductores síncronos de alta frecuencia (y II) por Miguel Rodríguez, Alberto Rodríguez, Pablo F. Miaja y Javier Sebastián ■ Convertidores CC/CC digitales por Patrick Le Févre

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Telemática.

■ Arquitectura para optimizar prestaciones en tiempo real con Intel Core 2 Duo por Peter Schuller

48 Sensórica

■ Emociones a la carta ■ Nuevo microacelerómetro ultrasensible ■ Avances en sensores autónomos ■ Vigilando las tuberías

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52 Productos y servicios

La solución: LeCroy amplía su familia WaveAce con modelos de hasta 300 MHz

56 Agenda 58 Índices y avance

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actualidad 6

EMPRESAS

Ixys adquiere la veterana compañía Zilog ■ La compañía estadounidense especializada en circuitos de potencia y mixtos Ixys ha adquirido Zilog, empresa pionera en el diseño y fabricación de microprocesadores y que tras más de 35 años de historia se ha centrado en los microcontroladores y dispositivos embebidos. El acuerdo se ha cerrado finalmente por 62,4 M$. Desde el punto de vista organizativo, Ixys ha asegurado que mantendrá la división con su nombre. El acuerdo definitivo se cerrará en el primer trimestre.

Esta operación de compra es el final de una larga historia puesto que ya en mayo de 2008 se había hecho un intento de compra que no acabó de cerrarse, pero la crisis ha ayudado a tomar esta decisión. La suma de ambas compañías permitirá a Ixys incorporar productos de gestión de energía analógicos junto con control digital.

Zilog es un nombre histórico en el mercado de semiconductores puesto que suyos son productos como el microprocesador Z80. Las previsiones para el año 2010 indican una recuperación del mercado de microcontroladores por lo que Ixys espera crecer gracias a esta adquisición y a su mayor diversificación de productos.

STM, Sharp y Enel establecen un acuerdo de fabricación ■ STMicroelectronics, Sharp y Enel Green Power han firmado un acuerdo estratégico para la fabricación de paneles fotovoltaicos de película fina de triple unión en la planta de producción de tipo M6 que tiene STMicroelectronics en Catania (Italia). Este acuerdo refuerza la colaboración iniciada en 2008 entre Enel Green y Sharp.

STMicroelectronics ha entrado a formar parte de la asociación de empresas como socio estratégico para lograr una producción inicial de 160 MW por año que debería crecer hasta los 480 MW por año a medio plazo. Esta planta de fabricación debería abastecer a todo el mercado EMEA, especialmente a los países de la cuenca mediterránea. El proyecto requerirá una inversión total de 320 M€ que se repartirán a partes iguales entre los tres socios.

En paralelo, los dos socios iniciales seguirán con su proyecto de implantación de granjas solares en el área mediterránea.

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Ante la pérdida de peso de esta actividad

La industria europea de CI debe reorientarse, especializarse y centrarse en I+D ■ Los principales fabricantes europeos de semiconductores asisten a una pérdida de protagonismo en el contexto mundial, ven disminuir su capacidad industrial y deberían concentrarse en líneas de producto más reducidas y centrar sus esfuerzos en I+D, son las recomendaciones de J. Ramel, analista jefe en materia de semiconductores del banco BNP Paribas, recogido por Electronic Engineering Times con motivo del European Nanoelectronics Forum 2009 celebrado en Ámsterdam.

Según Ramel, en 2007 había tres empresas europeas situadas entre los 10 principales fabricantes mundiales, cuya facturación suponía el 10% del mercado mundial, mientras que en el segundo trimestre del presente año, sólo quedaba una en el grupo de élite, al tiempo que la facturación conjunta de esas tres empresas pasó a representar el 7% del mercado. Para el ponente, en el contexto mundial la industria está experimentado un cambio en virtud del cual las empresas generalistas se están convirtiendo en especialistas.

DEPENDENCIA DEL AUTOMÓVIL Y LA INDUSTRIA Los mayores descensos experimentados entre 2007 y mediados de 2009 vinieron de la mano de NXP que pasó del puesto 10 al 19; Freescale del 13 al 20 e Infineon que del número 5 descendió al 13. En el ínterin, otras empresas como Mediatek, Qualcomm y Broadcom ganaron participación de mercado y en virtud del cual experimentaron ascensos del 21 al 17; del 11 al 7 y del 17 al 15, respectivamente.

Según Ramel, los fabricantes europeos están más expuestos a los mercados del automóvil e industrial, y señala que el 30% de los ingresos de ST se obtienen de esos sectores, porcentaje que pasa al 66% de Infineon y alcanza el 77% cuando se trata de NXP, la antigua división de semiconductores de Philips.

Uno de los puntos débiles de nuestra industria es la capacidad de generar beneficios, que frente a sus competidores de EE.UU. es muy inferior, puesto que mientras los europeos

asistieron a un descenso de sus márgenes comerciales, los americanos asistieron a un incremento durante dicho período, y que atribuye a una I+D más eficiente. Los retornos a la I+D en empresas de EE.UU se traducen según el ponente en unas ventas incrementales de 0,4 dólares/año por dólar invertido en I+D, frente a los 0,03 de los europeos. Si bien en ambos casos las inversiones en I+D suponen un 20% del facturado, las ventas incrementales por este concepto fueron del 42% en los americanos y de un exiguo 3% en los europeos.

Por lo que respecta a las fortalezas de la industria europea, Ramel señala que en el automóvil, los fabricantes anteriormente citados figuran entre los cinco primeros, y que Europa consume el 56% de todo el mercado; en el sector industrial, la industria europea tiene a dos empresas entre los cinco primeros y el continente representa el 40% del mercado mundial. En comunicaciones inalámbricas, el binomio ST-Ericsson se convierte en el segundo fabricante en importancia gracias a su fortaleza en tecnología 3G/LTE, seguido por Infineon que goza del empuje de la alianza Apple/Samsung/LG. En este sector, Europa representa el 44% de todo el consumo de semiconductores, gracias en gran medida a la capacidad de consumo de Nokia, estimada en 13.000 M$ al año, que la convierten en la primera en su género, tras la cual, sigue Samsung con un consumo de 7.400 M$.

Se dirige a clientes de todo tipo

EBVchips, nueva marca de semiconductores propios de EBV ■ El distribuidor EBV Elektronik, perteneciente al grupo Avnet, ha creado una nueva marca para sus propios semiconductores, en una iniciativa inédita hasta ahora. La marca EBVchips incluye no sólo el suministro de componentes propios sino también un servicio de colaboración con el cliente para que éste diseñe sus propios semiconductores.

La idea de EBV pasa por ofrecer esta posibilidad no sólo a grandes cuentas, sino también a clientes de tamaño mediano y pequeño. Según Slobodan Puljarevic, Presidente y Director General de EBV Elektronik, “con los EBVchips ponemos en contacto a miles de clientes y al fabricante, lo que lleva la distribución de semiconductores a un nuevo nivel”.

La estrategia se centra precisamente en los clientes de menor tamaño, a los cuales no puede dirigir un marketing de producto al nivel deseado por la escasez de recursos humanos. Además, según la visión de EBV, los clientes generalmente no alcanzan las cantidades que resultan atractivas para los fabricantes, por lo que existe una oportunidad de negocio que ahora trata de atender la firma alemana.

DISPONIBILIDAD INMEDIATA Este servicio, disponible de forma inmediata, se propone a los clientes europeos en los segmentos verticales del automóvil, iluminación en general, RFID, medicina, energías renovables y consumo. La compañía está abierta a las propuestas de cualquier cliente para añadir un nuevo EBVchip a su oferta. EBV no fabricará producto alguno sino que establecerá los acuerdos pertinentes con los fabricantes y asignará un código propio a cada dispositivo. El fabricante se responsabilizará de cumplir las especificaciones y EBV hará las veces de distribuidor de tales productos.

Más inversiones en plantas de producción ■ Los últimos estudios realizados desde el otro lado del Atlántico muestran que durante este ejercicio se incrementarán las inversiones en plantas de producción de semiconductores hasta alcanzar casi 34.000 M$ gracias, sobre todo, al mercado de memorias y a las inversiones en plantas de producción. Esta cifra supone un 50% de incremento con respecto a la inversión realizada durante 2009.

Una de las razones para este incremento es que el importante recorte de capacidad de producción realizado durante el año pasado ha hecho que, para este año, sea fundamental empezar a recuperar capacidad de producción. Las compañías de fabricación podrían incrementar su inversión hasta los 9.000 M$, lo que significaría prácticamente duplicar la inversión realizada el pasado año.

Esta previsión va incrementándose trimestre a trimestre ya que en el trimestre anterior los analistas habían indicado un incremento del 45% para el 2010 que ya se ha visto incrementado en cinco puntos en las últimas previsiones, por lo que de confirmarse las previsiones podrían significar que la crisis global empieza a remitir.

actualidad

Empresas

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Nueve compañías invertirán más de 1.000 M$ en CI durante 2010 ■ IC Insights ha publicado la lista de las empresas que tienen previsto invertir más de 1.000 M$ a lo largo del año 2010 dentro del mercado de semiconductores, una relación que incluye a nueve compañías, una más que el año pasado.

Según el listado aportado por la consultora, el principal inversor mundial será Samsung, que ha anunciado inversiones por valor de 6.000 M$, seguida por Intel con 5.300 M$, en un escalón inferior está TSMC con 3.000 M$, Hynix con 2.000 M$, Toshiba con 1.950 M$, AMD/GlobalFoundries con 1.900 M$ y Micron, Nanya y Elpida con 1.300, 1.100 y 1.000 M$, respectivamente.

Además, la consultora señala que casi la mitad de la inversión mundial la realizan las cinco primeras compañías indicadas, lo que supone un 10% más que hace cinco años. Eso implica que el mercado está cada vez en menos manos y existe una concentración mayor en las empresas de muy alta tecnología.

FUERTE RECUPERACIÓN La cifra global de inversiones que ha obtenido IC Insights asciende a poco menos de 40.000 M$, lo que implica un crecimiento del 45% sobre las cifras del año pasado que no compensa, sin embargo, la caída del 41% en 2009. Por trimestres, se observa un crecimiento a medida que avanza el año, sosteniendo la impresión generalizada que se está saliendo de la crisis. Así, en el primer trimestre la inversión superará los 8.100 M$, que dará paso a los 8.800 M$ del segundo trimestre y a los 9.600 y 10.500 M$ para el tercer y cuarto trimestre del año.

Desde el punto de vista de si esta inversión es suficiente para dar respuesta a la demanda actual, la consultora ha declarado que, en el caso de las memorias DRAM, la inversión es claramente insuficiente puesto que si ésta no va a llegar a los 8.000 M$, la inversión que debería alcanzarse para dar respuesta a la demanda asciende, según la consultora, a 17.000 M$.

ENE-FEB 10 | Mundo Electrónico

Jornada de análisis

Baterías y energías renovables, aliadas del automóvil eléctrico Las mejoras e innovaciones tecnológicas relativas al vehículo eléctrico se presentan como claves para el futuro de la industria automovilística.

Baterías y energías renovables se han revelado fundamentales para su porvenir, según se concluyó en una jornada técnica organizada por la Comunidad de Madrid.

Nuria Calle

■ Los retos de futuro que plantea el vehículo eléctrico son una de las preocupaciones de la Comunidad de Madrid. Por este motivo, dentro del marco de la campaña “Madrid Ahorra con Energía”, el gobierno madrileño organizó a finales de 2009 una jornada denominada “El Vehículo Eléctrico: un Futuro sobre Ruedas”, en la que se presentó la “Guía del Vehículo Eléctrico”.

Este manual, editado por la Dirección General de Industria, Energía y Minas, en colaboración con la Fundación de la Energía de la Comunidad de Madrid, hace un recorrido por distintos aspectos de los vehículos eléctricos a través de 11 capítulos escritos por especialistas y profesionales del sector. Además de profundizar en diseños, tamaños y especificaciones de este tipo de automóviles, dedica varios apartados a las posibilidades energéticas que presentan la aplicación de las baterías y las energías renovables al transporte del futuro.

Durante la reunión técnica, los responsables de las redes de abastecimiento eléctrico indicaron que es necesaria una red inteligente para soportar la carga rápida de los coches “enchufables”. También se destacó que los automóviles híbridos y eléctricos puros deben planificarse y diseñarse en función del uso al que se va a destinar.

Según se resaltó, la alimentación a través de energías renovables evita la dependencia de las fuentes tradicionales y favorece el aprovechamiento de los recursos naturales.

Gracias a la acumulación, las nue-

vas energías pueden ser proveedoras en cualquier momento. De esta forma, el repaso al estado actual y al porvenir de las baterías fue ampliamente desarrollado en el acto.

Joaquín Chacón, Director General de Saft Baterías y autor de uno de los capítulos de la guía, analizó en su intervención las aplicaciones de las baterías frente al reto de la movilidad urbana. Insistió en que la reducción de emisiones nocivas que atentan contra el entorno y la salud ciudadana o la estabilización de las redes de distribución descentralizadas, son algunas de las ventajas que presenta el almacenamiento de energía aplicado a la alimentación de dichos vehículos.

ACUMULADORES Las tres tecnologías de acumuladores que están siendo actualmente utilizadas en este campo son las baterías de plomo-ácido, níquel-hidruro metálico e ión-litio. Las de plomo ácido tienen las prestaciones electroquímicas más bajas y su impacto medioambiental es importante, aunque éste se puede reducir, gracias al eficiente reciclado que llevan aparejado.

Su principal ventaja se encuentra en su bajo precio, característica que justifica su utilización en vehículos de autonomía reducida y bajas velocidades de circulación.

Por su parte, las baterías de níquelhidruro metálico tienen un mayor rendimiento pero son más caras. Éstas han sido las elegidas para impulsar el pequeño motor eléctrico de los actuales vehículos eléctricos comerciales y aguantan entre 300 y 600 ciclos de carga.

Uno de los aspectos subrayado fue que el fuerte desarrollo de las baterías de ión litio indica que esta tecnología, al igual que ocurrió con los equipos electrónicos portátiles, sustituirá a las baterías níquel-hidruro metálico, en especial en los vehículos híbridos enchufables que contarán con un motor eléctrico más potente y una mayor autonomía en modo eléctrico. Por el momento, las baterías más modernas de ión litio resisten 1.000 ciclos de recarga, pero se están sometiendo a estudios para mejorarlas y abaratarlas.

actualidad

Mercado

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Conectividad móvil, un mercado en plena expansión ■ Los circuitos de conectividad han mostrado el mejor comportamiento dentro de todos los dispositivos destinados al segmento de los teléfonos móviles según un estudio realizado por ABI Research. Las ventas totales para dispositivos de Bluetooth, GPS y WLAN se cerrarán con un incremento del 16% en el pasado 2009 para superar los 1.900 M$ y además se espera un crecimiento medio interanual del 11% hasta el año 2014.

Otros apartados de este segmento con un mayor peso específico, como es los procesadores de banda base que cuentan con el 50% de las ventas en el segmento, han cerrado el año con una caída de casi un 10% respecto a 2008 debido fundamentalmente a las menores ventas de terminales móviles. Otros componentes como los procesadores de aplicación han mostrado un crecimiento moderado, mientras que los componentes de alta frecuencia han tenido una pequeña merma en consonancia con el mercado total.

TERMINALES MÁS COMPLEJOS El último trimestre de 2009 marcó un cambio de tendencia con un rebote en las ventas de terminales que, en consecuencia, irá arrastrando a los fabricantes de componentes. Las previsiones de la consultora es que durante los próximos tres años el mercado crezca entre un 3% y un 8% interanual basando la demanda en terminales más completos con funciones complejas que, será gran parte de la razón por lo que los componentes de conectividad tengan un comportamiento más positivo.

La conectividad Bluetooth será la que presente la mayor tasa de crecimiento con una penetración del 60% en 2014. Los dispositivos GPS también muestran un progreso alcista tanto en el mercado de automoción en el que está encontrando una posición muy robusta, como en los terminales en general, se prevén tasas de penetración del 21% para 2010 y el 41% para 2011. Conviene destacar, no obstante, que los principales elementos de conectividad seguirán siendo los componentes WiFi con un promedio de crecimiento medio interanual de casi un 24% durante los próximos cinco ENE-FEB 10 | Mundo Electrónico

En 2008 consumió una cuarta parte de los CI

China duplicará su producción electrónica en una década ■ Desde que en 2007 superara a Japón y a EE.UU. al convertirse en la mayor consumidora de CI, China está empezando a tomar conciencia en la diferencia entre suministro y demanda. Durante 2008 China consumió alrededor de la cuarta parte del mercado mundial de CI, mientras que fabricó sólo el 8% del total de los circuitos.

Para el año 2011 se espera que el mercado de CI chino crezca hasta los 85.000 M$ con una producción interna de unos 8.200 M$, es decir, alrededor del 10% del consumo según los datos manejados por iSuppli o IC Insights, dos años después, este porcentaje podría alcanzar un 35% del total si las tendencia que están poniéndose en marcha ahora se consolidan.

Algunos expertos habían indicado que la economía china empezaba a ralentizarse, sin embargo, pese a esta ralentización, el crecimiento durante 2009 alcanzó un 8,5% y se espera que durante este año aumente otro 9% mientras el gobierno chino sigue manteniendo unas ayudas. Conviene recordar que las inversiones chinas en semiconductores siguen dominadas por las inversiones públicas.

El último lustro ha marcado unas inversiones de 7.000 M$ por parte de diferentes entidades públicas en nuevas plantas de fabricación y además ha anunciado que tiene previsto seguir con esta política con unos planes de inversiones de 30.000 M$ hasta 2020.

En estos momentos las inversiones se centran en plantas de producción de 90 nm, nuevas plantas de producción en tecnología de 65 nm y ya están previstos los planes para las plantas de 45 nm, mientras el plan nacional de ciencia y desarrollo mantiene un esfuerzo considerable en investigación electrónica básica.

La inversión total sólo para este 2010 se incrementará en un 67% para alcanzar los 2.000 M$ que permitirá dotar de infraestructuras a unas 20 nuevas plantas de producción. Con estas inversiones, la capacidad de producción china se incrementará en un 10% en solo un año. Otro detalle muestra la intención del país para convertirse en la referencia de la electrónica, China tiene previsto invertir en materiales 3.750 M$ este año, sobrepasando así la inversión europea y aproximándose a los niveles norteamericanos.

Los visualizadores 3D abren oportunidades para el consumo ■ La consultora DisplaySearch ha publicado un estudio en el que muestra que el mercado de visualizadores 3D está en pleno crecimiento. Si durante 2008 se comercializaron poco más de 700.000 unidades con una cifra de negocio de algo más de 900 M$, la tendencia señala que en menos de una década la cifra alcanzará casi 200 millones de unidades con un negocio de 22.000 M$ con un crecimiento medio anual del 38% para ventas y 75% para unidades.

Numerosos fabricantes de electrónica de consumo están trabajando mucho para promover esta nueva tecnología que puede mejorar considerablemente su cifra de negocio.

UN GRAN NEGOCIO A LA VISTA De hecho la TV preparada para 3D podría representar en 2018 un negocio de 17.000 M$, desde un nivel de pene-

tración casi nulo en 2009 (alrededor de 40.000 unidades) a algo menos del 4% de penetración en el 2018 (unos 10 millones de unidades). Asimismo, dentro del mercado de ordenadores, el crecimiento reflejaría unas cifras similares hasta comercializar casi 18 millones de unidades durante dicho ejercicio.

Pero el mercado de visualizadores 3D también alcanzará los teléfonos móviles de grandes pantallas que lograrían unas ventas de 71 millones de unidades. La principal tecnología empleada seguirá siendo LCD. El primer paso de esta tecnología se está produciendo en las salas de cine que se espera que estén preparadas en un número de 7.000 a lo largo de este año con otras 9.000 para el año 2011. En todo caso, todas las tecnologías requieren el uso de gafas puesto que las tecnologías sin lentes todavía no ofrecen la calidad necesaria.

actualidad

Mercado

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El mercado MEMS encuentra alternativas ■ El mercado de sensores MEMS (sistemas microelectromecánicos) ha sido uno de los pocos que mantuvieron un importante crecimiento durante el año 2009 con un promedio del 18% gracias a su integración en dispositivos como teléfonos móviles, reproductores MP3, receptores GPS, unidades de disco duro y dispositivos como sistemas de seguridad del automóvil.

Cuando precisamente el mercado de acelerómetros de medida para discos duros empezaba a caer, su ralentización se puede ver compensada por los barómetros MEMS, que serán imprescindibles para el funcionamiento de los discos duros de alta capacidad que estarán en el mercado en breve.

Diferentes fabricantes han señalado que los discos duros podrían incrementar su capacidad en un 200% sólo logrando que los cabezales puedan controlarse con alturas entre 10 a 7 nm. Según Freescale, con sus barómetros MEMS se puede controlar la densidad del aire de forma que la altura de vuelo del cabezal podría controlarse en 5 nm, lo que daría margen para incrementar la capacidad del disco duro de forma considerable.

UNA MEDIDA NECESARIA Sin la medida de la presión atmosférica, los nuevos discos duros dejarían de estar operativos ante cualquier cambio de la densidad del aire, bien sea por un descenso natural o por incluir el dispositivo en un avión; o incluso simplemente, al pasar a través de un túnel.

En la actualidad, los sensores barométricos, acelerómetros y, posiblemente otros sensores, se podrían integrar en el mismo encapsulado de forma que podrían compartir la circuitería de control mediante un ASIC. Como ejemplo de esta nueva generación de sensores barométricos se puede citar el modelo MPL115A de Freescale, que se caracteriza por consumir 100 veces menos energía que otras soluciones, unos 5 µA mientras realiza una medida por minuto y sólo 1 µA de consumo en modo dormido. Su conexión se realiza tanto mediante interfaces SPI como I2C.

ENE-FEB 10 | Mundo Electrónico

La optimización exige dispositivos inteligentes

El mercado de redes Ethernet industriales se dirige a las redes centralizadas ■ Reducir el tiempo de inactividad en las plantas se ha convertido en una necesidad perentoria, por lo que compartir el conocimiento en tiempo real con protocolos de alta velocidad se torna fundamental. No obstante, su materialización requiere dispositivos inteligentes que amplíen el control independiente sobre otros componentes del sistema de automatización que faciliten una rápida recuperación de la información y una respuesta inmediata, al tiempo que optimizan la utilización de los activos de la planta.

El estudio Strategic Analysis of European Industrial Ethernet Market, publicado por Frost & Sullivan, señala un mercado de 307 M$ en 2015 y en el cual se revisan los distintos protocolos como Modbus, TCP/IP, Profinet, Ethernet IP, EtherCAT y Ethernet PowerLink entre otros.

Según el autor del documento, los dispositivos Ethernet empleados tanto en aplicaciones de empresa o como procesos de producción trabajan con la misma tecnología y por tanto ofrecen los beneficios de trabajar con una plataforma común y compartida,

lo cual crea la flexibilidad de compartir la red, reducir costes adicionales y disminuir el cableado no deseado. Esto, unido al hecho que los dispositivos Ethernet requieren funcionalidades de mantenimiento predictivo, se torna en un añadido tendente a proporcionar un mayor grado de movilidad de la fuerza laboral en grandes plantas.

ACCESO Y TRANSMISIÓN DESDE DISTINTOS PUNTOS Otro de los argumentos del autor incide en el hecho que Ethernet industrial permite al sistema conectarse a la intranet de la planta y por tanto permitir el acceso a la información y su posterior transmisión desde distintos puntos de planta y ser transmitidos de forma equitativa a través de diversos entornos geográficos.

Respecto a la evolución de los protocolos determinísticos como EtherCAT y Ethernet PowerLink, los costes de los dispositivos se reducen una vez disminuyen los costes del interface del sensor del actuador y de las FPGA, que facilitarán su adopción a más usuarios.

La electrónica para automoción sale del túnel ■ El mercado mundial de semiconductores destinados al segmento de automoción crecerá un 16% hasta alcanzar los 18.400 M$ este año según la firma analista Semicast Research, recuperándose así de la fuerte caída que tuvo lugar el pasado ejercicio cuando cayó un 17% para situarse en 15.800 M$.

El año 2009 fue el peor ejercicio de la historia para el segmento de semiconductores para automoción después de dos décadas con crecimientos sostenidos, con la única excepción de una pequeña caída en el año 2001 que vino arrastrada por una caída del mercado global de semiconductores del 35%. El crecimiento fue sostenido hasta el año 2007 cuando alcanzó su máximo histórico con una facturación de 20.000 M$, que ha venido seguido por dos años con importantes caídas.

Semicast considera que la evolución del mercado de semiconductores está muy relacionada con la producción de coches; de esta forma, las previsiones de crecimiento en la fabricación de coches que podría llegar a los 61 millones de unidades durante 2010, marcará gran parte de la recuperación del segmento de semiconductores.

A más largo plazo, las previsiones son todavía más optimistas mostrando una cifra de negocio de 35.000 M$ en 2017.

En este período hasta 2017, China marcará una nueva posición superando a Japón en dos años y a los EE.UU. en el año 2016 cuando se convertirá en el primer país fabricante mundial, lo que tendrá una correspondencia directa sobre el segmento de semiconductores para automoción.

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Amplificadores operacionales

Texas Instruments establece un récord ■ Con la introducción de los amplificadores operacionales con entrada JFET modelos OPA653 y OPA659, caracterizados por ofrecer una pendiente de hasta 2675 V/µs, y que el fabricante afirma superar en tres veces al de su competencia más próxima, lo cual origina una respuesta a impulsos mejorada.

Los nuevos componentes combinan un amplificador realimentado en tensión con una etapa de entrada JFET. De ellos, el modelo 653 es un modelo de ganancia fija (+2 V/V), una pendiente de 2675 V/µs y un ancho de banda de 475 MHz a 2 Vpp. Por su parte, el 659 es un dispositivo de ganancia estable unidad con una pendiente de 2550 V/µs y un ancho de banda de 575 MHz a 2 Vpp. La distorsión de tercer armónico es de –60 dBc (OPA659) y –66 dBc (OPA653) a 100 MHz; común a ambos son el tiempo de establecimiento de 8 ns y la recuperación de sobreexcitación, también de 8 ns, confieren buena respuesta a impulsos.

El modelo 653 está destinado a aplicaciones de alta impedancia de entrada de banda ancha y bajo ruido mientras que el ancho de banda de ganancia de 350 MHz del 659 aconsejan su utilización en sistemas de visión por máquina.

Se alimentan a tensiones comprendidas entre ±3,5 V y ±6,4 V y se presentan en cápsulas VSON-8 o SOT23-5.

Primera solución portátil "todo en uno" para PDH y GbE ■ Rohde & Schwarz España anuncia el AXS-200/855 desarrollado por Exfo, que permite realizar las medidas de acceso multicapa agilizando los procesos y permite pasar directamente de medidas E1, RDSI-PRI y de circuito de 45 Mbps a una gama completa de medidas de rendimiento Ethernet, sin necesidad de intercambiar módulos.

El instrumento resulta especialmente indicado para realizar medidas de rendimiento de servicios Ethernet, instalación, activación y mantenimiento de redes metropolitanas Ethernet, despliegue de servicios de acceso Ethernet, medidas de rendimiento de servicios E1 e instalación, activación y mantenimiento de servicios E1. De diseño compacto, ligero y robusto, realiza medidas Ethernet completas, incluyendo RFC 2544, generación de tráfico "multistream" y BERT hasta velocidades de Gigabit Ethernet.

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Electrónica de potencia

National Semiconductor anuncia nuevos módulos integrados y amplía su herramienta WEBENCH

Eugenio Rey

■ Tras 20 años de existencia desde la introducción del primer miembro de la familia, Simple Switcher, y continuando con la evolución de dicha familia de productos, presentada hace 18 meses, National Semiconductor anuncia los módulos de alimentación integrados serie LMZ, que aunan las prestaciones del regulador de conmutación síncrono y la sencillez del regulador lineal.

Esta familia, que goza de una aceptación anual de 25.000 clientes, es según Michael White, Vicepresidente Performance Power, la de mayor éxito de ventas de la compañía.

Compatibles patilla a patilla con los dispositivos precedentes de dicha familia, y por tanto con la misma maquinaria de inserción del tipo “pick and place” utilizada en los encapsulados TO-263 estándar, presentan una novedosa tecnología de doble marco metalizado que mejora la disipación térmica en 13ºC respecto a dispositivos similares de la competencia, que según National, pasa de los 75ºC de aquélla, implantada en modalidad de marco abierto, a los 62ºC de la nueva serie. Esta tecnología, además facilita el diseño y la realización de prototipos en laboratorio habida cuenta que elimina de utilización de puentes de soldadura no visibles, no requiere ventilación forzada, al tiempo que mejora los criterios de emisión radiada (EN55022) según normas CISPR22 clase B para aplicaciones sensibles al ruido. Las pruebas de EMI fueron realizados por TÜV Rheinland en cámara semianecoica con receptor de EMI y antena bilog a 10 metros de distancia en el margen de frecuencias comprendido entre 30 ENE-FEB 10 | Mundo Electrónico

y 1000 MHz con los circuitos alimentados a 24 VCC. Con su lanzamiento, que supone un paso adelante en la integración de componentes activos y pasivos, los nuevos módulos inauguran una nueva nomenclatura destinada a simplificar e identificar de forma rápida las características de cada dispositivo. Con este criterio, el modelo LMZ14203, es un módulo de potencia (letra Z), en el que el 1 corresponde a la primera serie, 42 denota los 42 V de la tensión mínima de entrada, y 03 la corriente de salida. El lanzamiento del producto se complementa inicialmente con los modelos LMZ10504 (4A y entrada entre 2,95 V y 5,5 V) y LMZ12003 (3 A máximo y entrada entre 4,5 V y 20 V).

Disponible en cápsulas de 7 terminales y 10,16x13,77x4,57 mm son compatibles con los carriles comunes de la tensión de entrada de 3,3 V, 5 V, 12 V y 24 V, corrientes de carga hasta 4 A y trabajan a temperaturas comprendidas entre –40 y +125ºC. AMPLIACIÓN DE WEBENCH Webench Power Architect es una ampliación de la herramienta de automatización del diseño de fuentes de alimentación para arquitecturas de bus intermedio con salidas múltiples Webench, y en virtud de la cual los usuarios introducen los datos de la tensión de entrada con sus corrientes de salida para, de forma inmediata -10 segundos- obtener una variedad de diseños optimizados en cuanto a prestaciones, espacio y coste. La optimización se realiza a cinco niveles.

Con un total de 21.000 componentes

procedentes de 110 fabricantes y 25 topologías, este potente sistema, semejante a un sistema experto, permite realizar diseños de fuentes siguiendo una estrategia jerárquica de arriba abajo, de gran utilidad a la hora de diseñar esquemas de alimentación complejos en placas que manejen muchas cargas y otras tantas tensiones, por personal no experto en fuentes de alimentación.

Las fuentes de entrada del sistema están comprendidas entre 1 V y 100 V con hasta 20 cargas de sistema desde 0,6 V hasta 300 V y una potencia por carga de hasta 300 W. La eficiencia del sistema es del 90% y las huellas por fuente desde 14x14 mm.

Una vez realizados los pertinente ajustes de valores de los parámetros deseados mediante un dial, las herramientas gráficas de análisis del sistema se encargan de identificar las principales fuentes de disipación, el coste y la superficie ocupada, así como realizar ediciones de fuentes individuales y cargas a un modelo posterior para optimizar el sistema teniendo en cuenta los objetivos de diseño atendiendo a criterios de funcionamiento eléctrico y disipación térmica. Concluido el diseño, el sistema genera un sumario en el que se registran el gráfico de esquemáticos, la lista de precio de los materiales y los valores eléctricos de trabajo.

Una opción facilita la obtención de kits completos de prototipos con envío al día siguiente. Según National Semiconductor, hasta la fecha, el sistema Webench Power Designer ha sido utilizado por 200.000 usuarios registrados que han creado más de 1 millón de diseños de fuentes de alimentación CC/CC.

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Para la industria y el automóvil

Elmos crea un versátil controlador de motores ■ Gracias a su flexibilidad de configuraciones y a sus mecanismos de protección, el circuito de gobierno E910.87 desarrollado por Elmos Semiconductor está diseñado para una amplia variedad de aplicaciones industriales y del automóvil. Sus salidas pueden controlarse hasta 60 kHz y las corrientes de gobierno ajustables desde 40 mA hasta 300 mA. El control del motor se realiza mediante los FET de potencia de los tres semipuentes.

La bomba de carga aplicada permite factores de trabajo para los circuitos de gobierno del lado alto de hasta el 100%.

El interface de control del motor entre microcontrolador y circuito integrado de control consiste en seis PWM para gobernar los seis transistores de potencia, en tanto que para microcontroladores de bajas prestaciones sólo son necesarios tres PWM para realizar el gobierno de la etapa de potencia.

Otras características de relieve son circuito de guarda, comparadores de rozamiento libre y medida de la corriente del motor con amplificación programable. Funciones como factor de amplificación y limitación de corriente, umbral de sobrecorriente e interrupciones de control pueden ajustarse y configurarse de forma simple mediante su interface SPI integrada.

Semtech propone un transceptor de RF programable a 290 MHz ■ El Semtech SX1231 es una solución de bajo coste que, según el fabricante, ofrece una mejora en 10 dB respecto a dispositivos similares de la competencia que utiliza la banda de frecuencia ISM para lectura automática de contadores y sistemas de automatización de edificios.

Este dispositivo altamente integrado de 5 mm x 5 mm, disponible en cápsulas QFN 24 que requiere una corriente de recepción de 16 mA y de 33 mA en transmisión, está dotado de funciones de filtrado SAW, circuito tanque VCO, filtro PLL y conmutador de RF que reducen la necesidad de componentes externos. Incorpora además una función de paquetización que descarga los paquetes de RF de un controlador y libera a éste o bien permite al diseñador elegir una alternativa de menor coste o menos consumo. Su circuito de paquetización realiza funciones de comprobación de redundancia cíclica, criptografiado AES-128 y una FIFO de 66 byte.

La potencia de salida es programable en pasos de 1 dB entre –18 dBm y +17 dBm. El transceptor puede programarse entre los modos de comunicación de banda estrecha y banda ancha sin necesidad de modificar los componentes externos al tiempo que trabaja con los modos de modulación GFSK, MSK, FSK, OOK y ASK hasta 300 kbps con unas prestaciones de RF constantes a una tensión de alimentación comprendida entre 1,8 V y 3,7 V. La plataforma incorpora novedosos interferidores de fuera de banda con una inmunidad de bloqueo de 80 dB y respuesta autoadaptativa IIP3 entre –18 dBm y 8 dBm e IIP2 entre 8 dBm y +35 dBm. Mundo Electrónico | ENE-FEB 10

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La mayor FPGA del mercado, una apuesta de Xilinx ■ Xilinx ha dado un paso adelante en el mercado de circuitos programables con la introducción de la familia de dispositivos Virtex-6 LX760, que es la mayor FPGA disponible en el mercado en estos momentos y que ya se encuentra disponible para su comercialización junto con sus herramientas de diseño y soporte, incluyendo ISE Design Suite 11.4, caracterizado por reducir un 30% el tiempo de compilación, según la propia compañía.

Este dispositivo es adecuado para aplicaciones que requieran un uso intensivo de cálculos y alta densidad lógica. Este dispositivo podría perfectamente realizar los prototipos o emulaciones de un gran abanico de diseños ASIC. Para lograr su objetivo, el nuevo componente LX760 incluye 1.200 patillas de E/S y 25.920 Kb como bloque de memoria RAM embebida.

El dispositivo se ha optimizado para transceptores serie de alta velocidad con grandes capacidades de E/ S y que requieran memoria embebida. La familia se completará en unos meses con los modelos LX130T, LX195T y LX240T. La nueva familia de Xilinx se fabrica en una tecnología de 45/40 nm utilizando una técnica litográfica avanzadas para sus 12 capas críticas e incorpora los últimos avances tecnológicos en la fabricación como dieléctricos de muy bajo k o uniones silicio-germanio y técnicas de mejora de movilidad, según ha indicado la propia compañía.

Analizador-receptor EMI de Inycom para certificación CISPR ■ Inycom anuncia el modelo PMM 9010/30P, consistente en un instrumento modular y actuable in situ que cubre el margen de frecuencias comprendido entre 10 Hz y 3 GHz, aunque es ampliable hasta 6 GHz. Destinado para aplicaciones de certificación CISPR-16-1-1 y de precertificación, es un instrumento portátil que incluye el software de control que pesa 4,9 kg y está dotado de detector inteligente para realizar medidas ultrarrápidas entre las que se incluyen las medidas de cuasi pico.

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Llamado a cambiar la comunicación hombre-máquina

Intel desarrolla un procesador de 48 núcleos ■ Investigadores de Intel acaban de poner a punto un procesador experimental que podría cambiar de forma drástica el interface hombre-máquina y permitir que los ordenadores tipo PC utilicen mecanismos de visión para interactuar con los humanos.

Si bien el fabricante integrará prestaciones claves en una nueva línea de procesadores que se presentarán a principios de año y prevé anunciar chips de seis y hasta ocho procesadores a final de 2010, este prototipo contiene 48 núcleos totalmente programables y representa un hito en cuanto a densidad de integración en silicio.

Para facilitar la comunicación entre elementos de cálculo, el dispositivo integra una red de comunicaciones de muy alta velocidad al tiempo que utiliza novedosas técnicas de gestión de consumo que permite a los 48 procesadores trabajar de forma eficiente con un consumo mínimo de 25 W o de 125 W cuando se someten a su máxima capacidad de proceso. Es decir, una capacidad de cálculo que supera entre 10 y 20 veces las prestaciones de sus procesadores más avanzados disponibles comercialmente.

Si bien este ordenador en un chip forma parte de un proyecto de investigación a largo plazo que permita a ingenieros de hardware y software ganar experiencia en la comprensión de los

complejos mecanismos de arbitraje de señales y de programación de la propia Intel y de la universidad, de HewlettPackard, Yahoo y Open Cirrus.

ESTRUCTURA INSPIRADA EN LOS CENTROS DE DATOS Los laboratorios de investigación de Intel han denominado al chip de prueba “ordenador monochip nube” habida cuenta que su organización es similar a la que los centros de datos acostumbran a crear una nube de recursos de cálculo en Internet como noción ilustradora de aplicaciones como la banca a domicilio, las redes sociales y los almacenes de datos en línea que sirven a millones de usuarios.

Los detalles técnicos de este procesador se han dado a conocer en la edición del International Solid State Circuits Conference (ISSCC) celebrada en febrero en San Francisco.

Llega el primer libro electrónico basado en el SO Android ■ Ya está en el mercado el primer libro electrónico basado en el sistema operativo de Google (Android), que ha sido diseñado por la compañía norteamericana Spring Design.

El nuevo visualizador combina un consumo muy bajo de energía y una pantalla electroforética monocroma de seis pulgadas para la lectura, junto con una pantalla LCD retroiluminada a todo color de 3,5 pulgadas que permite a los usuarios conectarse a los libros electrónicos a través de Internet.

La pantalla secundaria es táctil y puede visualizar, además de libros, vídeos embebidos, audio, fotos y notas asociadas con los títulos que se desean leer. Para lograr esta combinación se

ha utilizado lo que se conoce como tecnología Duet Navigator, que permite acceder a Internet a través de redes WiFi o redes 3G, EVDO/CDMA o GSM. Una tarjeta de almacenamiento tipo SD permite el almacenamiento de los contenidos y al mismo tiempo que los usuarios creen sus propias notas y añadidos multimedia a los libros y entonces compartirlos utilizando una herramienta integrada en el sistema.

Este nuevo lector de libros electrónicos con funciones multimedia podría ser el impulso necesario para un mercado que tiene unas importantes perspectivas de crecimiento pero que todavía no acaba de entrar de forma masiva en todos los mercados.

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Serie Semitrans de Semikron

Módulos IGBT con 15 nH de inductancia interna ■ La serie Semitrans de módulos IGBT de 1200 V de Semikron se destina a convertidores CA/CC en el margen de potencia de 20 kW a 300 kW y tienen como principal característica una inductancia interna de sólo 15 nH. Estos módulos están disponibles con la quinta generación de circuitos V-IGBT de Fuji ofreciendo dos ventajas básicas como es una tensión de conexión en continua por encima de 50 V a la vez que ofrece una conmutación más rápida y suave con menos pérdidas de conmutación, lo que permite mejorar la eficiencia del sistema.

Si la anterior serie Semitrans de este fabricante incluía IGBT de Infineon Technologies, la nueva serie ha apostado por Fuji en tres tamaños diferentes que permite ofrecer ocho dispositivos con distintas potencias y tres topologías de conmutación que soportan corrientes de entre 150 A y 600 A. Los módulos Semitrans 3 y 4 tienen una inductancia de sólo 15 nH y una velocidad de conmutación típica de 5000 A/ µs en un módulo de sobretensión de sólo 75 V. Estos módulos se suministran en conmutación única, medio puente o topología tipo ‘recortador’ para inversiones en controladores industriales.

Los módulos Semitrans estándar permiten alcanzar 4.000 V/min que es un 60% superior al aislamiento global que marca la normativa. Adicionalmente a los módulos de 1200 V con tecnologías IGBT2, IGBT2 fast, IGBT3 o IGBT4, los módulos también están disponibles con tensiones de bloqueo de 600 V y 1700 V.

8 procesadores basados en ARM de Nvidia ■ Nvidia ha dado una vuelta de tuerca en la capacidad de proceso e integración de múltiples núcleos con su procesador Tegra 2, que incorpora una tecnología basada en ARM. En un principio este nuevo procesador se destinaría a los Tablet PC pero podría marcar el futuro para los procesadores de cualquier tipo de ordenador puesto que integra funciones CPU, gráficos y vídeo.

El procesador Tegra 2 incluye un núcleo doble Cortex-A9 que incorpora ocho procesadores independientes y ofrece unas prestaciones hasta diez veces superiores a las de un teléfono avanzado (smartphone) con un consumo de 500 mW, según fuentes de la compañía norteamericana que, sin embargo, no han indicado a la frecuencia que trabaja el procesador.

Al principio de sus casi dos décadas de historia, Nvidia, se especializó en circuitos gráficos y tarjetas de procesamiento, por lo que no es de extrañar que su nuevo procesador Tegra 2, realizado en tecnología de 40 nm, combine gráficos 3D, procesamiento de vídeo, cálculos básicos y comunicaciones que incluyen voz para telefonía móvil.

Una de las características principales de nuevo procesador es que puede trabajar con vídeo 1080p, mientras que las máquinas basadas en los procesadores Intel Atom o Qualcomm Snapdragon son incapaces de trabajar con ese tipo de vídeo.

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Integra controlador dedicado

Toshiba integra 64 GB de NAND en un módulo de memoria flash ■ Toshiba ha presentado un nuevo módulo de memoria flash de tipo NAND embebida con una capacidad de 64 GB, que es la primera vez que alcanza esta capacidad y es el primer elemento de una nueva línea de seis módulos que ofrecerán compatibilidad completa con el último estándar e•MMCTM y que se han diseñado para aplicaciones en electrónica de consumo, incluyendo teléfonos inteligentes, teléfonos móviles, ordenadores portátiles o videocámaras digitales.

El módulo de 64 GB combina 16 dispositivos NAND de 32 Gb que se han fabricado con tecnología de 32 nm y que además integra un controlador dedicado. Este módulo es completamente compatible con el estándar JEDEC/MMCA versión 4.4 destinada las tarjetas de memoria MultiMediaCard (MMC) embebidas. La capacidad de 64 GB es la máxima de una familia que tiene capacidades de 2 a 64 GB y que integran un controlador para gestio-

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nar las funciones básicas y que incluyen nuevas funciones como múltiples áreas de almacenamiento y seguridad avanzada.

El nuevo módulo se ha encapsulado en formato FBGA de 153 bolas con unas dimensiones de 14x18x1,4 mm,

acepta alimentaciones entre 2,7 V y 3,6 V, con tensiones de interface de 1,65 V a 1,95 V y de 2,7 a 3,6 V. Tiene una velocidad de escritura de 20 MB/s y de 37 MB/s para lectura, con un margen de temperaturas de entre -25 y +85ºC.

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Con nuevo firmware

Yokogawa actualiza sus OTDR ■ Yokogawa ha presentado un nuevo firmware para sus reflectómetros ópticos en el dominio del tipo (OTDR) que ofrecen nuevas funciones de medida en los cables de fibra multinúcleo. El nuevo firmware permite a los usuarios mantener el seguimiento de las fibras individuales que se han comprobado, por lo que se elimina cualquier confusión potencial entre las fibras comprobadas y no comprobadas que, por consiguiente, elimina errores de operatividad en la medida.

El manejo de la nueva funcionalidad se ve simplificado mediante un software que abre una carpeta de proyectos en un destino seleccionado que puede estar en una memoria interna o externa. Las configuraciones de medida se seleccionan en un menú y se aplican a todas las fibras del cable. Los resultados se guardan en la localización destino y el operador puede rellenarlos en cualquier momento.

Todas las medidas del cable se gestionan utilizando una tabla que permite la selección de fibras específicas, además, cada fibra y cada longitud de onda piden una confirmación de medida y se marca. Después de la aprobación de todas las longitudes de onda, la marca aparece en la tabla de medidas.

HERRAMIENTA PARA LOS SISTEMAS DE ADQUISICIÓN DE YOKOGAWA El software Yokogawa SL1000 es una herramienta destinada a los sistemas de adquisición de alta velocidad que permite incrementar la funcionalidad incluyendo una visualización en dos dimensiones y la acumulación de formas de onda. La característica de visualización X-Y en tiempo real representa la relación entre dos señales de entrada que además se completa con una función de ‘marca’ que permite incluir etiquetas de indicación durante la medida.

Adicionalmente se han mejorado diferentes funcionalidades como la de guardar los datos capturados y convertirlos a un formato binario o ASCII que tiene el soporte de otras herramientas de análisis como Matlab.

El sistema SL1000 es una unidad de adquisición basada en PC modular diseñada para proporcionar un registro de datos de alta velocidad y rápida transferencia en aplicaciones electromecánicas y de medida energética. Se puede conectar directamente a toda una serie de sensores de tipo termopar, acelerómetros, tacómetros, etc. Con una velocidad de muestreo de 100 MS/s dentro de 16 canales y con entradas aisladas para medidas de alta tensión, el sistema también incluye un software de sencillo manejo.

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Mejora en el generador de banda base PXB de Agilent ■ Las mejoras del generador de banda base y el emulador de canal modelo N5106A de Agilent permiten su utilización en toda la fase de investigación y desarrollo, incluso para su utilización en la verificación de preconformidad permitiendo ahora una funcionalidad de generación de banda base multicanal (BBG, BandaBase Generation multichannel), funcionalidades de atenuación en tiempo real y captura de señal, todo ello en una plataforma de medida multipropósito.

El PXB modelo N5106A es una amplia colección de herramientas de diagnóstico específicamente diseñadas para los procesos de recepción de señal que permite a los ingenieros validad sus diseños en condiciones reales. Por tanto, esta plataforma permite minimizar el tiempo de diseño y dotar de una mayor flexibilidad a los mismos para superar los requisitos estándar.

Se ha mejorado para trabajar con hasta 6 generadores de banda base, hasta 8 atenuadores y más de 20 configuraciones calibradas de hasta 4x2 MIMO que se pueden configurar en unos segundos a partir del interface de usuario.

AMPLIA COMPATIBILIDAD El sistema también ofrece soporte para las comprobaciones de todo tipo de señales inalámbricas a partir del entorno que utiliza Agilent Signal Studio que le permite aceptar formatos como: LTE, HSPA, W-CMDA, GSM/EDGE, TD-SCDMA, Mobile WiMAX, WLAN, vídeo digital y GPS).

Además aporta una gran facilidad de conexión y calibración, que permite reducir considerablemente el tiempo de medida y, al mismo tiempo la complejidad de la misma.

Entre las mejoras que aporta esta plataforma se incluye la captura de señal tanto de radiofrecuencia como de señales I/Q digitales con una capacidad de memoria de 512 Mmuestras que, además, permite traspasar los datos obtenidos al propio simulador o a la herramienta de simulación Matlab. También incluye creación de señales GPS en tiempo real o DVB o diferentes funcionalidades de atenuación entre otras mejoras.

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En colaboración con Fujifilm

IBM establece un récord de almacenamiento en cinta ■ Científicos de IBM y Fujifilm han desarrollado un prototipo de cinta magnética capaz de almacenar 29.500 millones de bits por pulgada cuadrada, lo cual supera en 39 veces la densidad de almacenamiento de los sistemas estándar en cinta magnética más extendidos.

Fruto de una cooperación que dura tres años, se han desarrollado nuevas tecnologías críticas para optimizar la próxima generación de cintas magnéticas basadas en partículas de ferrita de bario, se han introducido mejoras en controlar la precisión de los cabezas de lectura que ha permitido incrementar en 25 veces el número de pistas que pueden integrarse en una cinta de media pulgada de ancho y la utilización de nuevos métodos de detec-

ción ha incrementado la densidad de registro lineal en más del 50%. Según sus impulsores, estas mejoras permitirán desarrollar sistemas capaces de almacenar hasta 35 TB de datos sin comprimir, capacidad suficiente para guardar el texto de 35 millones de libros que ocuparían en línea recta una longitud estimada de 399 km.

Al contrario de lo que pueda pensarse, los sistemas de almacenamiento masivo en cinta magnética son hoy día una alternativa de bajo coste y bajo consumo a sus homónimos de disco.

Así, se siguen utilizando en librerías automatizadas, que en sus versiones de gama alta permiten guardar información equivalente a varios petabytes (1 PB = 1024 TB) en los sectores financiero y médico.

Herramienta de desarrollo para motores de Microchip ■ Microchip Technology ha presentado dos nuevos sistemas de desarrollo de bajo coste para el control de motores. Ambas tarjetas de desarrollo incorporan las familias de flexibles DSC dsPIC33F MC, que integran funciones avanzadas para el control de motores. Además, Microchip ha generado cinco notas de aplicación libres de royalties y de licencias, ayudando así a los ingenieros en la creación de aplicaciones para motores que trabajan con la máxima eficiencia y generan el par máximo consumiendo la cantidad mínima de energía.

Este sistema de desarrollo es una herramienta para la evaluación y diseño de una amplia variedad de aplicaciones para el control de motores de alta tensión en lazo cerrado utilizando motores CA de inducción CA, motores CC sin escobillas o motores síncronos de imán permanente. La tarjeta incluye circuitería de depurado en circuito, eliminando así la necesidad de un depurador separado para el desarrollo con las familias de DSC para control de motores dsPIC33 de Microchip.

APLICACIONES EN LAZO ABIERTO Y CERRADO Esta tarjeta permite el rápido desarrollo de rutinas micro paso a paso tanto de lazo abierto como de lazo cerra-

do de corriente utilizando las familias para Control de Motores dsPIC33 de Microchip. Esta herramienta de desarrollo también proporciona a los ingenieros un GUI de control, que les permite centrarse en la integración de las otras funciones de la aplicación y el ajuste preciso del funcionamiento del motor.

Junto con las notas de aplicación relacionadas y el software de código fuente, el entorno de desarrollo integrado y gratuito MPLAB IDE de Microchip incluye una aplicación denominada monitorización de datos e interface de control (DMCI), que promueve un rápido ajuste de parámetros para diferentes motores. Las bibliotecas gratuitas de software de control orientado a campo (FOC) y la biblioteca para control de motores paso a paso permiten el desarrollo de aplicaciones ecológicas de sistemas basados en motores y de control de motores paso a paso de alta velocidad.

OPINIÓN 22

Miguel Ángel Gallardo Ortiz miguel@cita.es Ingeniero y criminólogo, Presidente de Cooperación Internacional en Tecnologías Avanzadas (CITA) SL www.cita.es/patentes.pdf

Patentes de funcionarios públicos “Un caso extremo, en proporción a su tamaño y número de funcionarios, es la UPM, que aparece como titular de 324 patentes de las cuales una muy importante proporción nunca ha sido explotada”

■ EN LOS ÚLTIMOS AÑOS EL NÚMERO DE PATENTES DE INVENCIÓN REGISTRADAS POR INSTITUCIONES DE DERECHO PÚBLICO, y especialmente por profesores titulares y catedráticos de Universidades Públicas, ha crecido significativamente creando una compleja problemática que afecta a varios sectores y agentes.

Los recursos públicos, materiales y humanos, dedicados a patentar muy raramente son rentables, pese a lo cual con frecuencia posibilitan perversos negocios sin control eficaz en mal denominadas “spin-off” que administran funcionarios incompatibles con sus cargos mercantiles o, en el peor de los casos, únicamente sirven para la autocomplacencia o la acreditación académica fraudulenta que la Agencia Nacional de Evaluación de la Calidad y Acreditación (ANECA) no parece ser capaz de detectar. El Tribunal de Cuentas emite informes varios años después de realizados los gastos en patentes sin detallar ni enjuiciar sus cuentas.

CONTABILIZANDO PATENTES DE INSTITUCIONES PÚBLICAS Para cuantificar en una primera estimación directa las patentes de universidades públicas basta con acceder a las bases de datos de patentes, como es el caso de http://lp.espacenet.com o de http://www.wipo.int y buscar por “universidad” (las universidades privadas prácticamente no aparecen). Tras la consulta se obtuvo como resultado el 12.10.2009 como resultado 6.173 patentes, de las que habría que descontar una pequeña proporción de universidades extranjeras, principalmente iberoamericanas, o bien por “universidad politécnica de”, obteniendo así otras 1.138 patentes por lo que puede estimarse en varios miles de patentes las financiadas con fondos públicos consiguiendo, casi sin excepción, un ruinoso resultado.

A las patentes de las universidades públicas habría que añadir las más de 3.000 de las que es titular el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC).

Un caso extremo, en proporción a su tamaño y número de funcionarios, es la Universidad Politécnica de Madrid (UPM), que aparece como titular de 324 patentes de las cuales una muy importante proporción nunca ha sido explotada y únicamente ha servido para beneficio de sus propios funcionarios al correr el erario público con todo el coste de registro, tasas y evaluaciones del estado del arte. Otras se privatizaron o se explotan por licencias contratadas sin publicidad ni concurrencia ni objetividad por un muy discutible derecho privado que se pretende ENE-FEB 10 | Mundo Electrónico

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sea interpretado y ejecutado, exclusivamente, mediante arbitraje en el marco de la Corte de Arbitraje de la Cámara Oficial de Comercio e Industria de Madrid.

TITULARIDADES COTITULARIDADES ARBITRARIAS Más problemática aún es la cotitularidad de patentes entre instituciones u organismos públicos y empresas privadas, según porcentajes variables de titularidad, gastos generales de gestión y mantenimiento por tasas nacionales, ante la Oficina Española de Patentes y Marcas (OEPM), e internacionales, con muy pocas patentes en las que hayan intervenido funcionarios públicos que llegan a ser válidas en Estados Unidos y Japón.

La economía de los derechos industriales no siempre explica la motivación personal de los inventores ni garantiza el reconocimiento de los derechos morales en los que en muchas ocasiones estudiantes y colaboradores de profesores y catedráticos son defraudados. Entre inventores, funcionarios o no, y titulares de patentes, las negociaciones son siempre complejas pero si se administran fondos públicos, los principios de publicidad, concurrencia, objetividad, transparencia, eficacia y eficiencia deberían ser más respetados, o la arbitrariedad producirá auténticos monstruos, difíciles de civilizar y más aún de administrar.

MODELOS, NORMAS Y CRITERIOS (AUSENTES) Este modelo, o para definir con más precisión la situación actual, esta falta de modelo, de normativas, y lo que es peor aún, de criterios objetivos para la administración de derechos industriales de titularidad pública y la dedicación de fondos y recursos materiales y humanos para patentar invenciones, puede explicarse, en primer lugar, por la carencia de datos y también por la existencia de muy graves conflictos de intereses e incompatibilidades. La Función Pública, en sí misma, no es incompatible con las invenciones y la explotación de derechos industriales, pero tampoco se contempla la figura del funcionario público inventor y existen indicios racionales de mala administración de recursos y fondos públicos.

“La Función Pública, en sí misma, no es incompatible con las invenciones y la explotación de derechos industriales, pero tampoco se contempla la figura del funcionario público inventor y existen indicios racionales de mala administración de recursos y fondos públicos” “Lamentablemente, se ha desarrollado una auténtica industria de la acreditación que considera que las patentes son un elemento siempre positivo, independientemente de su rentabilidad y de los recursos que se han empleado”

MÉRITOS Y DEMÉRITOS DE ACREDITADOS Y DESACREDITADOS Las patentes suelen ser consideradas como méritos prácticamente incuestionables, pero lo cierto es que algunas son auténticos disparates que pueden haber sido financiadas de manera irresponsable. Lamentablemente, se ha desarrollado una auténtica industria de la acreditación que considera que las patentes son un elemento siempre positivo, independientemente de su rentabilidad y de los recursos que se han empleado de manera que, por mucho que se gaste en alguna completamente inútil, los inventores y los responsables de la entidad titular de los derechos industriales siempre acumulan méritos. En la empresa privada, los gastos inútiles son pronto detectados pero en la Función Pública pasan demasiados años impunes y producen efectos irreversibles promoviendo carreras indignas. Por otra parte, nadie investiga el fraude de las patentes más rentables de las que son titulares funcionarios públicos de manera privada. Sería deseable que la Agencia Nacional de Evaluación de la Calidad y Acreditación (ANECA) clarificase lo que es un mérito, y también lo que es un demérito, en las carreras docentes e investigadoras de funcionarios públicos.

Recientemente, se ha presentado una denuncia ante el Tribunal de Cuentas para la fiscalización y enjuiciamiento de la contabilidad de las patentes de titularidad pública y, posiblemente, en casos extremos, llegue a iniciarse un “procedimiento para el reintegro por alcance” que obligue a devolver fondos públicos dedicados a patentar supuestas innovaciones fraudulentas o malversadas. Puede verse en http://www.cita.es/tcu-patentes.pdf Mundo Electrónico | ENE-FEB 10

dossier

Sistemas Embebidos

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Sistemas embebidos, soluciones ubicuas Los sistemas embebidos se encuentran en todo tipo de dispositivos de uso diario y de sectores industriales, por lo que cada vez tienen más importancia. Se espera que en el mercado de 2010 haya 16.000 millones de componentes embebidos programables y más de 40.000 millones en 2020.

Nuria Calle

E

n tiempos de crisis aumentar la competividad de las empresas, servicios y productos parece ser la clave de la supervivencia y éxito de las compañías.

Los sistemas embebidos, según los expertos, van a desempeñar un papel principal en el presente y el futuro de nuestra sociedad. Su alto grado de aplicación y el valor añadido que aportan a los productos los convierten, según las previsiones, en factores para impulsar avances en sectores de actividad como transporte, señalización, automatización industrial, electromedicina o vídeojuegos. La tendencia actual parece encontrarse en una mayor utilización de sistemas embebidos reduciendo los tiempos de diseño del hardware y obteniendo lapsos muy cortos de tiempos de mercado, lo que implícitamente conlleva ahorro de costes.

Los especialistas esperan que para 2010 haya 160.000 millones de componentes embebidos programables en el mercado y en 2020 más de 400.000 millones. Un estudio de prospectiva sobre sistemas embebidos realizado por la Fundación Observatorio de Prospectiva Tecnológica Industrial (OPTI), en colaboración con la Fundación Ascamm, estima que de

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cumplirse los pronósticos actuales, el volumen de mercado mundial de estos sistemas será de 194.000 millones de euros en 2010. El informe, titulado “Tendencias y aplicaciones de los sistemas embebidos en España” fue publicado en septiembre de 2009 y se basa fundamentalmente en la información recogida a través de una encuesta en la que se invitó a participar a 230 expertos. El principal objetivo del estudio es desarrollar una visión de futuro de los sistemas embebidos desde un enfoque tecnológico y de sus ámbitos de aplicación, determinando las principales tendencias a corto, medio y largo plazo. Además, en él se recomiendan estrategias que permitan la consecución de los temas planteados. De esta manera, los auto-

res pretenden que el estudio sirva de documento base a todos los actores que puedan estar implicados en la toma de decisiones de carácter estratégico en este campo.

El informe destaca que actualmente Europa es el máximo representante en el ámbito de los sistemas embebidos. Sin contar aún con los datos de 2009, el sector espera confirmar que a lo largo del año pasado el porcentaje e inversión en I+D en sistemas embebidos sobre el total de la inversión en I+D fuera del 14%.

Según se advierte, “aún con estas cifras, esta posición ventajosa puede perderse a favor de EE.UU. o de algunos países asiáticos. En EE.UU. se tienden a utilizar los resultados de los sistemas embebidos obtenidos en

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Principales tendencias tecnológicas de los sistemas embebidos

aplicaciones militares e industriales, mientras que los países asiáticos poseen un amplio mercado nacional y el know-how tecnológico en fabricación que ponen en peligro la posición de liderazgo europea. Europa, por otro lado, posee una elevada cualificación profesional en este área, unos mercados desarrollados y una buena infraestructura”.

EL VALOR DE LAS PLATAFORMAS TECNOLÓGICAS El estudio de la OPTI resalta la importancia de las plataformas europeas relacionadas con los sistemas embebidos, ya que una parte importante de esta infraestructura está constituida por ellas. “Las más destacadas son la Plataforma ARTEMIS y la Plataforma ENIAC, cuyos contenidos son los más horizontales dentro de este sector. De este modo se ha conseguido crear

“El volumen de mercado mundial de sistemas embebidos será de 194.000 millones de euros en 2010” una gran red de contactos que facilita la transferencia de conocimiento y potencia la colaboración a escala europea. Su importancia en el marco europeo es tal que llega a influir en la toma de decisiones de las líneas de investigación”.

Dadas estas condiciones favorables y la importancia estratégica de estos sistemas para el desarrollo económico, los responsables de la monografía acentúan en el prólogo que España no debe perder la oportunidad de sumarse a este esfuerzo colectivo europeo y que puede tener un papel muy representativo en este campo. Para lo-

grarlo, la investigación analiza y aporta una serie de tendencias y recomendaciones necesarias para establecer las bases y una visión de futuro que permitan asegurar su posición en tecnologías embebidas, trasladando esta oportunidad a la empresa con la generación de nuevos productos.

“España respecto a otros países europeos, y en cuanto a sectores y mercados en los que se pueden implantar estos sistemas, tiene aún mucho camino por recorrer, tanto en la utilización, como en el diseño y la fabricación. Todavía existen muchos clientes que no conocen las ventajas que les pueden dar los sistemas embebidos”, explica Julio Canalís, Director de Marketing de Venco Electrónica.

Por su parte, Brian Pater, Director Gerente de Anatronic, asegura que cada día se ven más empresas españolas involucradas en este tipo de aplicaciones por lo que es un área de negocio que se potenciará mucho a corto y medio plazo. “Aunque la mayoría de los productos que se utilizan provienen del mercado asiático, realmente el producto final ofrecido a los diferentes sectores a los que van dirigidos es tan competitivo como cualquier otro.

Las empresas españolas desarrollan productos terminados con un importante valor añadido, al final el precio del hardware es muy similar para todos”. La experiencia de Anatronic les indica que “el cliente final necesita tener cerca a sus proveedores para que el servicio sea el correcto, y más cuando localmente pueden obtener exactamente el mismo producto que desde el exterior y seguramente a un buen precio”.

Una de las conclusiones del estudio OPTI se refiere a la necesidad de profundizar en España en el papel de las plataformas tecnológicas. En nuestro país, las primeras que surgieron lo hicieron a modo de espejo de las plataformas europeas. El texto resalta que actualmente existen muchas platafor-

El desarrollo de los sistemas embebidos está en plena expansión y hay en marcha varías líneas de investigación. Julio Canalís, Director de Marketing de Venco Electrónica, considera que una de las tendencias actuales más significativa es “conseguir equipos de tamaño reducido o incluso portátiles, donde el consumo de energía es muy importante, pero también lo es la potencia de cálculo, ya que cada vez se exigen sistemas operativos de más alto nivel”.

Brian Pater, Director Gerente de Anatronic, coincide con su colega en esta apreciación: “se están integrando la mayor parte de los periféricos, dispositivos y partes esenciales del sistema en una sola placa, y ésta va siendo también de menor tamaño, aunque ya hemos llegado a niveles bastante reducidos y difícilmente superables”. Precisamente Anatronic termina de anunciar que Bolymin dispone de cuatro nuevos sistemas compuestos por un visualizador LCD monocromo y un microcontrolador embebido PIC de 16 bit y bajo consumo.

Pater nota asimismo una propensión hacia el avance de placas auxiliares y adaptables que complementen al sistema original con nuevas funcionalidades, presentes o potenciales. “Esto es muy interesante para que un sistema no se quede cerrado sin posibilidad de expandirse, y por tanto anticuado rápidamente”, subraya.

Por otro lado, desde Anatronic detectan que el siguiente paso que se está dando es el de separar las diferentes tareas que realizan los micros para que se puedan ejecutar externamente, de forma que cuando se emplee alguna de esas características, el micro pueda seguir ejecutando tareas sin disminución del rendimiento.

“Es muy útil por ejemplo en gráficos, vídeo y audio, si se le descarga al microcontrolador de sus tareas de codificación o decodificación de archivos éste puede dedicarse a tareas más críticas o importantes simultáneamente, descargándole el pesado trabajo de procesamiento del vídeo y audio, y por ende mejorando su rendimiento global”, comenta Pater.

En Anatronic también afirman que últimamente se está teniendo mucho en cuenta el consumo y la potencia disipada, factores muy importantes para poder generar el menor calor posible y que los sistemas estén exentos de ventilación (fanless) o que incorporen ventilación en los lugares más calurosos. En este sentido, Pater asegura que el microprocesador Atom de Intel “ha dado en el clavo puesto que es un micro con unas prestaciones elevadas y un consumo muy reducido, disipando muy poco calor, ventaja crítica y determinante respecto al resto de micros”.

Desde Venco, Julio Canalís apunta como otra de las tendencias del momento el hecho de que en muchas de las aplicaciones embebidas existe una presentación de datos o un interfaz de usuario mediante pantalla. En este sentido, las pantallas TFT y los sensores táctiles parecen tener un papel básico. Por último, Canalís explica que son numerosas las aplicaciones en las que los dispositivos han de estar conectados a Internet o existe un intercambio de datos con otros dispositivos.

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dossier

Sistemas Embebidos

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mas verticales relacionadas con los sistemas embebidos pero que no hay ningún tipo de conexión entre ellas.

Por este motivo, el estudio recomienda que “a escala nacional se potencie la interrelación entre plataformas tecnológicas para poder realizar desarrollos en colaboración y obtener conclusiones conjuntas que faciliten los avances en este campo. PROMETEO es la plataforma destacada en el informe por ser, en su opinión, la más horizontal y por tanto la que podría coordinar y promover el trabajo conjunto. Por otro lado, el estudio considera que en el marco europeo los papeles de las plataformas horizontales y verticales están cambiados. “Son las plataformas verticales las que se alinean con las actividades y objetivos de las horizontales (ARTEMIS, ENIAC), aunque también es cierto que son estas dos plataformas las que suelen coordinar la tipología de proyectos que se van a poner en marcha”.

Así, y sabiendo que las líneas de investigación referentes a los sistemas embebidos se establecen en el marco europeo, aconsejan que se debería realizar un seguimiento de las actividades y los caminos que van siguiendo estas entidades y plataformas europeas para, de algún modo, no distanciarse mucho de éstas y seguir su estela de acción.

COLABORAR PARA CRECER Otro punto a tener en cuenta según apunta el informe OPTI es que las empresas por sí mismas no tienen a su alcance la capacidad de adquirir todas las

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“La clave de la competitividad está en aportar nuevos servicios o funcionalidades” “Es indispensable un cambio de mentalidad, para que ciertos desarrollos puedan ser llevados a cabo y no se paralicen las opciones de liderazgo” tecnologías y aplicaciones básicas relacionadas con los sistemas embebidos, pero sí pueden estar especializadas en una de ellas en concreto. Por eso animan a potenciar el trabajo cola-

borativo entre distintas entidades con diferentes áreas de especialización.

La encuesta de OPTI revela que los participantes consideran que en el campo de los sistemas embebidos el esfuerzo de desarrollo es mayor en software que en hardware. En las conclusiones se sugiere trabajar ambos aspectos para garantizar la competitividad, aunque matizan que de cara a innovar “es necesario centrarse en el descubrimiento y oferta de nuevos servicios que igualmente requieren un mayor desarrollo en el ámbito del software, pero teniendo siempre en cuenta las limitaciones del hardware, sobre todo si se quiere mantener productos competitivos en coste. La clave de la competitividad está en aportar nuevos servicios o funcionalidades, normalmente muy ligadas al software, sobre plataformas hardware ajustadas en coste y además siendo fiables”.

Los expertos consideran que hasta ahora estos sistemas se han desarrollado en proyectos mayores, entendiéndolos como soluciones facilitadoras para la consecución de los objetivos de

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“España no debe perder la oportunidad de sumarse al esfuerzo colectivo europeo ya que puede tener un papel muy representativo en este campo” dichos proyectos. Por este motivo, entienden que se hace imprescindible promoverlos por sí mismos, potenciando su desarrollo tecnológico.

Destacan que actualmente ya existe una industria dedicada a algunos de los ámbitos tecnológicos emergentes como el middleware. Pese a esto aseguran que es importante seguir potenciando la posición de España en éste y otros apartados para lograr así un buen lugar en el mercado y llegar a ser un país puntero en pocos años.

NECESIDAD DE CAMBIOS La sensación generalizada es que los sistemas embebidos deben llegar a ser considerados como una industria vertical y no como una industria horizontal.

En referencia a los sectores de aplicación de los sistemas embebidos, una de las recomendaciones del estudio OPTI aplicables de forma general sería la conveniencia de adaptar soluciones tecnológicas desarrolladas en alguno de los sectores para poder cubrir los requerimientos tecnológicos de otras áreas de aplicación. Así se facilitaría las actividades de desarrollo porque sólo sería necesaria la realización de pequeñas modificaciones para que estas tecnologías sean adaptadas al nuevo entorno.

El papel de la Administración en el futuro de los sistemas embebidos es determinante, según el informe de OPTI. La monografía resalta que por el momento hay pocas empresas que estén investigando en este área. La opinión de los especialistas que respondieron la encuesta es que esta situación se debe, en parte, a que algunas de estas aplicaciones, como por ejemplo las del sector sanitario, tienen fuertes implicaciones legislativas. Al parecer, estos requerimientos frenan a las compañías, que no quieren verse involucradas en complicados procesos de certificación.

Las referencias manejadas apuntan que hasta ahora el volumen de la demanda de certificaciones no era muy elevado, pero que la tendencia es que

las certificaciones cobren una gran importancia en todos los sectores de aplicación. Por este motivo, desde el estudio se hace un llamamiento a la Administración para que apoye estos desarrollos y dé seguridad e incentivos a las empresas que participen en este tipo de actividades. Además, se recuerda que muchas de las aplicaciones de los sistemas embebidos tienen como objetivo último su uso en infraestructuras públicas, como las energéticas, las viales, las de sanidad pública, etc., por lo que una vez más es determinante el fomento por parte de las Administraciones.

En opinión de los encuestados, otro aspecto que está parando muchos proyectos y muchas oportunidades de negocio, debido a las barreras legales que plantea, es el de la privacidad de datos, ámbito en el cual España es uno de los países más restrictivos.

Así, las conclusiones del estudio entienden que el porvenir está muy ligado a estas limitaciones, por lo que es indispensable “un cambio de mentalidad, para que ciertos desarrollos puedan ser llevados a cabo y no se paralicen las opciones de liderazgo del sector de los sistemas embebidos dentro del marco europeo”.

Los especialistas también están preocupados por los temas de estandarización ya que son esenciales para que se puedan llevar a cabo algunas aplicaciones donde son necesarias unas reglas que garanticen ciertos aspectos de un proceso, un producto o un servicio. En las conclusiones de OPTI se explica que es importante potenciar la utilización de estos estándares para, por ejemplo, alcanzar la transversalidad de las tecnologías entre varios sectores, sobre todo a nivel de empresa. También se enfatiza que para conseguir que las empresas fabricantes españolas le den importancia a los estándares y los apliquen a sus desarrollos será necesaria su implicación en el proceso de elaboración de los mismos. Una vez más apelan a la Administración para que promueva la presencia de empresas en foros de discusión donde se deciden los estándares.

Otro de los problemas planteados en el informe OPTI es la falta de formación específica en sistemas embebidos en el mundo universitario. Apuntan que éste es un aspecto en el que se deberá incidir mediante la inclusión en los futuros planes de estudio de materias que muestren la realidad actual de los sistemas para facilitar la incorporación al mercado laboral de profesionales con conocimientos específicos. ●

De distribuidor a proveedor integral Venco Electrónica, empresa española que en 2008 cumplió 25 años en el sector electrónico industrial, pasó hace siete años de ser únicamente distribuidor de semiconductores a convertirse asimismo en proveedor tecnológico de soluciones industriales completas para los diseños embebidos de sus clientes. La experiencia, según su Director de Marketing, Julio Canalís, ha sido muy positiva: “precisamente la caída del mercado de los semiconductores, agravada además por la crisis, ha tenido en Venco un efecto menor, debido a este camino emprendido hace años, que la ha situado como proveedor de todo tipo de soluciones embebidas”, explica Canalís. En su opinión, una de las ventajas competitivas de su compañía está en que proporcionan soluciones industriales completas: “se trata de poder ofrecer una solución personalizada para cada cliente reuniendo el mayor número de requisitos. Para eso es necesario entregar al cliente tanto la placa embebida propiamente dicha, como los periféricos que la rodean, así como el soporte técnico para que todo ello funcione. Y esto se consigue con soluciones modulares escogidas entre nuestros ‘partners’, fabricantes líderes en productos embebidos”.

Para el año 2010 Venco anuncia dos novedades clave. Por un lado, los módulos basados en placas ARM, de los fabricantes Digi y F&S. “A día de hoy tienen unos precios muy competitivos y un plazo de comercialización’ mucho más corto, comparando con la solución tradicional de un diseño con microcontrolador más periféricos. Por ejemplo, tenemos el nuevo módulo Connect Core Wi-MX51 basado en un núcleo Cortex-A8, módulo que, sumado a las prestaciones ya comunes en este tipo de dispositivos, ofrece una gran capacidad de procesado multimedia. En definitiva, dispositivos que aúnan reducido consumo y altas prestaciones”, afirma Canalís.

La segunda novedad de relevancia consiste en los nuevos procesadores Intel Atom incorporados en las placas de Kontron y Avalue. Canalís destaca sus altas prestaciones, bajo coste y bajo consumo: “han marcado un antes y un después en el mundo de las placas x86 embebidas. Podemos decir que prácticamente el 90% de las aplicaciones industriales que precisen de una solución basada en x86, pueden ser diseñadas con este tipo de procesadores”.

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tendencias

Electrónica de Potencia

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Mediante herramientas on-line

Diseño de fuentes de alimentación Este artículo describe la creación y optimización de fuentes de alimentación mediante la utilización del Webench Power Supply Designer de National Semiconductor, que es una herramienta on-line gratuita disponible en www.national.com. Webench Designer es un sistema de prototipado de extremo a extremo en cuatro sencillos pasos que permite además realizar simulación eléctrica o térmica para ajustar el diseño con precisión y genera un informe para documentar el circuito.

Jeff Perry National Semiconductor

L

os diseñadores de sistemas tratan de concentrar cada vez más su tiempo y esfuerzo en el sistema central y se resisten a destinar tiempo al diseño de un circuito propio para la fuente de alimentación. Además, los diseñadores tienden a dejar el diseño de la fuente de alimentación hasta el último minuto. Al mismo tiempo, han

de cumplirse los objetivos de diseño en cuanto a espacio en la placa, coste del diseño y prestaciones. Se deja a los diseñadores con la cuestión de lograr el mejor diseño en el menor tiempo posible.

Para responder a estos retos, hay herramientas on-line disponibles que simplifican el diseño de la fuente de

alimentación a los ingenieros con cualquier nivel de conocimientos para optimizar rápidamente un diseño para un tamaño reducido, alta eficiencia y bajo coste. Esto permite que los diseñadores se concentren en los aspectos más importantes y en cumplir objetivos de prestaciones como un bajo rizado de la tensión de salida, res-

Controles

Gráficos Valores Operativos

Entradas Valores Operativos

Figura 1. Pantalla resumida de Webench Designer.

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Esquemáticos

Lista de Materiales/ Cambio de Componentes

Optimización

Build lt® e informe

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Figura 2. Gráficos de eficiencia y disipación de potencia respecto a la tensión de entrada y la corriente de salida para un circuito regulador reductor (buck) con interruptor integrado.

puesta rápida a transitorios y lazo de control estable.

Las funciones de herramientas como la simulación eléctrica en tiempo real ayudan a los diseñadores a examinar el comportamiento eléctrico del circuito bajo condiciones dinámicas, como transitorios de carga, transitorios de línea y arranque. Las simulaciones térmicas ayudan a los usuarios a identificar y corregir problemas de temperatura. Esta capacidad permite que el usuario mejore aún más sus diseños para alcanzar sus objetivos más importantes.

ESPECIFICACIÓN Y CREACIÓN DE UN DISEÑO Para iniciar el proceso de diseño, un usuario introduce el margen deseado de la tensión de entrada, tensión de salida, corriente de carga y temperatura ambiente. Pueden introducirse parámetros opcionales como patilla de conexión/desconexión (on/off), patilla de error y múltiples salidas. A partir de las entradas del usuario se presenta a éste una lista de los regu-

ladores de tensión recomendados. El usuario puede seleccionar una solución basada en criterios como eficiencia, huella, coste total de los materiales, número de componentes, rizado de la tensión de salida y otros parámetros importantes. Una vez hecha la selección por el usuario se crea el diseño. La figura 1 muestra la pantalla resumida de Webench Designer.

CÁLCULO DE LA LISTA DE MATERIALES Y DE LOS VALORES OPERATIVOS La selección de componentes pasivos para una fuente de alimentación es crítica para las prestaciones y para el coste de la solución. Una parte importante de estos cálculos es la eficiencia del circuito. Ésta es la ecuación para la eficiencia: Eficiencia = Pout / Pin También: Pin = Vout * Iout + Pdis

Donde Pdis es la potencia disipada por todos los elementos del circuito.

Como puede verse, hay que realizar los cálculos de disipación de potencia para cada componente del circuito, y a continuación se puede calcular la eficiencia del diseño. Los resultados de estos cálculos están disponibles gráficamente en el software Webench en los gráficos de los valores operativos mostrados en la figura 1.

Estos gráficos constituyen una herramienta útil para observar el comportamiento del circuito para los valores especificados de la tensión de carga y de entrada. Para lograr una alta eficiencia deberían escogerse componentes con una baja resistencia parásita con el fin de reducir la disipación de energía. No obstante, esto se enfrenta a una huella reducida.

SELECCIÓN DE COMPONENTES PASIVOS Los componentes deben cumplir los requisitos de tensión y corriente en cada nodo del circuito así como un Mundo Electrónico | ENE-FEB 10

tendencias

Electrónica de Potencia

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del FET y de la corriente eficaz (RMS) en el FET:

Regiones con pérdidas de potencia (V*l) Vconmut Plataforma de Miller Vth Vg Isw Interruptor Off

Pconducción = Rdson * ISwRMS2 Vdriver Vsw=-Vds Tsubida

On

Tcaída

Alta Frec = Altas Pérd

Off

Baja Frec = Bajas Pérd

Este cálculo puede complicarse porque RdsOn varía con la temperatura. Se debe utilizar un lazo iterativo para realizar el cálculo ya que la temperatura aumenta a medida que se incrementa la disipación de potencia, pero una temperatura más alta incrementa la disipación de potencia.

Las pérdidas de CA en un FET son: PswCA = ½ * Vdsoff * IdsOn * (tSubida + tCaída)/TSw

Figura 3. La disipación de potencia CA en un MOSFET con las regiones de pérdidas de potencia destacadas. Una elevada frecuencia de conmutación genera mayor pérdidas en CA y una baja frecuencia conlleva menos pérdidas en CA.

margen adicional de seguridad. Por ejemplo, si la tensión de salida es de 3,3 V, el condensador de salida es como mínimo igual a 3,3 V más un margen de seguridad (generalmente del 30%). Deben tenerse en cuenta otros aspectos como la variación de la capacidad respecto a la tensión en los condensadores cerámicos.

Además, es necesario seleccionar los componentes para asegurar que el diseño tenga un buen rizado de la tensión de salida, buena respuesta a transitorios y lazo de control estable.

Por ejemplo, el condensador de entrada controla el rizado de la tensión de entrada y también el comportamiento del transitorio de línea. El condensador de salida afecta a la respuesta del transitorio de carga, el rizado de la tensión de salida y la estabilidad del lazo de control. El inductor contribuye al rizado de la tensión de salida, la corriente de pico en el interruptor y la estabilidad del lazo. Por tanto, deben cumplirse las especificaciones de los parámetros para cada componente con el fin de que el diseño tenga unas buenas prestaciones. Sólo cuando se cumplen estos criterios puede el usuario empezar a optimizar el diseño para una valoración de mayor nivel.

Esto se realiza de forma automática en Webench Designer.

Selección del MOSFET Una vez creado el diseño, y una vez calculados los valores operativos, el usuario necesita lograr un equilibrio entre huella reducida, alta eficiencia y bajo coste. Estudiaremos estas cuestiones mediante un circuito controlador reductor (buck) utilizando MOSFET de conmutación externos.

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Para empezar, examinemos la disipación de potencia en los FET con detalle. Un componente clave para la selección del FET, una vez cumplidas las especificaciones de tensión, es la temperatura del FET, que debe estar dentro de la especificación. La temperatura se calcula a partir de la disipación de potencia: Pérdidas Totales de Potencia en el FET = Pconducción + PswCA + Pcoss + Ppuerta + Pbdiodo Estudiaremos las dos primeras fuentes de pérdidas. Las pérdidas de conducción (Pconducción) se calculan a partir de la resistencia en conducción (RdsOn)

Donde IdsOn es la corriente que atraviesa el FET, VdsOff es la tensión que en el FET cuando está desconectado (Vin), tSubida y tCaída son los tiempos de subida y caída del FET, y TSw es el período de conmutación (1/frecuencia de conmutación).

Las pérdidas de CA tienen lugar durante la transición entre el interruptor que se conecta y desconecta. El porcentaje del período de conmutación que se gasta en las regiones de transición es superior para frecuencias de conmutación más elevadas. Por tanto, una mayor frecuencia implica mayores pérdidas de conmutación CA (figura 3).

Los tiempos de subida y bajada dependen de la capacidad del FET, que cambia con la tensión aplicada. Con el fin de lograr precisión, la capacidad efectiva debe determinarse a partir

Mejor Pdis del FET

Peor Pdis de L

Menor frecuencia

Figura 4. Gráfico de Webench que muestra la disipación de potencia respecto a la frecuencia de conmutación en un diseño de controlador reductor (buck).

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de los valores de diseño del usuario para Vin, pues de lo contrario las especificaciones del FET podrían ser excesivas para la aplicación si se usa la máxima capacidad, o bien podrían quedarse cortas si se usa la mínima capacidad.

Por tanto para reducir las pérdidas de potencia del FET el diseñador puede escoger un FET con una baja RdsOn, un FET con baja capacidad y/o disminuir la frecuencia de conmutación. Pero la disminución de la frecuencia de conmutación afecta a la selección del inductor tal como indica la ecuación básica del inductor:

“El usuario puede seleccionar una solución basada en criterios como eficiencia, huella, coste total de los materiales, número de componentes, rizado de la tensión de salida y otros parámetros importantes”

dI = (1/L)*V*dt o dI = (1/L)*V*CT/fSw Donde dI es la corriente de rizado del inductor, L es la inductancia, V es la tensión aplicada al inductor (Vin – Vout), dt es el tiempo en conducción (on) del interruptor, CT es el ciclo de trabajo y fSw es la frecuencia de conmutación.

Como puede verse, la corriente de rizado del inductor es inversamente proporcional a la frecuencia de con-

mutación, por lo que si se disminuye la frecuencia de conmutación la corriente de rizado del inductor aumentará a menos que también se incremente la inductancia. Es aconsejable que permanezca constante la corriente de rizado del inductor porque esto mantiene los valores correctos de la corriente de conmutación de pico y

del rizado de Vout. Por tanto hay que incrementar la inductancia. Esto provoca en consecuencia que el inductor sea de mayor tamaño ya que generalmente hacen falta más vueltas de hilo conductor. También la disipación de potencia del inductor tiende a aumentar porque hace falta más longitud de hilo conductor para el mayor número de vueltas. Esto afecta en parte a las ganancias logradas al aplicar una menor frecuencia de conmutación (figura 4).

Selección avanzada de componentes Para un componente determinado en el diseño de una fuente de alimentación, puede haber muchos posibles candidatos de diferentes fabricantes y de un mismo fabricante. ¿Cómo escoge el diseñador la mejor opción?

Tomemos como ejemplo el inductor.

La figura 5 ofrece una lista de 43 inductores que han cumplido las principales especificaciones en cuanto a inductancia, DCR y corriente para el diseño.

Podemos diferenciar entre las opciones basadas en inductancia, disi-

Figura 5. Selección del inductor, incluyendo un gráfico de disipación de potencia respecto al coste.

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Electrónica de Potencia

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pación de potencia, huella, altura y coste. En la parte izquierda de la figura se muestra un gráfico de la disipación de potencia respecto al precio.

El componente destacado con un recuadro azul tiene el precio más bajo (0,96 dólares), pero la mayor disipación de potencia (900 mW). El componente destacado con un círculo rojo presenta una mejor disipación de potencia (76 mW), pero su precio es más alto (1,36 dólares). Qué componente será el mejor depende de las necesidades del diseñador. Las herramientas de visualización gráfica como las de Webench Designer permiten que el usuario vea rápidamente la diferencia entre centenares de componentes de un vistazo y que se concentre en las decisiones de diseño de alto nivel.

OPTIMIZACIÓN PARA LOS OBJETIVOS DEL DISEÑO: HUELLA, EFICIENCIA, COSTE, PRESTACIONES El la herramienta de diseño Webench, la optimización para una huella reducida, alta eficiencia y bajo coste de los materiales se ha visto simplificada gracias al control con pulsador y a los gráficos. El usuario gira el pulsador hasta una cifra elevada para lograr una alta eficiencia o una cifra baja para obtener una huella reducida. La figura 6 muestra un gráfico de optimizaciones para el diseño de un controlador reductor (buck). En general, para una elevada cifra de optimización (parte derecha del gráfico), la frecuencia es menor, de manera que un menor nivel de pérdida de conmutación CA da como resultado una mayor eficiencia.

Sin embargo, esto exige también más inductancia para limitar la corriente de rizado.

El resultado es un inductor de mayor tamaño, así como una mayor huella del diseño total, debido al gran número de vueltas necesario en el inductor. Si se opta por una menor optimización (parte izquierda del gráfico), se cumple lo opuesto. La utilización de una frecuencia más elevada requiere una menor inductancia, y ello da como resultado inductores más pequeños y una huella total más reducida. Pero las mayores pérdidas de conmutación en CA provocan la disminución de la eficiencia. Todo esto demuestra cómo se contraponen una alta eficiencia y una huella reducida.

Simulación eléctrica Una vez creado un diseño y optimizados sus principales parámetros, ¿por ENE-FEB 10 | Mundo Electrónico

Lado izquierdo: Mayor frecuencia Menor huella Peor eficiencia

Lado derecho: Menor frecuencia Mayor huella Mejor eficiencia

Figura 6. Factores de optimización en una fuente de alimentación.

“Los componentes deben cumplir los requisitos de tensión y corriente en cada nodo del circuito así como un margen adicional de seguridad” “Las pérdidas de CA tienen lugar durante la transición entre el interruptor que se conecta y desconecta. El porcentaje del período de conmutación que se gasta en las regiones de transición es superior para frecuencias de conmutación más elevadas”

Figura 7. Simulación de transitorios de carga que muestra la diferencia entre un dispositivo PWM (rojo) y un dispositivo ECM (azul).

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Figura 8. Resultados de la simulación térmica para el diseño de un controlador con grosores de cobre de 0,5 oz (0,018 mm) y 4 oz (0,142 mm).

qué querría el diseñador llevar a cabo una simulación eléctrica? Por un lado, es posible que el usuario desee verificar el funcionamiento bajo condiciones dinámicas. O bien el usuario desee optimizar aún más el diseño en aspectos como la respuesta más rápida a transitorios, rizado de la tensión de salida minimizado o estabilizado de lazo mejorada.

En el Webench Electrical Simulator están disponibles los siguientes tipos de simulación: Diagrama de Bode (CA), Estado estacionario, arranque, transitorios de línea y transitorios de carga. Cada una de estas simulaciones permite que el usuario configure diferentes fuentes de estímulo para perturbar el circuito y observar cómo responde. Por ejemplo, tomemos dos reguladores conmutados diferentes y veamos cómo responden a un transitorio de carga que desciende de 2 A a 0,2 A y vuelve a aumentar hasta 2 A con tiempos de subida y caída de 50 µs.

La figura 7 ofrece una simulaciones que comparan el LM22680 que utiliza un modo de tensión, una técnica de control basada en modulación del ancho de pulso (pulse width modulation, PWM) y el LM25576, que emplea una técnica de control en modo de corriente emulada (emulate current mode, ECM). Como puede verse, el dispositivo ECM tiene un tiempo de recuperación de respuesta a transitorios más rápido, pero el dispositivo PWM presenta un menor sobreimpulso y subimpulso. La elección entre ambos dispositivos depende de lo que sea importante para el diseñador.

Simulación térmica Otro aspecto crítico para el diseño de una fuente de alimentación es la gestión térmica. Mediante los cálculos habituales de resistencia térmica (thetaJA), el usuario puede realizar una estimación básica de la temperatura de un componente aplicando la siguiente ecuación: Tj = thetaJA * Pdis + Ta Donde Tj es la temperatura de unión, ThetaJA es la resistencia térmica entre la unión y el ambiente, Pdis es la disipación de potencia del componente y Ta es la temperatura ambiente.

Sin embargo, esta técnica es limitada. En la simulación térmica de una placa de circuito impreso se pueden considerar factores adicionales que la técnica thetaJA no valora, como el calentamiento de dispositivos situados muy cerca de la placa. Si se encuentra un problema, el usuario puede variar parámetros como la superficie de cobre, el grosor del cobre y el flujo de aire forzado para resolver el problema. La figura 8 ofrece los resultados de una simulación térmica de un controlador de fuente de alimentación.

El uso de un mayor grosor de cobre redujo la temperatura del FET en el lado de menor potencial (low side) de 117°C a 68°C. Construcción del prototipo y generación de informes Una vez que el diseñador ha creado y optimizado una fuente de alimentación en el mundo virtual, todavía es importante construir un prototipo para asegurar su funcionamiento en

el mundo físico. Esto se debe a que la simulación no tiene en cuenta necesariamente todos los factores, como el ruido, elementos parásitos de la placa y otros factores que no se incluyen en modelos o no se conocen en el momento de la simulación. Mediante la función Build It de Webench Designer, el diseñador puede obtener un kit del prototipo a medida para el diseño. El kit permite que el diseñador construya un prototipo y comprobarlo en el laboratorio para verificar sus prestaciones.

Por último, la documentación del diseño es un proceso que necesita su tiempo y es posible que los ingenieros descuiden esta tarea. Webench Designer dispone de un informe del diseño que incluye las especificaciones del diseño, esquemáticos, lista de materiales, valores operativos y gráficos.

CONCLUSIÓN El diseño de una fuente de alimentación es una tarea complicada que implica una serie de valoraciones, como una huella reducida, alta eficiencia, prestaciones y coste. Estos parámetros pueden contraponerse entre sí y han de sopesarse para cada diseño.

Existen herramientas, como Webench Designer de National Semiconductor, que simplifican este proceso mediante la utilización de bibliotecas con numerosos dispositivos y gráficos avanzados para visualizar la interrelación entre los diferentes factores. De esta forma, el diseñador puede verse liberado de los cálculos de bajo nivel que se necesitan para generar un diseño, para concentrase en los aspectos de mayor nivel.● Mundo Electrónico | ENE-FEB 10

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Electrónica de Potencia

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Objetivo: maximizar el rendimiento

Selección de transistores para reductores síncronos de alta frecuencia (y II) El aumento de la frecuencia de conmutación en los convertidores reductores síncronos ha hecho que las pérdidas de conmutación pasen a jugar un papel vital en el proceso de diseño.

Los elementos parásitos de los transistores y de la propia placa de circuito impreso influyen fuertemente sobre dichas pérdidas, por lo que es fundamental tenerlos en cuenta a la hora de seleccionar los transistores más adecuados para una determinada aplicación.

Miguel Rodríguez [rodriguezmiguel.uo@uniovi.es], Alberto Rodríguez, Pablo F. Miaja y Javier Sebastián Universidad de Oviedo, Grupo de Sistemas Electrónicos de Alimentación

E

n la primera parte de este artículo se presentaron dos modelos que analizan el proceso de conmutación en un convertidor reductor síncrono. Utilizando estos modelos es posible estimar las pérdidas en los semiconductores y por lo tanto el rendimiento del convertidor. Como se ha detallado en esa parte, el aumento de la frecuencia de conmutación hace que los elementos parásitos presentes en el circuito sean cada vez más determinantes, lo que a su vez puede restar validez al modelo clásico. Por ello se ha propuesto un nuevo modelo que analiza el proceso de conmutación teniendo en cuenta dichos elementos parásitos y considerando su efecto en el cálculo de las perdidas de conmutación.

En este artículo se muestra un conjunto de resultados experimentales que corrobora la importancia de los elementos parásitos e ilustra el funcionamiento de los dos modelos presentados anteriormente. Por otro lado, también se exponen los principales aspectos a tener en cuenta a la hora seleccionar adecuadamente los transistores de un convertidor reductor síncrono en unas determinadas condiciones de trabajo, haciendo especial hincapié en los parámetros del transistor que más influyen en el rendimiento final del convertidor.

VALIDANDO LOS MODELOS: EFECTO DE LA INDUCTANCIA PARÁSITA EN EL RENDIMIENTO A continuación se muestran algunos

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Figura 1. Esquema del trazado del reductor síncrono utilizado para obtener los resultados experimentales.

resultados experimentales tomados de un reductor síncrono conmutando a 1,3 MHz. La figura 1 muestra un esquema de la parte del trazado del circuito que determina la inductancia efectiva de drenador que “ve” el transistor HS. Los resultados de la figura 2a se han obtenido colocando los condensadores de desacoplo justo encima del drenador del transistor, minimizando el área del lazo y por tanto la inductancia efectiva. Por el contrario, los de la figura 2b se han obtenido separando 1 cm estos condensadores y, por tanto, incrementando la inductancia efectiva unos 5-10 nH.

Se observa que el rendimiento cae en torno a 1 punto simplemente al realizar la modificación descrita, lo que da una idea de la importancia real de la inductancia parásita. El modelo lineal no es capaz de proporcionar información sobre este fenómeno, por lo que hay que recurrir al segundo enfoque que se ha tratado en la primera parte de este artículo. Con dicho modelo, es más o menos posible estimar la caída de rendimiento que se produce debido al efecto de la inductancia de drenador. Como se ve, independientemente del modelo utilizado hay una diferencia apreciable entre los cálcu-

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Figura 2. a) Resultados con los condensadores en la posición 1 indicada en la figura 1; b) resultados con los condensadores en la posición 2.

los y los resultados experimentales.

En el próximo apartado se incide en las probables causas de esta diferencia.

LIMITACIONES DE LOS MODELOS DE PÉRDIDAS Es este un buen momento para realizar una reflexión acerca de la validez de los cálculos presentados hasta el momento. Los dos modelos presentados en la primera parte de este artículo, desde el punto de vista del ingeniero de diseño, son muy útiles por varias razones. En primer lugar, permiten predecir con relativa exactitud un fenómeno ciertamente complejo como es la conmutación de los transistores en un convertidor conmutado. Además, proporcionan al diseñador una herramienta valiosa para estimar de qué manera influyen los distintos elementos sobre un diseño.

No obstante, también es labor de los diseñadores tener claro el alcance de las predicciones efectuadas por los modelos que usan. En la figura 2 se ve cómo hay una diferencia entre las predicciones de los modelos y los resultados. Pese a que no es muy grande, sí demuestra que realizar una predicción precisa es muy difícil. Hoy día, pese a todo el trabajo que se ha realizado con este tipo de convertidores, no existen modelos sencillos que permitan estimar con exactitud las pérdidas que va a tener un determinado montaje. Aun asumiendo que los modelos fuesen completamente válidos, los valores reales de los parámetros que utilizan pueden diferir considerablemente de los que proporciona el fabricante en la hoja

“No existen modelos sencillos que permitan estimar con exactitud las pérdidas que va a tener un determinado montaje”

de características (por ejemplo, porque las condiciones de operación de nuestro diseño no coincidan en general con las condiciones en que se especifican la mayor parte de estos parámetros). Además, sabemos que tanto las inductancias como las resistencias cambian con la frecuencia, por lo que los valores reales son muy difíciles de estimar con exactitud. Por último, los propios modelos suponen que el comportamiento del transistor es lineal y viene dado por una ecuación como:

i canal = g M � (v GS - VTH ) , que es evidentemente una simplificación. En realidad, el transistor experimenta fenómenos muy complejos y, en muchas ocasiones, fuertemente no lineales.

SELECCIÓN DE MOSFET PARA MAXIMIZAR EL RENDIMIENTO Tras lo dicho hasta el momento, es evidente que la elección de los transistores en un diseño que va a conmutar a frecuencias elevadas es crítica para asegurar un alto rendimiento.

El proceso de diseño de un converti-

dor síncrono es complejo y depende de los requerimientos particulares a los que esté sometido. Por tanto, proporcionar una guía general de diseño es quizá demasiado ambicioso. Nos conformaremos con mencionar algunas consideraciones que el diseñador debe tener presente a la hora de escoger los transistores.

Partamos por simplicidad de una situación en la que, conocida la potencia nominal, los esfuerzos máximos y la frecuencia aproximada de operación, todos los componentes salvo los transistores ya han sido más o menos seleccionados (controlador, bobina, condensadores de entrada y salida, etc.). En primer lugar, conviene analizar el peso de los distintos factores que contribuyen a las pérdidas en cada uno de los transistores. El transistor LS de la topología reductora síncrona conmuta prácticamente a tensión cero, debido a la existencia de los tiempos muertos que obligan al diodo parásito a entrar en conducción. Además, en convertidores POL la tensión de entrada estándar ronda los 12 V, lo que para tensiones de salida bajas supone que el ciclo de trabajo es bastante pequeño.

Estos dos hechos hacen que, en general y siempre dependiendo de la relación de transformación, el MOSFET LS deba seleccionarse siguiendo fundamentalmente criterios relativos a sus pérdidas de conducción.

Por tanto, un MOSFET de muy baja Rds,on (2 - 4 mΩ son los valores más bajos que se encuentran hoy día) será la opción adecuada, sobre todo para frecuencias de conmutación por debajo de los 500 kHz. A partir de esa Mundo Electrónico | ENE-FEB 10

tendencias

Electrónica de Potencia

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Tabla 1. Parámetros característicos de distintos modelos de transistores comerciales Modelo SI4124DY IPP147N03L BSO040N03MS IRF6617 IRF6611 RJK0305 RJK0346

Id,máx 20 20 20 14 32 30 65

Rds,on 6,2 12,3 3,9 6,2 2 6,7 1,5

Ciss 3540 770 4300 1300 4860 1250 7650

frecuencia, las pérdidas de carga de puerta (Qg,total, no confundir con Qg,sw) pueden comenzar a lastrar el rendimiento. Por tanto, conviene comprobar utilizando los modelos anteriores que éste no mejora al escoger otro MOSFET con algo más de resistencia en conducción y menor Qg. En el

Coss 335 350 1200 430 1030 530 1500

Crss 142 16 88 160 480 70 470

Qg 21 4,8 27 11 37 8 49

Rg,interna 0,75 1,2 1,5 2 2,3 0,6 1,2

entorno de los 6–8 mΩ ya se encuentran transistores con cargas de puerta del orden de los 8–10 nC, y es bastante probable que para frecuencias por encima de 500 kHz esta segunda opción pase a ser la más adecuada.

Como ya hemos dicho, esto depende fuertemente tanto de la frecuencia de

conmutación como de la relación de transformación.

En cuanto al transistor HS, sucede justo al contrario: si el ciclo de trabajo es pequeño, la mayor parte de su contribución a las pérdidas totales viene dada por la conmutación. Por tanto, en principio son los parámetros relativos a la rapidez de conmutación los que conviene tener presentes. La carga de conmutación (Qg,sw) es una buena herramienta de evaluación; los valores más bajos existentes hoy día rondan los 2–3 nC. También lo es la capacidad drenador – puerta (Cgd) responsable en gran medida del efecto Miller. Este parámetro está directamente relacionado con el anterior, por lo que cuando Qg,sw es pequeña también lo es la capacidad Cgd. Unos valores inferiores a 100 pF suelen asegurar una conmutación rápida. Para fre-

Figura 3. a) Transistores de la tabla 1 en el plano Qg-Rds,on; b) simulación del rendimiento obtenido utilizando tres modelos de transistor en función de la frecuencia de conmutación; c) rendimiento en función de la frecuencia utilizando el MOSFET RJK0305 y el IRF6611.

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Tabla 2. Características de algunos encapsulados típicos en MOSFET de potencia de baja tensión Encapsulado

Resistencia @ 500 kHz

Inductancia total Ld + Ls @ 500 kHz

TO-220

≈1,1 mΩ

≈15 nH

D2-Pak

2 mΩ

5 nH

D-Pak

2,6 mΩ

2,4 nH

SO-8

2,7 mΩ

1,6 nH

MLP

3,1 mΩ

1,6 nH

Direct FET

0,9 mΩ

0,5 nH

cuencias mayores de 500 kHz, estos parámetros son críticos a la hora de seleccionar el transistor HS. La tabla 1 muestra las características de un conjunto de MOSFET comerciales de distintos fabricantes. En la figura 3a se muestran estos mismos transistores en el plano Qg – Rds,on, donde se aprecia claramente el rango de utilidad de cada uno de ellos (en un diseño real habría seguramente que incluir un tercer eje con el coste de cada dispositivo). En la figura 3b se muestra el rendimiento obtenido mediante simulación para varios transistores HS y varias frecuencias de conmutación en un convertidor arbitrario con unas pérdidas más o menos típicas. Si la frecuencia de conmutación se encuentra en el rango típico de 100–200 kHz, el MOSFET más adecuado es el que presenta menor resistencia en conducción (IRF6611), aunque no hay mucha diferencia entre este transistor y otro con algo más de resistencia y mejor desempeño en conmutación (Si4124). A partir de los 150 kHz y hasta los 500 kHz, es este último MOSFET el que su-

Aspecto

pondría la opción más adecuada para maximizar el rendimiento, debido a sus características “intermedias” entre los otros dos. Cuando la frecuencia se incrementa por encima de los 500 kHz, es el MOSFET más rápido

“La presencia de una inductancia en la puerta puede favorecer la rapidez de conmutación y disminuir las pérdidas” (IPP147N03) el que claramente proporciona los mejores resultados. En la figura 3c se muestran resultados experimentales obtenidos utilizando como transistor LS el RJK0305 y el IRF6611, y dejando fijo el MOSFET HS (RJK0305). Como se puede observar, los resultados coinciden con la simulación efectuada en la figura 3b:

a frecuencias bajas, el MOSFET de menor Rds,on (IRF6611) proporciona un mayor rendimiento, mientras que a partir de los 350 kHz es el MOSFET con mejores características de conmutación (RJK0305) el que pasa a ser la mejor opción de diseño.

Los cálculos de la figura 3b están hechos utilizando el modelo clásico, por lo que las inductancias parásitas del circuito y de los transistores no se han tenido en cuenta. Las recomendaciones en cuanto a este punto, dado lo visto hasta ahora, no deben sorprender a ningún diseñador: minimizar en la medida de lo posible las inductancias Ld y Ls, mediante una disposición o trazado del circuito apropiado en el que no exista apenas lazo de inductancia (ver figura 1). Conviene recordar que la inductancia viene determinada no solamente por el camino de “ida” de la corriente, sino también por el de vuelta, es decir, por el lazo o bucle de corriente que determina el trazado de las pistas.

En una situación como la de la figura 1, es el área entre la pista superior y la inferior el que determina la inductancia final del trazado, por lo que es éste el que debe minimizarse. Otro factor crítico son los condensadores de desacoplo: éstos deben tener una resistencia y una inductancia equivalente lo más pequeñas posible. Si además se dispone de un analizador de impedancias, conviene comprobar que esto es así a la frecuencia de conmutación e incluso hasta algunos armónicos de la misma (la corriente de entrada de un reductor es pulsante, por lo que el componente a la frecuencia de conmutación y armónicos, con los que deben lidiar los condensadores de desacoplo, suelen tener amplitudes considerables). Por último, pero no menos importante, está el tema de los encapsulados de los transistores. La tabla 2 muestra varios ejemplos de elementos parásitos típicos de distintos encapsulados tomados de [5,6]. Como se puede ver, hay diferencias más que notables entre los diferentes tipos. Aunque no hemos hablado de la contribución del encapsulado a la resistencia en conducción, los expertos cifran ésta en más de un 60% de la Rds,on total en transistores de baja tensión de última generación.

Este dato da una idea de la extrema importancia que cobra el encapsulado en este tipo de aplicaciones.

En la figura 4 se muestra un conjunto de resultados obtenidos en el laboratorio utilizando distintos modelos de transistores como HS en una misma Mundo Electrónico | ENE-FEB 10

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Las simulaciones que se incluyen en este artículo se han realizado utilizando una serie de hojas de cálculo programadas en lenguaje MatLab. Las hojas se encuentran disponibles en la dirección www. uniovi.es/ate/sea/ (apartado recursos)

Figura 4. Compendio de resultados experimentales.

placa de circuito impreso, manteniendo el transistor LS fijo (RJK0305) y conmutando a 1300 kHz. Como se ha mencionado en la primera parte de este artículo, la presencia de una in-

do a la separación de los condensadores de desacoplo según se indica en la figura 1. Como se ve, la caída de rendimiento es apreciable en todos los casos. Alguno de estos resultados

“El rendimiento obtenido va decreciendo a medida que se pasa del MOSFET más rápido (RJK0305) al más lento (IRF6611)” ductancia en la puerta (Lg,extra � 12 nH) puede favorecer la rapidez de conmutación y disminuir las pérdidas. Este hecho se puede observar claramente en la figura 4. El rendimiento obtenido va decreciendo a medida que se pasa del MOSFET más rápido (RJK0305) al más lento (IRF6611). También se incluye en la gráfica el efecto del incremento de la inductancia del lazo debi-

se ha incluido también en la figura 2, donde se puede ver la correspondiente comparación entre los resultados experimentales y la simulación.

Las simulaciones que se incluyen en este artículo se han realizado utilizando una serie de hojas de cálculo programadas en lenguaje MatLab. Las hojas se encuentran disponibles en la dirección www.uniovi.es/ate/

REFERENCIAS [1] Jon Klein, “Synchronous buck MOSFET loss calculations with Excel model”. Application note AN-6005, Fairchild Semiconductor, version 1.0.1, Abril 2006.

[2] M. Rodríguez, A. Rodríguez, P. F. Miaja, J. Sebastián, “A complete analytical switching losses model for power MOSFETs in low voltage converters”. 13th European Conference on Power Electronics and Applications (EPE), Septiembre 2009.

[3] Y. Xiong, S. Sun, H. Jia, P. Shea, J. Shen, “New Physical Insights on Power MOSFET Switching Losses”.

IEEE Transactions on Power Electronics, vol. 24, nº 2, pp. 525-531, Febrero 2009.

[4] Y. Ren, M. Xu, J. Zhou, F. C. Lee, “Analytical Loss Model of Power MOSFET”. IEEE Transactions on Power Electronics, vol. 21, nº 2, pp. 310-319, Marzo 2006.

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sea/ (apartado recursos) para cualquier persona que desee utilizarlas.

Son programas sencillos cuyo único propósito es estimar las pérdidas de un convertidor reductor síncrono de manera ágil y rápida, introduciendo datos relativos a los semiconductores y a los componentes del circuito.

No dude el lector en utilizarlos o modificarlos libremente, aunque teniendo en cuenta que son programas no profesionales, y por tanto no han sido depurados ni optimizados. Ante cualquier cuestión, comentario o errata pueden dirigirse a la dirección de correo que figura en el artículo.

AGRADECIMIENTOS Este trabajo ha sido realizado con la ayuda del Ministerio de Ciencia e Innovación, gracias al programa FPU (referencia AP2006-04777) y al proyecto TEC2007-66917. También nos gustaría dar las gracias a Eugenio Rey por facilitarnos materiales para realizar gran parte de la experimentación. ●

[5] Lutz Gorgens, “Maximizing the effect of Modern Low Voltage Power MOSFETs”. IEEE Applied Power Electronics Conference Professional Education Seminar, Febrero 2009.

[6] Mark Pavier, Andrew Sawle, Arthur Woodworth, Ralph Monteiro, Jason Chiu, Carl Blake, “High frequency DC-DC power conversion: The influence of package parasitics”. IEEE Applied Power Electronics Conference (APEC), Febrero 2003.

[7] S. Clemente, B. R. Pelly, A. Isidori, “Understanding HEXFET Switching Performance”. Application note 947, The HEXFET Designer´s Manual, International Rectifier.

[8] Carl Blake, “Diseño de convertidores reductores de rectificación síncrona en el punto de carga. Selección de MOSFET en el lado de alto y de bajo potencial”. Mundo Electrónico, Septiembre 2007.

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Integran conectividad PMBus

Convertidores CC/CC digitales Capaz de trabajar con cualquier tipo de convertidor de potencia, PMBus es una gran historia de éxito. Su sencillo interface de hardware de dos hilos basados en SMBus es similar y compatible en general con I2C, mientras que los protocolos de señalización mejorados aseguran una robustez superior. Como resultado de ello, los diseñadores de sistemas pueden implementar de forma sencilla estrategias para la gestión de potencia que van desde el escalado de tensión para dispositivos lógicos multitensión a la monitorización y el control de sistemas completos mediante una solución uniforme que tiene un impacto mínimo sobre los recursos.

Patrick Le Févre Ericsson Power Modules

D

entro del contexto de los sistemas de alta disponibilidad, PMBus posibilita la integración de hardware de fuentes de alimentación redundantes maximizando al mismo tiempo la eficiencia operativa del sistema mediante técnicas inteligentes para la gestión de potencia. Esto resulta especialmente importante para las arquitecturas de alimentación distribuida que emplean los sistemas industriales y de teleco-

municaciones y que se están extendiendo más gracias a iniciativa como MicroTCA. Aunque varían los detalles de cada una de ellas, la solución consiste en una etapa de entrada CA/CC que convierte la energía suministrada a un nivel intermedio con un valor típico de 48 VCC para la distribución a todas las placas dentro de un sistema.

Al nivel de la placa, un convertidor de bus intermedio (intermediate bus

Figura 1. Arquitectura de bus intermedio al nivel de placa con PMBus (línea amarilla).

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converter, IBC) a menudo proporciona otro nivel de aislamiento para cumplir estándares de seguridad como EN 60950. Este IBC también convierte a un valor típico de 9 – 12 VCC para suministrar los convertidores CC/CC no aislados en el punto de carga (PoL) que proporcionen las tensiones que requieren la lógica y los circuitos de soporte. En un sistema PMBus, un bus local interconecta los componen-

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Tabla 1. Instrucciones estándar de PMBus Instrucciones de Estado CLEAR_FAULTS STATUS_BYTES STATUS_WORD STATUS_VOUT STATUS_IOUT STATUS_INPUT STATUS_TEMPERATURE

03h 78h 79h 7Ah 7Bh 7Ch 7Dh

Instrucciones de Monitorización READ_VIN READ_VOUT READ_IOUT READ_TEMPERATURE_1 READ-DUTY_CYCLE

88h 8Bh 8Ch 8Dh 94h

tes al nivel de placa y proporciona un interface uniforme al sistema principal, y que a menudo también se conecta a la etapa de entrada CA/CC y a periféricos como ventiladores de refrigeración (figura 1).

Es importante destacar que los dispositivos PMBus deben ser capaces de activarse con seguridad sin intervención del sistema principal. Además el modo obligatorio "configurar y olvidar" posibilita la programación de un dispositivo PMBus una vez durante la fabricación, tras la cual el dispositivo puede funcionar de manera indefinida sin comunicación de bus.

PMBus incluye varias ampliaciones a SMBus v1.1 así como algunas funciones de SMBus v2.0. Entre éstas se incluye el protocolo de instrucción de grupo que envía una o más instrucciones a múltiples dispositivos en una única secuencia de transmisión continua. Dado que los dispositivos siempre ejecutan las instrucciones que reciben tras detectar el estado de STOP del SMBus, es posible actualizar múltiples dispositivos al mismo tiempo.

Otro ejemplo es el de los protocolos de instrucciones ampliados que permiten disponer de otros 256 códigos de instrucciones en formato de byte y de palabra. Todo parámetro que se pueda escribir también ha de se legible.

EL LENGUAJE DE INSTRUCCIONES ES FUNDAMENTAL La potencia de PMBus se evidencia en su lenguaje de instrucciones, que consta de instrucciones estándar y específicas del dispositivo. El formato básico de byte único permite 256 instrucciones, cada una de las cuales puede ir seguida de cero o más bytes

de datos. La tabla 1 proporciona un listado de algunas instrucciones estándar que implementan los convertidores CC/CC digitales BMR450/451 (DiPOL) de Ericsson para permitir que el sistema principal monitorice los principales parámetros de funcionamiento.

“Es importante destacar que los dispositivos PMBus deben ser capaces de activarse con seguridad sin intervención del sistema principal” Estos convertidores, que trabajan entre 4,5 – 14 VCC, utilizan los lazos digitales de control interiores para variar el flujo de modulación de ancho de pulso que conmuta los MOSFET de salida en una topología de convertidor reductor (buck) síncrono. Una resistencia externa ajusta la tensión de salida dentro de margen excepcionalmente amplio: de 0,6 – 3,6 VCC para el BMR451, o hasta 5,5 VCC para el BMR450. Esto permite que el firmware del convertidor optimice las prestaciones dentro de un margen más amplio de condiciones de línea y de carga de lo que es posible mediante un lazo de control analógico convencional, alcanzando así un valor típico de la eficiencia superior al 96% a media carga.

El firmware incluye funciones como

retardos de precisión y control de la pendiente de salida en el paso a conducción así como bloqueo por subtensión, control on/off, sensado remoto y protección frente a fallos. La programabilidad durante la fabricación posibilita que los usuarios especifiquen parámetros a medida que luego se ajustan de manera segura en el firmware para la vida operativa del producto. Esta implementación de la función "configurar y olvidar" de PMBus proporciona una flexibilidad de configuración que los convertidores analógicos no suelen igualar -por ejemplo, permitiendo ajustes en el lazo de control interior para optimizar la respuesta a transitorios- al tiempo que logran que los componentes sean tan fáciles de utilizar como sus homólogos analógicos. Como ayuda a la trazabilidad, cada DiPOL lleva un número de serie único junto a los datos de identificación a los cuales pueden acceder las instrucciones de PMBus. Una ventaja fundamental del diseño DiPOL es la integración del interface PMBus y el hardware de monitorización y control dentro del núcleo del controlador digital. Por comparación, un convertidor analógico necesita circuitería adicional de soporte que está menos acoplada, ocupa más espacio y consume más energía. Por ejemplo, un CI convertidor A/D que mide la tensión del bus intermedio necesita una circuitería adicional para el acondicionamiento de señal para proporcionar filtrado y escalado, consumiendo así energía y espacio en la placa.

En cambio el diseño DiPOL reduce el número de componentes, mejora la fiabilidad e incrementa la densidad de potencia. Así, la versión para montaje superficial del BMR451 de 40 A integra 132 W en una huella que sólo mide 30,85x20,0x8,2 mm, lo que equivale a 7,90 A/cm3 (129 A/pulgada3), mientras que el BMR450 puede suministrar 20 A/100 W en 25,65x12,9x8,2 mm o 7,38 A/cm3 (120 A/pulgada3).

Como comparación, los convertidores CC/CC analógicos logran sólo 2,37 A/cm3 (43 A/pulgada3). Los cálculos del MTBF (tiempo medio entre fallos) para el BMR451 y 450 son de 2,6 y 5 millones de horas, respectivamente.

LOS CONVERTIDORES DIGITALES FACILITAN LA INTEGRACIÓN La función de lectura inversa integrada en los convertidores DiPOL de Ericsson constituye un bloque fundamental dentro de una estrategia de gestión de potencia de mayor nivel.

Al nivel del subsistema, la monitoriMundo Electrónico | ENE-FEB 10

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Electrónica de Potencia

Figura 2. Tarjeta de evaluación 3E.

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zación de las fluctuaciones de la corriente y la tensión en la carga posibilita la supervisión de condiciones en la circuitería de carga que pudieran indicar que sea deseable un cambio en la tensión de bus intermedio, o bien que pudieran significar unas condiciones anormales.

La función de lectura inversa de la temperatura del convertidor también podría aportar un indicio de condiciones irregulares, o bien se podría emplear para variar la velocidad de los ventiladores de refrigeración compatibles con PMBus. Al nivel del sistema, las medidas en tiempo real de los principales parámetros permiten que el software supervisor se adapte a las condiciones cambiantes de línea y de carga, conservando energía y minimizando la generación de calor.

Un IBC programable como el BMR453 de Ericsson es el elemento de hardware que permite llevar a la práctica tales técnicas para el ahorro de energía. Este módulo de cuarto de brick aísla y convierte un carril de distribución de alimentación de 36 – 75 VCC a niveles programables por medio de instrucciones PMBus dentro del rango de 8,1 – 13,2 VCC. Este convertidor digital, capaz de suministrar hasta 396W con una eficiencia igual o superior al 96%, proporciona una potencia alrededor de un 5% superior a la de su predecesor analógico, el PKM4304BPI. El BMR453 también mantiene una precisión de la regulación del ±2%, superior a la del convertidor analógico del +4% y -10%, con aproximadamente la mitad del nivel de ruido de salida y de rizado, duplicando también la mejora en Figura 3. Software CMM: pantalla de configuración para instrucciones BMR453.

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cuanto a respuesta ante transitorios.

Una vez más, el BMR453 integra el interface PMBus y todo el hardware de monitorización y control así como los elementos de firmware en su lógica central.

Al aprovechar la flexibilidad del estándar PMBus y las instrucciones específicas que ofrece el fabricante, el BMR453 implementa un nivel inédito de programabilidad en el sistema. Al dividir entre las categorías de control, salida, limitación de fallos, respuesta ante fallos, configuración de tiempo y supervisión, hay disponibles más de cincuenta instrucciones PMBus estándar disponibles para programar el convertidor. Éstas corresponden tanto a operaciones al nivel del sistema como a la configuración de tensión y margen de salida, retardos en el paso a corte y control de la pendiente de salida, configurar las limitaciones de fallos, así como funciones específicas del dispositivo como alterar la frecuencia de conmutación del convertidor.

Más de veinte instrucciones estándar de sólo lectura interrogan al convertidor acerca de determinados parámetros como los niveles de tensión de entrada y salida, temperatura de trabajo, frecuencia de conmutación y ciclo de trabajo. Otras treinta instrucciones específicas del BMR453 configuran funciones que van desde la polaridad de la señal de alimentación correcta hasta el funcionamiento del módulo como maestro o esclavo en una configuración que comparte la corriente. Una de las características menos habituales en el diseño del convertidor es su capacidad para compartir corriente con otro BMR453 sin necesidad de circuitería externa de soporte, como OR-ing MOSFET y diodos.

Junto con un kit de desarrollo que ofrece soporte a los módulos BMR453 y BMR450/451, el software 3E CMM de Ericsson facilita que los usuarios se familiaricen con las funciones que proporciona cada componente. La tarjeta de evaluación 3E, que consta de dos canales enfrentados, acoge hasta tres módulos BMR450/451 y un BMR453 opcional por canal. Los usuarios pueden conectar con facilidad fuentes y cargas para evaluar las prestaciones eléctricas del sistema en configuraciones que se asemejan mucho a las aplicaciones a las que se dirige (figura 2).

Junto con el interface USB-PMBus de la tarjeta de evaluación, el software 3E CMM posibilita el acceso a cada módulo desde un PC. Durante

Figura 4. Ajustes de la tensión de bus dinámico que ahorran hasta 5 W en un sistema de 300 W.

la inicialización, el software escanea el PMBus para descubrir los módulos presentes y los lista en su panel superior, junto con sus direcciones y principales parámetros de configuración.

Al destacar el software se visualizan cuatro terminales -configuración PMBus estándar, configuración específica de BMR45x, monitorización del dispositivo y E/S del archivo- que acceden a una serie de instrucciones y paneles de visualización. Por ejemplo, el terminal de configuración estándar del BMR453 identifica a cada convertidor individual, permite que los usuarios programen muchos de las instrucciones estándar de PMBus, e informa sobre cada transacción de PMBus que ejecuta (figura 3).

De forma parecida, el terminal de configuración específica de BMR45x accede a los parámetros específicos del dispositivo alterado con menos frecuencia, mientras que el terminal de monitorización del dispositivo proporciona la visualización en tiempo real de cada tensión de entrada, tensión y corriente de salida del convertidor, así como su temperatura, junto con el panel de estado que refleja fallos y ajustes de alerta. El terminal de E/S del archivo facilita el registro, modificación y restablecimiento de un archivo de configuración que contiene todos los ajustes operativos del convertidor en formato de archivo de texto, que los usuarios pueden emplear entonces para programar otros convertidores y/o conservar para su documentación.

LA INTEGRACIÓN DE PMBUS AHORRA ENERGÍA Si por un lado la integración del interface PMBus y sus subsistemas de medida y control minimiza el número de componentes y el consumo de energía, la capacidad de ajustar el IBC durante el funcionamiento normal facilita la implementación de soluciones

que proporcionan un ahorro aún mayor de energía al nivel del sistema. El control dinámico de la tensión del bus es una técnica consolidada mientras que el software de supervisión controla los cambios en el nivel de salida en el IBC para maximizar la eficiencia dentro de un rango de condiciones de línea y de carga. Algunos convertidores analógicos ofrecen control de la tensión de salida mediante potenciómetros -ofreciendo así la posibilidad de sustituir potenciómetros controlados digitalmente- o la tensión de control analógico que puede lograr un convertidor D/A. En cualquier caso, el rango de ajuste es relativamente pequeño, se necesita una considerable circuitería de soporte sustancial y la dinámica de ajuste del lazo puede resultar compleja.

El diseño digital del BMR453 facilita mucha de estas cuestiones. Al utilizar la plataforma de la tarjeta de evaluación 3E, las pruebas de Ericsson demuestran la eficacia que aporta la alteración dinámica de la salida del IBC en respuesta a condiciones variables de la carga. La figura 4 ilustra las pérdidas de potencia resultantes de la variación de la tensión de salida de un único BMR453 entre 9 – 13 V ofreciendo asimismo seis módulos DiPOL que suministran 0 – 300 W. Despreciando factores externos como menos energía para refrigeración, se evidencia claramente un ahorro de hasta 5 W. Cuando un par de BMR453 suministra los DiPOL en una configuración que comparte corriente, la capacidad para un IBC durante las condiciones de baja carga puede ahorrar más de 2 W de corriente en reposo. Además, al eliminar la necesidad de diodos de OR-ing o MOSFET se ahorra aún más energía y espacio en las configuraciones que comparten corriente y de convertidor redundante que requieren cada vez más los sistemas en la actualidad. ● Mundo Electrónico | ENE-FEB 10

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Telemática

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Hipervisor en tiempo real

Arquitectura para optimizar prestaciones en tiempo real con Intel Core 2 Duo El desarrollo de la tecnología de procesadores multinúcleo resulta apasionante para el segmento de los sistemas embebidos ya que promete ofrecer unas prestaciones todavía superiores sin que ello dependa únicamente del incremento de la velocidad de reloj del procesador, evitando así la lucha continua con el consumo de energía y la disipación del calor, que son dificultades surgidas a raíz de la mayor velocidad de los procesadores de un solo núcleo.

Peter Schuller Director de Desarrollo del Negocio, RadiSys

L

a utilización de esta tecnología, sin embargo, no es tarea sencilla para las compañías dedicadas a la electrónica embebida, ya que casi todo el software embebido actualmente disponible fue diseñado para las arquitecturas tradicionales de procesadores de un solo núcleo. Hubo la tendencia a principios de la década de 1990 de construir superordenadores masivos en paralelo con tecnologías integrales de software y compilador para distribuir automáticamente la carga de trabajo de la aplicación en múltiples CPU. Esta solución resultó fallida debido a que la inversión en ingeniería necesaria para superar las dificultades no podía verse justificada por las prestaciones que se podían alcanzar.

No obstante, en el mundo de la computación comercial, el péndulo había oscilado a favor de la tecnología de procesadores multinúcleo. Aquellas primeras tecnologías de superordenador ahora se hallaban en el interior de la arquitectura del núcleo operativo (kernel) de las actuales CPU y el entorno de software, con el soporte de compañías de primer nivel como Intel, Microsoft y la comunidad Linux, está acogiendo la CPU multinúcleo. Para proporcionar aplicaciones con acceso al paralelismo de la CPU, han surgido tecnologías como hiperhilo (hyper-threading) de Intel, multihilo (multi-threading) en Windows y Linux, así como varias tecnologías de virtualización e hipervisor, y todas ellas utilizan la funcionalidad multinúcleo subyacente.

Además, el equilibrado automático

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de la carga en el nivel de aplicación lo proporcionan hasta un cierto punto los sistemas operativos de tipo general como Windows y Linux para potenciar la tecnología multinúcleo.

Pero en realidad estos esfuerzos han resultado ser lentos para demostrar los aumentos esperados de presta-

menores volúmenes. Un esfuerzo de desarrollo de software masivo y muy concentrado ha logrado producir una solución multinúcleo que funciona en las aplicaciones homogéneas propias del mundo informático. Pero entonces surge la siguiente pregunta: ¿cómo puede encontrar también el di-

“Para proporcionar aplicaciones con acceso al paralelismo de la CPU, han surgido tecnologías como hiperhilo (hyper-threading) de Intel, multihilo (multi-threading) en Windows y Linux, así como varias tecnologías de virtualización e hipervisor” ciones en sistemas con muchos núcleos CPU trabajando en paralelo.

Sólo aplicaciones de computación de alto nivel como bases de datos, infraestructura de comunicaciones, servidores de medios de alto nivel y estaciones de trabajo pueden atraer a las grandes compañías del mercado para el suministro de capacidad de software en paralelo que permitan disponer de arquitecturas multinúcleo de altas prestaciones.

En los mercados embebidos más comunes, como automatización, automóvil, aeroespacial, transporte, medicina y defensa, las soluciones eficaces de software aún son inmaduras.

Ello se debe en parte a que las aplicaciones embebidas están más diversificadas que en el mundo de la informática, y a menudo se fabrican en

verso mundo embebido una arquitectura que ofrezca soporte a las realizaciones de hardware multinúcleo?

CONSEGUIR LA ESTANDARIZACIÓN EN EL DIVERSO MUNDO EMBEBIDO Desde el punto de vista del diseño del sistema, los sistemas multinúcleo parecen atractivos para las aplicaciones embebidas. Los núcleos múltiples, por ejemplo, podrían ser capaces de manejar tareas múltiples y diversas de computación en un sistema, mientras que anteriormente habrían sido realizadas por medio de sistemas discretos y dedicados. Esto ha llevado a la estrategia de que cada núcleo ejecute su propio sistema operativo por separado. Éste ofrece soporte a la diversi-

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Figura 1. Multiproceso simétrico (Symmetric Multi-processing, SMP).

Figura 3. Multiproceso virtualizado con sistemas operativos mezclados.

dad de funciones que se encuentran a menudo en el mundo embebido.

Por ejemplo, una plataforma de hardware de doble núcleo podría ofrecer soporte a funciones de control de procesos en tiempo real ejecutadas en un solo núcleo, mientras que un interface gráfico de usuario para interface hombre-máquina (human-machine interface, HMI) está gestionado por un sistema operativo de tipo general en el otro núcleo. Para que estas aplicaciones de control y HMI se ejecuten en un único sistema, y no por separado, los elementos de software dedicados proporcionan ventajas evidentes en cuanto a coste, mantenimiento del sistema y reducción de tamaño.

El reto estriba en convertir esta idea en una tecnología que pueda llevarse a la fase de producción, ya que las arquitecturas con soporte a múltiples sistemas operativos que han funcionado en el mundo de la informática

Figura 2. Multiproceso asimétrico (Asymmetric Multi-processing, ASMP).

Figura 4. Multiproceso virtualizado con modificaciones en tiempo real.

comercial se han mostrado ineficaces al aplicarse en aplicaciones embebidas en tiempo real.

TECNOLOGÍAS DE SOFTWARE QUE COMPITEN POR LAS TECNOLOGÍAS DE PROCESADORES MULTINÚCLEO Existen tres planteamientos fundamentales al problema de la gestión de diferentes sistemas operativos en diferentes núcleos.

En el multiproceso simétrico, los núcleos acceden a la memoria principal compartida subyacente (figura 1). Los sistemas operativos deben distribuir automáticamente la carga de trabajo de la aplicación a un núcleo de CPU determinado. Los programas de la aplicación necesitan tecnologías específicas para dar soporte a este planteamiento de manera eficaz. El manejo de interrupciones, el equilibrado de

la carga y la planificación de procesos necesitan una consideración específica, sobre todo si existe el requisito del proceso en tiempo real.

En el multiproceso asimétrico, cada núcleo accede a la memoria principal compartida subyacente, pero cada núcleo gestiona diferentes tareas (figura 2). Por tanto pueden ejecutarse múltiples sistemas operativos de manera completamente independiente entre sí y pueden trabajar en diferentes aplicaciones. El programador debe tener en cuenta cómo se repartirán los recursos de E/S entre los SO, protegiendo el uso de la memoria y la gestión de los recursos del sistema.

Para utilizar los recursos de la CPU con mayor eficiencia se puede añadir una capa de software adicional (una máquina virtual o virtual machine, VM, o virtualizador) sobra una CPU de altas prestaciones (figura 3). En este entorno virtualizado es posible ejecutar sisMundo Electrónico | ENE-FEB 10

tendencias

Telemática

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Figura 5. Multiproceso hipervisionado en tiempo real (RealTime Hypervised Multi-processing): prestaciones en verdadero tiempo real.

Figura 6. Esquema general de la plataforma Core 2 Duo integrada de RadiSys.

temas operativos similares o diferentes de manera concurrente. La virtualización permite que sistemas operativos diferentes ofrezcan soporte a diferentes entornos de aplicación, mientras que la carga del sistema se puede equilibrar en función de las prestaciones exigidas en la aplicación.

Este planteamiento proporciona un enorme potencial de ahorro de costes en entornos de computación de altas prestaciones como los centros de datos. Sin embargo, no puede atender de manera eficaz las aplicaciones embebidas en las que se precisen unas prestaciones determinísticas y un manejo del sistema en tiempo real.

VIRTUALIZACIÓN EN UN CONTEXTO DE TIEMPO REAL En teoría debería ser posible modifiENE-FEB 10 | Mundo Electrónico

car el modelo VM para su uso en entornos de tiempo real (figura 4), mediante la asignación de aplicaciones en tiempo real a un sistema operativo en tiempo real en un núcleo, y con otras aplicaciones asignadas a un sistema operativo de tipo general en el otro núcleo, y luego pasando todas las instrucciones a través del virtualizador. Si bien es previsible que la intervención del virtualizador influya sobre la latencia de interrupción, las altas prestaciones de los núcleos en la CPU y la disponibilidad de otros recursos del sistema deberían compensar lo suficiente como para permitir un rendimiento en tiempo real.

Pero las pruebas de laboratorio realizadas por RadiSys con su SO en tiempo real, Microware OS-9, ejecutado sobre una plataforma RadiSys Procelerant Intel Core 2 Duo junto con Li-

nux y una capa de virtualización disponible comercialmente muestran una latencia de interrupción entre 10 y 100 veces superior a la ejecución de las mismas aplicaciones en el propio sistema nativo. Esto es claramente inaceptable para aplicaciones exigentes de control en tiempo real.

Como contraste al virtualizador, un hipervisor en tiempo real abre la posibilidad de que un SO en tiempo real (RTOS) acceda directamente a los recursos del sistema tal como exige la funcionalidad en tiempo real (figura 5). Gracias a este método, que podría describirse como partición del sistema en lugar de virtualización, el acceso directo al hardware queda garantizado para la parte RTOS del sistema.

Además, aún están disponibles las prestaciones nativas en tiempo real, y los sistemas operativos quedan completamente aislados.

También se pueden seguir utilizando los controladores estándar para ambos sistemas operativos, una característica que ahorra tiempo y dinero al desarrollador y garantiza la compatibilidad de la aplicación con las aplicaciones heredadas y futuras. Éste es un requisito fundamental para los productos con una larga vida operativa que se hallan a menudo en los mercados del control industrial y embebido. La comunicación entre los dos entornos operativos se establece mediante la configuración de memoria compartida del hipervisor y una infraestructura de comunicación por Ethernet virtual entre los núcleos de CPU. Ambos sistemas operativos se ejecutan de manera completamente independiente y se pueden iniciar, autoarrancar y detener independientemente.

Al mismo tiempo, el hipervisor proporciona un método eficiente de distribuir la carga a cada núcleo, en un entorno fiable, de acuerdo con las instrucciones establecidas por el desarrollador.

REALIZACIÓN DE LA ARQUITECTURA DEL HIPERVISOR EN UNA PLATAFORMA LLAVE EN MANO PARA CONTROL INDUSTRIAL Las pruebas de laboratorio de RadiSys han confirmado que la arquitectura antes descrita, basada en hipervisor en tiempo real, es capaz de ofrecer soporte a aplicaciones tiempo real de un modo que no era factible para la arquitectura basada en virtualizador. Ahora RadiSys ha ampliado este trabajo para producir una plataforma disponible comercialmente, Radisys Procelerant Integrated Sys-

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tems (Procelerant IS) para aplicaciones de control industrial. Esta plataforma (figura 6) ofrece soporte a Microsoft Windows o a otros sistemas operativos de tipo general, como Linux y el sistema operativo Microware OS-9 ejecutados de forma concurrente en módulos Intel Core 2 Duo COMExpress o en módulos de ordenadores monotarjeta para controlar tareas de tipo general y en tiempo real para automatización industrial. La comunicación para las funciones de control se suministra mediante un módulo de bus de campo EtherCAT conectado a los dispositivos de control industrial controlados mediante OS-9. Esta plataforma permite cumplir con éxito los siguientes requisitos funcionales: - HMI ejecutado bajo Windows u otro sistema operativo de tipo general ejecutado en un núcleo de CPU. - funcionamiento fiable y seguro en tiempo real en otro núcleo del mismo sistema.

- función de partición del sistema multinúcleo en tiempo real para aislar diferentes sistemas operativos entre sí para diferentes núcleos, y E/S también dedicadas para cada sistema operativo.

- bus de campo en tiempo real, como EtherCAT, CANbus o ProfiNET, integrado para el control de dispositivos de E/S. En numerosas aplicaciones de control en el actual entorno industrial, los PC tradicionales están conectados a sistemas de control dedicado mediante varias infraestructuras de comunicación de E/S, en la mayoría de los casos sistemas diseñados a medida y no estandarizados. Como es habitual, los resultados del diseño a medida aumentan los costes del proyecto, alargan el plazo de comercialización y la carga que supone ofrecer soporte al sistema a lo largo de todo el ciclo de vida operativa del producto.

En cambio, Procelerant IS ofrece una solución integrada para proporcionar las mismas funciones en un único sistema, empleando para ello plataformas estandarizadas de computación y comunicación, y suministra por tanto unos costes más reducidos de desarrollo y soporte al tiempo que acelera el plazo de comercialización. Gracias a las diversas opciones de Procelerant IS, las aplicaciones existentes desarrolladas para Windows/Linux o

OS-9 se pueden trasladar fácilmente al nuevo sistema sin realizar grandes cambios.

CONCLUSIÓN El planteamiento híbrido de hipervisor en tiempo real permite consolidar sistemas individuales en una única plataforma, para así reducir el coste total de propiedad, reutilizar el software disponible y mejorar las prestaciones del sistema. Aprovecha totalmente la tecnología multinúcleo para proporcionar las mejores prestaciones posibles en aplicaciones de automatización industrial.

Procelerant IS representa una de las primeras soluciones completas y llave en mano para aplicaciones de control industrial y automatización. Integra un sistema operativo de tipo general como Windows o Linux con un sistema operativo fiable en tiempo real, OS-9, en un único sistema industrial. Proporciona asimismo acceso a una infraestructura de bus de campo estándar.

El sistema está totalmente comprobado y está listo para su introducción en aplicaciones en tiempo real. ●

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sensórica 48

Ramon Pallàs ramon.pallas@upc.edu Óscar Casas jocp@eel.upc.edu José Polo jose.polo@upc.edu

Tecnología

Grupo de Instrumentación, Sensores e Interfaces, Escuela Politécnica Superior de Castelldefels, DEE-UPC

Emociones a la carta Es evidente que en los últimos años la tecnología relacionada con el cine, y en general con la industrial del video, está en plena vorágine de cambios. Lejos queda la incursión del color o del cinemascope. El presente se rige por las grandes pantallas, la alta resolución, el sonido envolvente, el procesado y la creación digitales, y de forma incipiente, tanto en documentales como en películas, por el uso de las tres dimensiones.

Estos avances tecnológicos buscan, se presupone que en conjunción con un buen guión, que los espectadores vivan con el máximo realismo la experiencia del cine o de la televisión, que se identifiquen y sufran con los protagonistas de las películas. La pregunta evidente es: ¿cuál será el siguiente paso para in-

“Se aprovecha el sentido del tacto para hacer que el público que está viendo una película sienta las mismas emociones que sienten los personajes de la pantalla” crementar aún más las sensaciones del espectador? Philips ya ha presentado su respuesta a esta cuestión: la emotions jacket (http://www.research.philips.com/ technologies/projects/emotionsjacket/ index.html).

La idea de esta tecnología es muy sencilla pero a la vez ambiciosa: se aprovecha el sentido del tacto para hacer que el público que está viendo una película sienta las mismas emociones que sienten los personajes de la pantalla. Hasta ahora las técnicas que buscaban aumentar las sensaciones se centraban en el uso de la vista y el oído, trabajando el impacto de las imágenes, del sonido y de la luz.

Rompiendo con esta tendencia, esta nueva tecnología se fundamenta en la existencia de una fuerte conexión entre las emociones y el tacto, y aprovecha que la piel humana, con sus casi dos metros cuadrados de superficie, es el más sensible de nuestros sentidos. El resultado: una chaqueta que nos suministra emociones a la carta.

64 ACTUADORES INDEPENDIENTES ENE-FEB 10 | Mundo Electrónico

Presentada en la Word Haptics Conference 2009 (www.worldhaptics.org) celebrada en Salt Lake City (Estados Unidos), se basa en el uso de 64 actuadores independientes que se distribuyen entre los brazos y el torso de la perso-

na. El control se realiza mediante cuatro microprocesadores y la distribución de las órdenes se hace a través de un protocolo serie, sencillo pero suficiente, ya que la frecuencia máxima de actuación necesaria es de 100 Hz. El resultado actual: una chaqueta con una autonomía aproximada de una hora si se utilizan pilas comunes (AA) y se tiene una media de 20 actuadores trabajando en paralelo.

Desarrollada por un grupo de investigación de la propia Philips dirigido por Paul Lemmens, la máxima dificultad que han encontrado, y en la que aun están trabajando activamente, ha sido relacionar de forma óptima el control de los actuadores y las escenas del vídeo que se van sucediendo. Esto se puede realizar ya que, según investigaciones efectuadas, cuando la gente experimenta la manifestación física de una emoción, también experimenta la emoción en sí.

Un ejemplo sencillo es el escalofrío en la espalda que nos provocan diferentes escenas de una película de terror. Si se invierte el proceso, y se genera artificialmente el escalofrío, es posible aumentar la sensación de miedo que provoca la película, intensificando de esta forma la inmersión del espectador en la ficción.

Sin embargo, esto no quiere decir que se puedan, ni se quieran, reproducir todas las emociones. Por ejemplo, en una pelí-

cula de artes marciales no se pretende, afortunadamente, reproducir el sentimiento de recibir golpes, como le puede suceder al protagonista, sino que se pretende aumentar la sensación de alivio o alegría cuando dicho protagonista gane el combate, o de tristeza y pesadumbre si lo pierde.

La sensación de recibir los golpes, en mayor o menor medida y de una forma controlada, se podría dejar, por ejemplo, para su uso en las plataformas de juego del futuro. Y es que esta tecnología podría tener aplicaciones más allá del mundo del cine. Podría ser instalada, por ejemplo, en colchones de cama, en sillones o en mantas para, de forma no inva-

El control se realiza mediante cuatro microprocesadores y la distribución de las órdenes se hace a través de un protocolo serie siva, provocar sentimientos confortables en los usuarios, crear sensaciones para ayudar a descansar mejor, o incluso para relajar a personas con estrés. Sin embargo, para conseguir todo esto aun falta recorrer un largo camino ya que por ahora hay una incógnita básica sobre esta tecnología: aún no se tiene la seguridad de si esta chaqueta se podrá convertir en un dispositivo genérico o se ha de diseñar específicamente para cada usuario. Sería, si no se logra la generalización, como hacerse un traje de emociones a medida.

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Tecnología

Nuevo microacelerómetro ultrasensible Hewlett-Packard dispone de un nuevo acelerómetro basado en tecnología MEMS que tiene un nivel de ruido de sólo 100 ng/�Hz, mil veces inferior al ruido de los acelerómetros MEMS que se utilizan habitualmente en controladores de videojuegos (como la Wii) y para el despliegue de airbags, y sin embargo tiene un consumo de energía y coste similares. Los acelerómetros con esta alta resolución, comunes en sismógrafos y en sistemas de navegación inercial, son mucho más caros y voluminosos.

Ese bajo ruido se ha conseguido aumentando por mil la masa inercial que se desplaza cuando el armazón al que está sujeta sufre una aceleración. Igual que en los acelerómetros actuales, la superficie de esa masa es un electrodo capacitivo, pero en éstos suele haber dos electrodos fijos que constituyen un condensador diferencial con el electrodo móvil: el desplazamiento de la masa inercial cambia la distancia entre los electrodos de modo que una capacidad aumenta y la otra disminuye en un valor igual (ver la figura). En el nuevo acelerómetro hay un sólo electrodo fijo, la distancia entre los dos electrodos es constante y el cambio de capacidad al desplazarse la masa inercial es debido al cambio del área efectiva del condensador por el desplazamiento horizontal de los elec-

trodos que quedan más o menos enfrentados según dicho desplazamiento. La tecnología para fabricar el acelerómetro deriva de la utilizada para fabricar los cabezales de impresoras de inyección de tinta, gracias a los cuales HP es líder de productos de tecnología MEMS.

tenedores y, sobre todo, la minería del petróleo y gas natural, ofrecen excelentes perspectivas.

Sólo en 2008, la exploración de yacimientos de petróleo y gas utilizó medio millón de acelerómetros en redes cableadas; para 2012, se prevé el uso de más de un millón de acelerómetros con la misma finalidad. Pero, dado que cada vez habrá más redes de sensores inalámbricas, HP ha anunciado que a los subsistemas de gestión de la energía y comunicación

“Se considera que puede ser un atractivo importante para empresas que deseen encargarles el diseño de redes de sensores sin hilos que necesiten un acelerómetro ultrasensible, por ejemplo para medir vibraciones” APLICACIÓN EN LA MEDIDA DE VIBRACIONES La empresa dispone de esta tecnología desde hace unos seis años, pero no la ha comunicado hasta ahora porque se considera que puede ser un atractivo importante para empresas que deseen encargarles el diseño de redes de sensores sin hilos que necesiten un acelerómetro ultrasensible, por ejemplo para medir vibraciones. Es cierto que la mayor demanda en redes de sensores sin hilos es para nodos que midan temperatura, concentraciones de sustancias químicas, humedad y luz, más que vibraciones. Pero la monitorización de estructuras en ingeniería civil (puentes, viaductos, túneles...) y en aviones, el control del tráfico, el transporte de con-

que acompañan al nuevo acelerómetro en los prototipos de plataforma sensora inercial que ha presentado al público, quizá añada en el futuro un subsistema de captación de energía del entorno.

Y es que, según Frost & Sullivan, el mercado actual de las redes de sensores sin hilos, que es de unos 40.000 millones de dólares, crecerá un 10 % anual hasta alcanzar unos 70.000 millones de dólares en 2013. HP quiere estar en dicho mercado basándose en un acelerómetro que, por una vez, no es mejor por ser más pequeño, sino porque es más grande (aunque minúsculo); y es que el ruido en los acelerómetros actuales surge de los desplazamientos, relativamente grandes, debidos a las vibraciones de los átomos de una masa tan pequeña.

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sensórica 50

Tecnología

Avances en sensores autónomos El Grupo de Instrumentación, Sensores e Interfaces (ISI) de la Universitat Politècnica de Catalunya ha finalizado recientemente el proyecto de investigación “Interfaces electrónicas para sensores autónomos”, financiado por el Ministerio de Educación y Ciencia (TEC2007-66331/ MIC) y el Fondo Social Europeo para el Desarrollo Regional (FEDER). El objetivo era desarrollar nuevos métodos de diseño para las interfaces de señal y de potencia en sensores autónomos, y en particular para aquellos con bajo consumo de energía, aumentando su autonomía sin perder calidad en la relación entre señal y ruido (SNR), y concibiendo métodos que se pudieran aplicar también a otros equipos electrónicos, con alimentación convencional o autónoma, para reducir su consumo de energía.

Los objetivos específicos eran: 1) La investigación del muestreo síncrono periódico como técnica de ahorro de energía en sensores autónomos, aplicándola mediante la conmutación de la alimentación; 2) La captación, acondicionamiento y gestión de la energía en sensores autónomos con alimentación (simultánea o por separado) de energía óptica del entorno y RF del entorno o suministrada, incluyendo la detección del estado de carga (SoC) y estado de salud (SoH) de acumuladores de energía eléctrica; y 3) El diseño de tres sensores autónomos con régimen de trabajo distinto para analizar la validez y limitaciones de las técnicas propuestas y desarrolladas en los dos objetivos anteriores: a) Plataforma para detectar parámetros fisiológicos en entornos domésticos; b) Detector estático de automóviles para gestión de aparcamientos al aire libre; y c) Red de sensores para vigilancia medioambiental (conductividad, temperatura y nivel del agua), aplicada en el estanque del Campus del Baix Llobregat, ubicado en Castelldefels.

ALGUNOS RESULTADOS OBTENIDOS Teniendo en cuenta la amplitud de los ENE-FEB 10 | Mundo Electrónico

objetivos y los resultados obtenidos, sería demasiado prolijo relatarlos todos.

Por ello nos limitaremos a presentar los nodos sensores y los subsistemas desarrollados y validados, cuya aplicación pueden tener un mayor interés a corto plazo.

En la gestión de la energía para sistemas alimentados con energía solar y baterías, para maximizar la eficiencia de la captación de energía solar se ha desarrollado un nuevo circuito acondicionador de

“Para maximizar la eficiencia de la captación de energía solar se ha desarrollado un nuevo circuito acondicionador de energía para paneles solares de muy baja potencia” energía para paneles solares de muy baja potencia (<1 W), cuyas pruebas experimentales han demostrado que conlleva un beneficio energético superior al 10 % respecto a la conexión directa del panel a la carga, que es lo habitual. Este método se puede extender a sistemas de captación de energía RF. También se ha desa-

rrollado un sistema compacto y de bajo consumo basado en una simplificación de la espectroscopía de impedancias y cuya aplicación en baterías de litio permite evaluar la evolución tanto del estado

de carga como del estado de salud. Está previsto validarlo en otros tipos de baterías, como ácido o NiMH. En cuanto a los acondicionadores de señal, se han desarrollado métodos para diseñar acondicionadores para sensores resistivos, que logran consumos entre 50 y 400 veces menores que los de acondicionadores diseñados según los criterios clásicos. También se ha concebido y verificado un método general para diseñar el valor de las resistencias que permiten obtener a la vez la máxima SNR y el mínimo consumo en amplificadores de tensión y de transresistencia basados en amplificadores operacionales.

En las aplicaciones, se ha desarrollado un sensor autónomo de vehículos que utiliza un doble principio de detección (óptico y magnético) y cuyo consumo es muy bajo gracias a que los elementos de mayor consumo del nodo sólo se ponen en marcha cuando un sensor de alta impedancia detecta un evento; este nuevo método de activación del nodo reduce drásticamente su consumo y se puede aplicar también a sensores de fuerza, presión y temperatura. En el nodo desarrollado, el consumo en estado de alerta para la detección es de sólo 5,5 µA. En el uso de plataformas para detectar parámetros fisiológicos, se ha avanzado en el diseño de básculas multiparamétricas (ver Sensórica, Mundo Electrónico, julio 2007), simplificando el diseño de los circuitos para reducir su consumo, y desarrollando algoritmos que permitan detectar la frecuencia cardiaca incluso en situaciones con muy baja relación entre señal y ruido, como puede ser en niños o en personas con insuficiencia cardiaca o algún otro trastorno en el sistema cardiovascular. En cuanto a la monitorización medioambiental, se ha implementado una red de sensores cuyos datos son accesibles en http:// realnet.upc. es/index.html.

Muchas de las soluciones para captación de energía, acondicionamiento de señal y comunicación que se han desarrollado para estas aplicaciones se pueden extender a otros campos.

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Aplicaciones

Vigilando las tuberías En los últimos años, los desastres naturales han sido cada vez más frecuentes.

Después de un desastre, las redes de suministro suelen quedar dañadas, y una de ellas es la de distribución de agua potable. Ésta es una de las redes más importantes ya que es clave para la vida y su falta o su contaminación pueden producir muertes entre los supervivientes del desastre.

"Cuando ocurre un terremoto y los sistemas de infraestructura fallan, la contaminación de la red de distribución de agua es muy crítica", dice Masanobu Shinozuka, investigador principal de proyectos y coordinador de ingeniería civil y ambiental de la Universidad de California Irving (UCI, www.uci.edu). "Antes de que nada ocurra, me gustaría tener un sistema de monitorización de tuberías para poder conocer cuándo y dónde ocurre algún daño. Esto puede minimizar las desgracias y salvar vidas".

Cada año ocurren en Estados Unidos unas 240.000 roturas de conducciones principales, según la Agencia de Protección del Medio Ambiente (Environmental Protection Agency, www.epa.gov). Por ejemplo, un reventón vertió en diciembre de 2008 unos 570.000 litros por minuto sobre una carretera muy transitada de Maryland, varando a los automovilistas. Los fallos del sistema de distribución desperdician hasta casi 23.000 millones de litros de agua potable diariamente según fuentes oficiales.

SENSORES DE ALERTA Los ingenieros de la UCI planean equipar el sistema de distribución de agua con sensores que alertarán a las autoridades sobre cuándo y dónde ocurre una rotura en las conducciones, acelerando su reparación. Para este desarrollo cuentan con unos 5,7 millones de dólares durante tres años, aportados por el Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (National Institute of Standards and Technology, www.nist.gov) y varios grupos hidráulicos locales.

Para ello han desarrollado unos nuevos sensores del tamaño de un CD, que se adhieren en la superficie de los conductos a presión (de agua potable) y en lámina libre (de agua residual). Pueden detectar cambios de vibraciones y sonidos identificando problemas en la conducción, según Shinozuka y Pai Chou, profesores de informática e ingeniería eléctrica. Mediante unas antenas, los

“Cuando ocurre un terremoto y los sistemas de infraestructura fallan, la contaminación de la red de distribución de agua es muy crítica" “Nuevos sensores del tamaño de un CD, que se adhieren en la superficie de los conductos a presión (de agua potable) y en lámina libre (de agua residual), pueden detectar cambios de vibraciones y sonidos identificando problemas en la conducción” sensores envían información a una estación central para su almacenamiento, procesado y análisis.

Una red de conducciones a presión a pequeña escala, diseñada y construida por investigadores de la UCI, ha verificado que este tipo de identificación

de roturas funciona correctamente.

En una primera fase, la red de sensores cubrirá unos 2,6 km2 del sistema de distribución de agua, y al final podría abarcar más de 26 km2, con lo que se convertirá en la mayor red de este tipo hasta la fecha.

El equipo calibrará los sensores utilizando las redes de conducciones existentes mediante simulación y monitorización de cambios de presión equivalentes a los que se producirían en roturas reales. Los sensores complementarán el actual sistema de control de supervisión y adquisición de datos (Supervisory Control and Data Acquisition, SCADA). "Los sensores de SCADA están demasiado separados para identificar averías con la precisión que desearíamos cuando un gran terremoto u otro desastre natural afecte a muchas localizaciones", dice Shinozuka.

"Un malfuncionamiento aislado es muy diferente de la situación en la que los conductos se rompen por muchos sitios.

Nuestro sistema de próxima generación informará tan pronto como sea posible, cuándo y dónde ocurre una rotura y su extensión, por lo que podríamos mitigar mejor las consecuencias". A medida que las investigaciones progresen, el equipo planea desarrollar métodos de rápida reparación de roturas en uniones y otros puntos vulnerables.

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productos y servicios

la solución

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Incorporan sistemas avanzados de disparo

LeCroy amplía su familia WaveAce con modelos de hasta 300 MHz LeCroy, distribuido por Adler Instrumentos, ha ampliado su conocida familia WaveAce de osciloscopios de tipo general con modelos de cuatro canales para anchos de banda de 60 a 300 MHz que se completan con un modelo de dos canales en la gama básica con un ancho de banda de 40 MHz. Todos los modelos se caracterizan por ofrecer una gran capacidad de memoria, pantalla a todo color y numerosas posibilidades de medida, así como sistemas de disparo avanzados que permite mejorar la detección de problemas.

Los nuevos modelos de osciloscopios de cuatro canales son capaces de proporcionar una profundidad de memoria de 10 kpuntos/canal con una velocidad de muestreo de 2 GS/s, mientras que el modelo de dos canales y 40 MHz de ancho de banda tiene una memoria de 4 kpuntos por canal pudiendo trabajar a una velocidad de 500 MS/s. Al igual que toda la familia, siguen manteniendo un interface que facilita la realización de medidas por lo que son instrumentos adecuados para tareas de diseño.

Esta gama de osciloscopios está disponible con diversos valores de anchos de banda que se extiende desde los 40 hasta los 300 MHz, aportando así una oferta altamente flexible. Dado que existen modelos que alcanzan velocidades de muestreo de hasta 2 GS/s, se abre así la posibilidad de capturar de todo tipo de eventos que pueden ser estudiados con los

32 parámetros de medida automáticos incorporados que van desde avanzados temporizadores hasta funciones de disparo complejas o funciones de comprobación tipo paso/fallo.

CONECTIVIDAD USB Y LAN Desde el punto de vista de conectividad, esta familia aporta también gran flexibilidad puesto que los modelos de cuatro canales incorporan todo tipo de funciones de control y medida que permiten el manejo remoto del equipo mediante un ordenador personal a partir de una conexión tipo USB o con un puerto LAN estándar.

El sistema remoto permite una visualización de eventos a distancia.

CARACTERISTICAS TÉCNICAS ■ Modelos de 2 y 4 canales.

■ Ancho de banda: 40, 60, 100, 200 y 300 MHz. ■ Velocidad de muestreo: hasta 2 GS/s, dependiendo del modelo.

■ Puertos USB y LAN. ■ Profundidad de memoria de hasta 10 kpuntos por canal y 20 kpuntos en modo entrelazado.

■ Puede almacenar internamente hasta 20 configuraciones y 20 formas de onda.

■ Actualmente la gama está formada por 6 modelos.

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Desde el punto de vista de la documentación de las medidas, esta gama de instrumentos permite no sólo documentar los resultados sino guardar capturas de pantalla, formas de onda y configuraciones. El puerto USB trasero permite la conexión directa de una impresora lo que permite generar rápidamente impresiones de la imagen en pantalla.

Esta familia de osciloscopios está especialmente diseñada para dotar a cualquier técnico de una herramienta de depuración rápida y fácil de usar a partir de un interfaz sencillo con menús en 11 idiomas y todo accesible desde el panel frontal. Todas las opciones se han desarrollado para facilitar su uso y, en la mayor parte de los casos, mediante una única pulsación que permite abrir y cerrar menús o cambiar de entorno de medida.

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MEDIDA

Medidor portátil de potencia óptica El ADPON es un medidor portátil de potencia óptica de alta calidad diseñado para trabajar con las tecnologías del mercado de FTTx que está experimentando un rápido crecimiento con las redes ópticas pasivas (PON). Es capaz de medir las tres señales (1310, 1490 y 1550 nm) que transportan voz, datos y vídeo, simultáneamente. Este instrumento mide no sólo las señales ópticas de 1490 y 1550 nm, sino que también mide de forma precisa ráfagas de subida a 1310 nm enviadas desde un ONU mientras el ONU está en modo de espera.

Su sencillo manejo y sus medidas precisas hacen que el ADPON sea la herramienta indicada para instalaciones y pruebas de aceptación en redes ópticas pasivas (PON), con aplicaciones en APON, BPON, EPON y GPON, de forma que asegura el cumplimiento de todos los estándares que requieren los servicios de activación. Por su parte, el AD2S02 es un atenuador óptico programable compacto, portátil y con un rango de atenuación de 0 a 60 dB y una resolución de 0,05 dB que permite realizar rápidamente ajustes de potencia cuando se realizan medidas y pruebas en fibras ópticas monomodo.

■ Fabricante: AD Instruments ■ Comercializa: Abacanto Digital

MEDIDA

Osciloscopios de ancho de banda analógico de 16 GHz A partir de mediados de este año estarán disponibles los primeros osciloscopios de verdadero ancho de banda analógico por encima de los 16 GHz gracias al desarrollo de un nuevo circuito desarrollado sobre una tecnología de InP, con esta nueva generación de osciloscopios analógicos se podrá estudiar los enlaces serie de alta velocidad como son USB, SATA o PCI Express comprobando el jitter y otros parámetros difíciles de comprobar con otro tipo de osciloscopios.

Además, el próximo estándar IEEE803.2ba 40/100G necesita análisis en tiempo real de alta calidad por encima de los 16 GHz. Para lograr este ancho de banda se ha trabajado en una tecnología de transistor bipolar de heterounión de InGaP que permite una conmutación de frecuencias de transistor por encima de 200 GHz. Además, la tecnología InP proporciona una mayor saturación y velocidades de electrón de pico, mayor conductividad térmica, menor velocidad de recombinación superficial y mayor campo eléctrico de ruptura, lo que permite una respuesta más plana a frecuencias elevadas y mayor precisión gracias a un sustrato conductivo de menor ruido.

■ Fabrica y comercializa: Agilent Technologies

CONMUTADORES

Interruptores con mecanismo visible

VISUALIZACIÓN

Cámaras de alta resolución

La serie uEye integra un sensor CMOS de 10,6 megapuntos y media pulgada de alta sensibilidad que proporciona una resolución hasta cuatro veces mayor que HDTV. Entre los nuevos modelos que incorporan este sensor están las UI-1490CSE y UI-1490C-ME. La UI-1490C-SE es una cámara compacta color con una resolución de 3.840x2.760 puntos y salida USB 2.0, mientras que la UI-1490 ME presenta las mismas características pero incluye una carcasa industrial de metal con el sensor a 90º y conectores con fijaciones diseñados especialmente para entornos industriales. Conjuntamente con la cámara se incluyen dos paquetes de software: uEye Camera Manager, que permite realizar el control de la cámara, y un potente kit de desarrollo de software (SDK).

■ Fabricante: IDS ■ Comercializa: Infaimon

CONEXIÓN

Conectores compactos con paso de 1,27 mm Los mini-backplanes de este fabricante están basados en los componentes SMD de doble fila con paso de 1,27 mm para demostrar el potencial de esta familia de conectores. Con su elevada densidad de contactos y escasas necesidades de espacio, los conectores SMC proporcionan una elevada flexibilidad al diseño. Esta serie se dirige a numerosas aplicaciones en formato mezzanine compacto, placa-placa y placa-cable. Con un trazado apropiado del diseño, estos conectores paso fino pueden transmitir fiablemente señales con velocidades de transmisión de los datos superiores a 1 Gbps.

Además de versiones SMT (en ángulo recto y con otro ángulo), hay también conectores macho en ángulo recto (tipo Q con 12, 26, 50, 68 y 80 patillas y una altura total de 3,25 mm) con tecnología de inserción por presión. Las diferentes combinaciones de versiones estándar y de bajo perfil permiten unas alturas de apilamiento de la placa entre 8,0 y 20,0 mm. Junto con sus adaptadores, la gama de productos SMC cubre distancias de la placa de circuito impreso de 8,0 mm a 40,0 mm. La gama de productos SMC ha sido optimizada para procesos totalmente automatizados.

■ Fabrica y comercializa: Erni Electronics

La nueva serie de conmutadores de este fabricante incorpora un concepto de mecanismo visible que ofrece una seguridad operacional positiva puesto que en todo momento está claro si el conmutador está pulsado o no, todo ello combinado con una elevada calidad de conmutación ante cualquier evento eléctrico. Los conmutadores de la familia A9T, junto con las series A9P y A9S ofrecen este nuevo concepto de conmutador en diferentes variantes con contactos SPDT o DPDT. ■ Fabrica y comercializa: Omron Electronics Mundo Electrónico | ENE-FEB 10

productos y servicios 54

MICROS

Microcontroladores CMOS de 8 bit con flash POTENCIA

Regulador de tensión integrado El regulador de tensión integrado IR3870M SupIRBuck se destina a ordenadores portátiles y de sobremesa, consolas de juegos y aplicaciones de electrónica de consumo como decodificadores y convertidores CC/CC en el punto de carga de tipo general. Incorpora un modulador con tiempo de trabajo constante en histéresis con control adaptativo del tiempo muerto y detección de corriente en la resistencia en conducción para lograr la máxima eficiencia en ordenadores portátiles. Es capaz de suministrar hasta 10 A en entornos con temperaturas ambiente de hasta 60°C e integra una emulación de diodo para mejorar la eficiencia con pequeñas cargas. El dispositivo también ofrece una opción de salida de bomba de carga con el fin de mejorar el control de puerta del MOSFET y proporcionar así la eficiencia más elevada con cargas medias o a plena carga. Además, el IR3870M tiene un amplio margen de tensiones de entrada de 3 V a 26 V y se puede programar para tensiones de salida de 0,5 V a 12 V por medio de una red divisora de resistencias externas.

Dispone de arranque con polarización previa, una referencia muy precisa de 0,5 V, apagado por sobretensión y subtensión, salida de alimentación correcta y entrada de activación con capacidad de monitorización de tensión. El dispositivo ofrece asimismo control de tiempo de trabajo constante, frecuencia de conmutación programable, arranque suave y protección frente a sobrecorriente.

■ Fabrica y comercializa: International Rectifier

CONVERSIÓN

Convertidor CC/CC para LED

La familia LT3492 se compone de convertidores CC/CC que trabajan a 2,1 MHz y han sido diseñado para trabajar con controladores LED de corriente constante y tres canales. Cada uno de los tres canales de estos dispositivos suministra hasta 300 mA a cada uno de los 10 LED que podrían controlar con una eficiencia de hasta el 96%. Los tres canales trabajan con una señal True Color PWM que puede atenuarse de forma independientes con relaciones de hasta 3.000:1.

Una frecuencia fija, en arquitectura de modo corriente, asegura un funcionamiento estable sobre un amplio margen de alimentaciones y tensiones de salida. Una patilla de ajuste de frecuencia habilita que el usuario pueda programar la frecuencia entre 330 kHz y 2,1 MHz para optimizar la eficiencia mientras se minimizan los componentes externos. El encapsulado es tipo QFN avanzado térmicamente y con una huella de 4x5 mm (también está disponible en TSSOP) y permite trabajar con LED de 50 W. ■ Fabrica y comercializa: Linear Technology

La serie ML610Q400 consta de microcontroladores realizados en tecnología CMOS, con una resolución de 8 bit y que incorporan memoria flash con una tensión de trabajo de 1,1 V, por lo que aporta un muy bajo consumo a los dispositivos.

Este micro se ha realizado en arquitectura RISC con un núcleo nX-U8/100 desarrollado específicamente para aplicaciones alimentadas con baterías. El dispositivo equipa un controlador LCD y dos tipos de convertidor A/D por lo que son ideales para aplicaciones basadas en sensores. Están disponibles con un margen de temperaturas ampliado de -40 a +85ºC y se ajustan a los requisitos industriales. Del mismo fabricante y con la misma arquitectura también se ha presentado la seria ML610Q340 optimizada específicamente para dispositivos de audio de alta calidad.

■ Fabricante: Oki Semiconductor ■ Comercializa: Rohm Semiconductor

MEDIDA

Automatización de osciloscopios El módulo DPO4USB se destina a la series de osciloscopios MSO/ DPO4000 y permiten la automatización de los elementos clave, así como las tareas de análisis en las medidas de puertos USB 2.0 de baja velocidad, velocidad completa o muy alta velocidad. Con este nuevo módulo se responden a las necesidades de medida de todo tipo de mercados como consumo, equipamiento médico o sistemas industriales. La nueva opción permite ayudar a la decodificación y depuración de la eficiencia del bus ya que permite una decodificación instantánea del protocolo presentando las formas de onda adquiridas y los tiempos de datos decodificados alineados en el visualizador del osciloscopio. Además, proporciona un disparador automático y una búsqueda de contenidos en cuanto a paquetes específicos. Asimismo permite mostrar información crítica como el sincronismo u otros datos importantes.

■ Fabrica y comercializa: Tektronix

CONEXIÓN

Conector en ángulo recto

Este conector SMT SFP/SMA en ángulo recto consiste en una placa inferior con la unidad de contacto para montaje superficial de 20 patillas, así como la cubierta plástica de aislamiento resistente a altas temperaturas en conformidad a UL94 V-0, y una robusta carcasa. Para disponer de indicador de señal con LED en el panel frontal, tanto la versión única como la cuádruple pueden incorporar “tubos luminosos” en tan sólo tres sencillos pasos. Los contactos eléctricos están hechos de una aleación de cobre y están especificados para 250 ciclos de conexión. Sus fuerzas máximas de inserción y extracción están especificadas en 40 N y 11,5 N, respectivamente, la resistencia máxima de contacto en 20 mΩ y la resistencia máxima del aislante en 500 MΩ. El diseño de este conector conforme a SFP/MSA posibilita el intercambio en pleno funcionamiento (hot-swap) de todo tipo de medios de transmisión. Para la versión única, las dimensiones mecánicas son de 48,73x14,5x9,45 mm. Estos conectores SFP/SMA en versiones única y cuádruple están disponibles de forma inmediata en cantidades de muestra.

■ Fabrica y comercializa: Suyin Europe

ENE-FEB 10 | Mundo Electrónico

55

MEDIDA

Solución para comprobación WiMAX

ALIMENTACIÓN

Convertidores CC/CC para aplicaciones POL Los modelos OKR-T/6 y OKR-T/10-W12 son dos convertidores CC/CC destinados a aplicaciones de punto de carga no aislados encapsulados en formato SIP miniatura y destinados al montaje sobre agujeros que combinan un amplio margen de tensiones de entrada con una salida de tensión programable para ofrecer el máximo nivel de flexibilidad a los diseños. Soportan corrientes de 6 A y 10 A y pueden alimentar circuitos ASIC, FPGA y DSP, así como procesadores y circuitos de comunicaciones. Se basan en una topología reductora síncrona de 600 kHz que le permite alcanzar eficiencias de 93% y 92% para cara uno de los modelos. En ambos casos permiten controlar cargas capacitivas de hasta 200 µF. La salida de tensión programable entre 0,591 VCC y 6,0 VCC con tensiones de entrada entre 4,5 VCC y 14 VCC. Todo ello con unas dimensiones de 10,4x16,5x7,62 mm que trabaja en un margen de temperaturas entre -40 y +85ºC. Cumplen las normativas UL/EN/EC 60950-1 y FCC EMI/RFI.

La solución Measurement Suite for Mobile WiMAX es un conjunto de herramientas de software que se pueden utilizar con instrumentación de RF modular para la comprobación de dispositivos WiMAX. Se basa en módulos de instrumentación PXI Express dotados de tecnología multinúcleo por lo que la potencia de cálculo es muy elevada y pueden utilizarse para producción o para I+D con una precisión EVM (Magnitud de Vector de Error) de -46 dBm a 3,5 GHz. Además, las herramientas proporcionan la máxima flexibilidad de forma que el mismo equipamiento que se utiliza para los dispositivos WiMAX puede utilizarse para la comprobación de WLAN, GPS y GSM/ EDGE/WCDMA. Soporta anchos de banda de canal desde 1,25 a 28 MHz y funcionalidad FFT, así como diferentes tipos de modulación WiMAX tanto con convolución como con codificación por turboconvolución. Combinado con el analizador de señal vectorial PXIe-5663E y el generador de señal vectorial PXIe5673 permite obtener una cobertura continua en el margen de frecuencias de 85 MHz a 6,6 GHz. Ofrece un sistema de programación por API y con instrumentos virtuales, incluyendo LabVIEW. ■ Fabrica y comercializa: National Instruments

■ Fabrica y comercializa: Murata Power Solutions

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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 10

agenda 56

Hannover Messe ofrecerá en abril las tendencias de la actividad industrial a ciudad alemana de Hannover será el centro de la industria mundial entre los días 19 y 23 de abril con motivo de la Hannover Messe 2010, evento de referencia al que acudieron 206.000 visitantes el año pasado, así como 6.150 expositores. El país invitado en esta ocasión será Italia y por parte española la representación empresarial se agrupa alrededor de Amec Amelec (Asociación Española de Fabricantes Exportadores de Material Eléctrico y Electrónico).

Este grupo estará formado por las siguientes empresas: Circutor, Cirprotec, DF Electric, Electricfor, Ibérica de Aparellajes, I. División Eléctrica, Inael Electrical Systems, Imefy, International Capacitors, Polylux, Pronutec, Releco, Relequick, Resistencias Tope, S.A. de Construcciones Industriales y Yébenes.

La enorme oferta de Hannover Messe 2010, repartida en 16 pabellones del recinto ferial, se desglosa en diversas platafor-

BREVES HANNOVER (2-6 MARZO)

CeBIT

El evento de referencia internacional para las TI tiene este año a España como país invitado, motivo por el cual la presencia española será especialmente destacada, con un espacio institucional coordinado por el ICEX y otro de carácter sectorial. Aspectos como el medio ambiente, la logística y las aplicaciones en automoción tendrán un especial protagonismo en CeBIT 2010.

L

www.cebit.de

mas que reúnen a expositores centrados en entornos como las energías tanto convencionales como renovables (“Energy”), las tecnologías de movilidad (“MobiliTec”), la producción y el abastecimiento de energía (“Power Plant Technology”), la construcción ligera (“Industrial Supply”), la fabricación de bobinas, transformadores y motores eléctricos (“CoilTechnica”), la automatización industrial (“Industrial Automation”), las nano/ microtecnologías y las tecnologías láser (“MicroNanoTec”), el software (“Digital Factory”) y la I+D (“Research & Technology”). www.hannovermesse.de

DRESDE (8-12 MARZO)

DATE 2010

Esta conferencia se centra especialmente en la nanoelectrónica (nuevos materiales, sensores integrados, herramientas EDA) y los sistemas electrónicos de bajo consumo (con sus implicaciones en cuanto a circuitos, arquitecturas, estructuras de comunicaciones, software). www.date-conference.com

MADRID (23-25 MARZO)

SITIasLAN

Tecnologías IP, seguridad, banda ancha, movilidad y servicios gestionados constituyen las cinco áreas principales en este 17ª edición de este salón profesional de las TI.

NI celebrará su conferencia técnica anual en Madrid a mediados de marzo

www.siti.es

National Instruments ha abierto el período de inscripción para el Foro Tecnológico sobre Diseño Gráfico de Sistemas NIDays, que consiste en una serie de conferencias técnicas gratuitas que duran un día completo. Esta conferencia se dirige a ingenieros y científicos para que éstos incrementen la productividad y a mejorar la eficiencia mediante soluciones de NI para diseño embebido, control y test.

En esta ocasión habrá además una sesión exclusiva dedicada al sector aeronáutico y de defensa.

En nuestro país, NIDays tendrá lugar en Madrid el 16 de marzo (Centro de Convenciones Norte de Ifema), con un programa inte-

Esta 4ª Conferencia y Exposición Europea sobre la integración de sistemas miniaturizados (MEMS, MOEMS, CI y componentes electrónicos) tratará la aplicación generalizada de este tipo de dispositivos en automoción, automatización, aeroespacial, telecomunicaciones, medicina, logística, RFID y ciencias de la vida.

ENE-FEB 10 | Mundo Electrónico

grado por 12 sesiones técnicas sobre temas como la virtualización, las redes inalámbricas de sensores, scripts matemáticos basados en texto para su descarga en hardware en tiempo real, gestión de datos; pruebas en tiempo real, Windows 7 y adquisición de datos.

NI aprovechará la ocasión para dar a conocer nuevos productos como LabVIEW 2009, la última versión de su plataforma gráfica de diseño de sistemas, los dispositivos multifunción de adquisición de datos NI X Series, la plataforma de redes inalámbricas de sensores de NI, el software de prueba en tiempo real NI VeriStand y el software NI Real-Time Hypervisor. www.ni.com/spain/nidays

OMO, ITALIA (23-24 MARZO)

SMART SYSTEMS INTEGRATION

www.smartsystemsintegration.com

FRANKFURT (23 MARZO)

MOST FORUM

La industria del infoentretenimiento para el transporte está convocada a este evento organizado por MOST Forum (Media Oriented Systems Transport), una organización que promueve la estandarización de las soluciones multimedia dirigidas principalmente a los automóviles. www.mostforum.com

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Mundo Electr贸nico | OCT 09

índices y avances 58

Índice de anunciantes Mundo Electrónico Enero-Febrero 415

Adler Instrumentos ............... 18 Aslan ...................................... 57 CWIEME ................................. 19 EBV Elektronik ........................ 9 Fadisel ................................... 59 Import Cable.......................... 21 MSC Iberia ............................. 17 National Instruments ............ 60 RC Microelectrónica ................................... Portada, 4 Rohde & Schwarz .................... 2 Rohm Semiconductor ........... 13 Rutronik ............................. 7, 15 Toshiba Electronics .............. 11 UPC ........................................ 47

Próximo número - 416 El número de marzo de Mundo Electrónico incluye un dossier sobre la Energía Solar Fotovoltaica, el suplemento Optrónica y artículos centrados en el diseño de systems-on-chip (SoC) de señal mixta y en una arquitectura para audioconferencias de oróxima generación.

Tendencias

Diseño de SoC de señal mixta: retos de integración Rainer Kaese y Eugen Pfumfel Unidad de Negocio ASIC & Foundry, Toshiba Electronics Europe Audioconferencias: oportunidades por explotar Ray Adensamer RadiSys

Dossier

Energía Solar Fotovoltaica

Optrónica

Índice de Empresas citadas Abacanto Digital ..............................................................53 AD Instruments ................................................................53 Adler Instrumentos...........................................................52 Agilent Technologies ..................................................20,53 Anatronic..........................................................................25 CITA.................................................................................22 EBV Elektronik ..................................................................7 Elmos Semiconductor ......................................................15 Enek ...................................................................................6 Ericsson ............................................................................40 Erni Electronics................................................................53 Fujifilm.............................................................................20 Google ..............................................................................16 Hewlett-Packard ...............................................................49 IBM ..................................................................................20 IDS ...................................................................................53 Infaimon ...........................................................................53 Intel ..................................................................................16 International Rectifier ......................................................54 Inycom .............................................................................16 Ixys.....................................................................................6 LeCroy .............................................................................52 Linear Technology ...........................................................54 Microchip Technology .....................................................20 Murata ..............................................................................55 ENE-FEB 10 | Mundo Electrónico

National Instruments ........................................................55 National Semiconductor..............................................14,28 Nvidia...............................................................................17 Oki Semiconductor ..........................................................54 Omron Electronics ...........................................................53 RadiSys ............................................................................44 Rohde & Schwarz ............................................................13 Rohm Semiconductor.......................................................54 Saft Baterías .......................................................................8 Samsung .............................................................................8 Semikron ..........................................................................17 Semtech ............................................................................15 Sharp ..................................................................................6 Spring Design...................................................................16 STMicroelectronics ............................................................6 Suyin ................................................................................54 Tektronix ..........................................................................54 Texas Instruments ............................................................13 Toshiba .............................................................................18 Venco Electrónica ............................................................25 Xilinx ...............................................................................16 Yokogawa.........................................................................19 Zilog ...................................................................................6