Mundo Electronico - 423 by Versys Ediciones Técnicas, S.L.

Sensórica.

- Ayudando a jugar - Medida de parámetros cardiorrespiratorios en un pie - Internet de los sensores

mundo Nº 423 • NOVIEMBRE 10

COMUNICACIONES. Sistema de teleasistencia domiciliaria ELECTRÓNICA DE POTENCIA. Incremento energético por equilibrado de celdas activo COMPONENTES. Medida de corriente y tensión en pequeños aerogeneradores

DOSSIER. Optoelectrónica

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

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

EDITORIAL

mundo

www.mundo-electronico.com EDITOR ÁREA ELECTRÓNICA: Eugenio Rey [rey@cetisa.com] DIRECTOR: Sergio Lorenzi [lorenzi@cetisa.com]

Vuelta a las andadas

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

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

n cuanto ha empezado a consolidarse la recuperación del mercado mundial de semiconductores han surgido los problemas de suministro ya conocidos y la temible “allocation”. Las consecuencias: plazos de entrega más prolongados, encarecimiento de los productos e incertidumbre en general. Nada nuevo en apariencia, pero la dinámica del mercado se ha vuelto tan espasmódica que los ciclos de crecimiento apenas dan respiro a unos compradores que tras sufrir una crítica caída de las ventas atraviesan nuevos problemas para obtener los productos que necesitan en sus desarrollos. Esto ha llevado a su vez la picaresca de duplicar pedidos con el fin de asegurar la recepción de pedidos, lo cual complica las cosas a los proveedores, puesto que se falsea el volumen de la cartera de pedidos, y la elaboración de previsiones para el mercado en su conjunto. Estas previsiones, dicho sea de paso, se están viendo moderadas a la baja en las últimas semanas puesto que existen dudas sobre la solidez de una demanda que en parte se ha generado para cubrir el fuerte parón de la crisis. También se está constatando un fuerte adelanto de pedidos, incluso para todo el año 2011, especialmente en segmentos como la Optoelectrónica. En este ámbito, y según fuentes del sector, las aplicaciones más novedosas como la señalización e iluminación son las que mejor ha soportado la debacle de los años anteriores, especialmente en proyectos del sector privado. No se puede decir lo mismo de las inversiones públicas, que se están viendo frenadas por la propia crisis y la insistencia en frenar el déficit público a base de recortar las inversiones. El menor compromiso de las AA.PP. hacia el fomento de la investigación y el desarrollo tecnológico se ha visto confirmado por las cifras que hace unos días se presentaron por parte del INE (Instituto Nacional de Estadística) en la Fundación Cotec, y que demuestran un preocupante cambio de tendencia en 2009 que resulta totalmente incompatible con el ansiado cambio de modelo propugnado desde el propio Gobierno. Esta variación a la baja, la primera en 15 años, se constata también en el sector electrónico si bien lo más preocupante es el montante total, que apenas supera los 200 millones de euros en un apartado que agrupa a los “Productos informáticos, electrónicos y ópticos”. Ante cifras tan modestas, todo lo que no sea crecer con dos dígitos y durante un largo período, una auténtica quimera en los tiempos que corren, será un inmenso brindis al sol.

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Mundo Electrónico | NOV 10

sumario

La portada RC MICROELECTRÓNICA

Nº 423 / NOVIEMBRE 10

www.rcmicro.es

03 Editorial

Vuelta a las andadas

06 Actualidad

Europa aumenta su producción de componentes electrónicos - Asia sobrepasa a Europa y Japón en consumo de software EDA - Análisis de integridad de señal en redes con SPARQ de LeCroy - LabVIEW 2010 mejora en un 20% el tiempo de ejecución y optimiza la integración en FPGA - National Semiconductor anuncia un circuito de comunicaciones con 8 canales de T/R - La banda ancha sigue su camino ascendente con FTTH y VDSL

20 Opinión

La presidencia belga de la UE acelera los avances de RoHS y RAEE por Gary Nevison

22 Dossier: Optoelectrónica

La optoelectrónica abre nuevos campos de negocio por David García Vázquez

24 Tendencias 22

Comunicaciones. ■ Sistema de teleasistencia domiciliaria por A. Hidalgo, S. Casans, A.E. Navarro, D. Ramírez y J. Sánchez Electrónica de Potencia. ■ Incremento energético por equilibrado de celdas activo por Simon Wen y Matthew Borne Componentes. ■ Medida de corriente y tensión en pequeños aerogeneradores por Hong Lei Chen

Diseño. ■ Contadores inteligentes de próxima generación por Francesco Sinacori

46 Sensórica

Ayudando a jugar - Medida de parámetros cardiorrespiratorios en un solo pie - Internet de los sensores

50 Productos y servicios 50

La solución: Osciloscopios digitales y mixtos de Tektronix

56 Agenda

Electronica 2010

58 Índices y avance

Mundo Electrónico | NOV 10

actualidad 6

EMPRESAS

RS Components crea su propia línea de productos ■ RS Components ha creado su propia gama de productos, denominada RS Essentials y diseñada para proporcionar una mayor reducción de coste sin que ello afecte a la calidad. La nueva gama incluirá una oferta de 30.000 productos en electrónica que incluyen desde condensadores y diodos, hasta LED, limpiadores de pantallas o herramientas de mano. Los proveedores se determinarán en función de las necesidades y, una vez localizados, se asegurará la calidad y el ajuste a las especiﬁcaciones, así como el cumplimiento de las regulaciones y normativas, en particular los productos estarán homologados RoHS.

Agilent se alía con el Harvard Wyss Institute ■ Agilent Technologies y el Harvard Wyss Institute han firmado un acuerdo de colaboración destinado a profundizar en el estudio de la influencia de las fuerzas físicas y de las propiedades mecánicas de los tejidos vivos en el comportamiento celular que permita avanzar en el conocimiento de enfermedades como el cáncer. Los términos del acuerdo establecen que durante los años de vigencia de la colaboración, expertos de Wyss en los ámbitos de la biología sintética y nanomateriales programables ayudarán al fabricante de instrumentación a identificar nuevas aplicaciones de alto valor añadido en áreas como la ingeniería genómica y nanobiotecnología.

Colaboración europea para desarrollar LED ■ Un grupo de 22 empresas europeas e instituciones académicas han decidido unir esfuerzos en el denominado proyecto Consumerizing SolidState Lighting (CSSL), patrocinado en parte por la Unión Europea y países de la UE. El proyecto CSSL tiene como objetivo el desarrollo tecnológico, la detección de aplicaciones de relieve y nuevos enfoques de mercado que permitan acelerar la disponibilidad comercial de lámparas LED de alta calidad a coste razonable. El proyecto abarca toda la cadena de valor de un LED que permita realizar un ecosistema de consumo de LED europeo. NOV 10 | Mundo Electrónico

Poco a poco recupera los niveles de 2008

Europa aumenta su producción de componentes electrónicos ■ Después de una espectacular caída en la producción de componentes electrónicos durante 2009, Europa recupera lentamente los niveles alcanzados en 2008. No obstante, durante el presente ejercicio, y según el estudio “El futuro de la industria electrónica europea” realizado por la ﬁrma Décision, empresa dedicada al análisis de mercados, la producción de este sector en el continente tuvo una modesta subida del 1,5%; y es que, durante el ejercicio anterior, este índice se contrajo un 13,9%. En dicho informe, donde se analiza el futuro del sector para el lustro comprendido entre los años 2009 y 2014, se indica que el valor total de los productos electrónicos producidos en Europa es de 217.000 M€; lo que equivale a un 19% de los 1,1 B€ de la producción mundial. Durante el lustro analizado en el informe de Décision, se prevé un promedio de crecimiento anual del 2,5%. De esta manera, Europa continúa siendo el segundo productor mundial, sólo superado por China, que en el presente año producirá equipos electrónicos por un valor de 336.000 M€. En cuanto a la producción por sectores, a escala mundial se reparte a par-

tes iguales entre los equipos de consumo (PC, televisores, móviles, etc.) y los destinados a ﬁnes profesionales (defensa, seguridad, automoción, etc.). Europa, por su parte, no produce con la misma equidad. Y es que, tras la crisis de 2001, el nivel de producción de equipos de consumo europeos descendió hasta alcanzar el 11% de la producción mundial; mientras que el de equipos profesionales se coloca en el 28% del total. MENOR CRECIMIENTO A LA VISTA En los próximos años, Europa perderá terreno respecto a otras regiones desarrolladas del mundo. EE.UU. experimentará un crecimiento más rápido que el europeo gracias a la ﬂexibilidad laboral y de su capacidad de responder rápidamente a la demanda, con lo que conseguirá un crecimiento del 2,9% anual de promedio durante los cuatro años venideros. Por otra parte, las previsiones de Décision prevén que el porcentaje de producción mundial de Europa pasará del 19% del año 2010 al 17% prevista para 2014. Según estas estimaciones, China absorberá esta porción de la producción como ya hizo en 2001.

Peligra el liderazgo de Intel como mayor fabricante de CI ■ Según las expectativas para los próximos cinco años de la empresa IC Insights, dedicada al estudio de mercado, y presentadas en el informe McClean, Samsung superará a Intel en la fabricación de semiconductores antes de acabar la primera mitad de esta década. No en vano, Samsung ha visto aumentar un 13,5% sus ingresos anualmente durante los últimos 10 años, mientras que los de Intel lo han hecho con un promedio del 3,4% durante el mismo período. El mayor crecimiento de Samsung ha tenido como protagonista las memorias DRAM y ﬂash, aunque también ha visto aumentar la venta de microcontroladores, procesadores para teléfonos móviles y sistemas portátiles, así como servicios de fabricación de semiconductores. Para revertir la situación, Intel, líder indiscutible gracias

a los procesadores para PC, está ampliando su mercado a teléfonos móviles con un chip de bajo coste. PUNTOS DE FRICCIÓN Durante las dos últimas décadas, las dos gigantes de la fabricación han coexistido sin competir entre sí. Esta situación se revierte y los dos buscan su porción en todos los mercados, creando puntos de fricción como las memorias NAND o los procesadores basados en núcleos con licencia de ARM. El pronóstico de IC Insights se basa en la reducción de la diferencia proporcional entre Intel y Samsung y toma como referencia el año 1998, en el que la facturación de la compañía norteamericana quintuplicó a la registrada por la coreana. Durante el primer semestre de 2010 Samsung sólo vendió el 27% menos que su competidora.

actualidad

Mercado

4.000 M$ para procesadores móviles en 2014 ■ Los avances en los procesadores móviles se centran en la integración de módems de banda base, GPU y procesadores multinúcleo. En paralelo con el incremento de dispositivos móviles, la consultora In-Stat ha señalado que el mercado de procesadores móviles alcanzará los 4.000 M$ en 2014. En estos momentos hay dos arquitecturas que dominan el mercado de procesadores: ARM y x86, que se centran en la parte baja y la alta del mercado de procesadores para móviles, respectivamente. Sin embargo, cada día aparecen más alternativas como es el caso de MIPS y SH que se centran en las aplicaciones destinadas a sistemas operativos especíﬁcos o en especializarse en aplicaciones móviles. De cara al horizonte del 2014, In-Stat señala que alrededor del 75% de los procesadores móviles serán de tipo multinúcleo y, un porcentaje incluso superior, incluirá la banda base integrada, aspecto este último fundamental como diferencia de los procesadores móviles durante los próximos años.

IDC mejora sus previsiones para 2010 y 2011 ■ La ﬁrma consultora IDC ha mejorado las previsiones del mercado de semiconductores para los años 2010 y 2011, de manera que en 2010 crecerá un 24% respecto al año anterior, mientras que en 2011 el avance será del 9% respecto a este año. Las previsiones de IDC, en todo caso, se muestran bastante moderadas puesto que otros análisis de mercado hablan de crecimientos para este año por encima del 35%. La posición de IDC es que los condicionantes macroeconómicos, como es el caso del paro, seguirá marcando la tendencia del consumo en los países desarrollados, por lo que la demanda puede incrementarse pero de forma más moderada de lo que prevén otros analistas. Uno de los crecimientos más fuertes será el de terminales de telefonía móvil y de los circuitos de comunicaciones para dispositivos, en particular, aquellos que permiten la migración hasta el estándar IEEE-802.11n, en paralelo con la instalación de las infraestructuras LTE por parte de los operadores. NOV 10 | Mundo Electrónico

Pese a una leve caída trimestral

Asia sobrepasa a Europa y Japón en consumo de software EDA ■ La región asiática ha logrado marcar otro hito en su camino hacia convertirse en la mayor consumidora de productos electrónicos tras superar a Europa y Japón en las compras de software de diseño (EDA). El segundo trimestre del año 2010 ha marcado unas ventas totales de 1.223 M$ según las estimaciones del consorcio EDAC, lo cual supone una caída secuencial de casi un 2% respecto al primer trimestre y un incremento del casi un 9% frente al mismo período de 2009. En lo que se reﬁere al promedio de la evolución, que se realiza teniendo en cuenta la evolución de los últimos cuatro trimestres respecto a los anteriores, muestra un comportamiento totalmente plano. Por regiones, en y en cuanto a aquellas regiones que han acaparado la mayor parte de las ventas de EDA hasta ahora (es decir, América, Europa y Japón), sólo han crecido durante el último año en torno a un porcentaje de un solo dígito, mientras que el incremento de la zona asiática se ha acercado al 42%. Ha sido este importante avance el que ha provocado que la zona asiática sobrepasara a las dos zonas mencionadas. En cuanto a ventas por segmentos, el software CAE (Computer Aided Engineering) supone el segmento mayor con unos 459 M$ en ventas en el se-

gundo trimestre del año, con un incremento del 2% con respecto al mismo periodo del año anterior. El software de diseño físico y veriﬁcación ha alcanzado 271 M$ con un crecimiento casi nulo y el mercado de placas de circuito impreso y módulos multichip (MCM) ha aportado 119 M$ con unas ventas que suponen un incremento superior al 12% respecto al año anterior. AUMENTA LA DEMANDA DE IP Las ventas SIP (Semiconductor Intellectual Property) han totalizado 300 M$ en el periodo con un incremento del 35% respecto al año anterior y con una tendencia alcista en todos los marcadores. Finalmente, los servicios han facturado 74 M$ con una caída de casi un 5% con respecto al mismo trimestre del año 2009. Por regiones, la zona americana sigue manteniéndose como el mayor mercado con casi 517 M$ en ventas y un crecimiento del 1,5% con respecto al 2009, la zona EMEA ha facturado 242 M$ con un incremento del 6,5%; Japón se ha situado en 215 M$ con una recesión del 1% y la zona APAC (Asia/ Pacíﬁco) ha logrado situar su mercado en 264 M$, con un incremento ya indicado de casi el 42% respecto al año anterior.

Europa quiere liderar el mercado de lámparas LED ■ Un grupo formado por 22 compañías y centros de investigación europeos está colaborando en un proyecto común denominado Consumerizing Solid State Lighting (CSSL) que está parcialmente financiado con fondos de la UE y de diferentes países de la Unión y tiene por objetivo el desarrollo de la tecnología y aplicaciones destinado a agilizar la demanda de lámparas LED de alta calidad que reemplacen la iluminación tradicional en el hogar. El proyecto CSSL está dentro del objetivo europeo de lograr una iluminación con un consumo más reducido y dotar al mismo tiempo a esa iluminación de controles y regulaciones adecuados para tal fin. El proyecto se está enfocando específicamente en una serie de puntos clave entre los que se

incluyen las obleas de nitruro de galio sobre silicio (GaN-on-Si), que permiten reducir los costes de producción LED, así como en la compatibilización de la electrónica y la iluminación para reducir el número de componentes. Además de en los avances tecnológicos, el equipo de trabajo también está explorando otras formas de acelerar la migración hacia lámparas LED. Entre los miembros del grupo de trabajo se encuentran centros de I+D europeos como TNO, M2i, CEA Leti, IMBCNM (CSIC) & LEITAT, en colaboración con grupos de investigación de Cambridge University, Catania University & Czech Technical, y empresas como STMicroelectronics, NXP Semiconductors, KLA-Tencor (ICOS) y Legrand & Niko, entre otras.

20 millones de unidades en 2011

PC de tableta al alza ■ Empujado por las ventas del iPad de Apple, el mercado mundial de TabletPC ha logrado marcar un importante crecimiento y, según la consultora Gartner, las previsiones son acabar el año con algo menos de 20 millones de unidades vendidas, para alcanzar 55 millones más el 2011 y sobrepasar los 208 millones en el año 2014. Gartner señala, no obstante, que gran parte de este crecimiento vendrá determinado por la canibalización del mercado de otros dispositivos como reproductores, sistemas de juegos o lectores de libros electrónicos. Al mismo tiempo, el incremento también se sostendrá en una caída de precios que, según la consultora, podría poner a estos dispositivos en un coste ﬁnal inferior a los 300 euros en el plazo de dos años. La mayoría de los dispositivos incorporarán una pantalla de 7 pulgadas que entrará también en competencia con el mercado de teléfonos móviles inteligentes. Sin embargo, el objetivo no es sustituir ni a los ordenadores portátiles ni a los teléfonos inteligentes, sino contar con un tercer elemento para el trabajo.

Se dispara la demanda de inversores solares ■ Según las previsiones de la ﬁrma analista de mercados IMS Research, la capacidad de producción de los inversores de energía solar superará los 30 GW en 2010. No obstante, la demanda no aumentará en la misma proporción, lo que dará lugar a un exceso de producción de 2 GW en el cuarto trimestre del presente año. No obstante, los compradores, atenazados por el crecimiento del mercado alemán, realizaron una gran cantidad de pedidos dobles para asegurar sus compras. Actualmente la demanda de Alemania está descendiendo ya que se comienzan a cancelar los pedidos adicionales. Más allá del último trimestre de 2010, IMS Research prevé un paisaje sombrío par los fabricantes de inversores, y es que en caso de mantenerse la demanda actual, lo más probable es que el precio de estos dispositivos caiga en picado durante 2011.

Los vídeojuegos acaparan las ventas de giroscopios ■ A pesar de la intención de introducir los giroscopios de tecnología MEMS en los teléfonos inteligentes en un futuro inmediato, por el momento estos dispositivos se destinan en su mayor parte a las vídeoconsolas. No en vano, de un total de 418.000 M$ que representa el mercado, el volumen destinado al sector de los videojuegos es de 162.000 M$. Con el ﬁn de mejorar el reconocimiento del movimiento, las principales compañías de videoconsolas están desarrollando nuevos productos en los que estos dispositivos tendrán una fuerte presencia. De esta manera, Sony introdujo en septiembre pasado el Move, un controlador de juego que integra giroscopios de 2 ejes; en febrero del año próximo será Nintendo la que presente la 3DS. Mundo Electrónico | NOV 10

actualidad

Tecnología

Llegan los primeros contadores universales y de RF compatibles LXI Clase C ■ Según Agilent Technologies, los contadores de tiempo y frecuencia y de RF de la serie 53200 son los primeros de la industria en ofrecer compatibilidad con la especificación LXI Clase C, y cuyas velocidades de medida se han incrementado en dos órdenes de magnitud frente a sus homónimos de la generación previa. Estos equipos ofrecen una resolución en frecuencia de 20 ps en modo continuo hasta 12 dígitos/s y una resolución de intervalos de tiempo de un único evento de 20 ps, lo que el fabricante califica como de mayores prestaciones en su género. La conectividad LXI/Ethernet y USB 2.0 facilitan su conexión a PC y a sistemas automáticos de medida, al tiempo que su memoria interna de 1 M permite leer y soportar lápices USB. Una pantalla gráfica de 4,3 pulgadas, información estadística que incluye análisis en el dominio de la modulación, de jitter, desviación de Allan y la representación de histogramas complementan sus características de mayor relieve.

Opción de medida para osciloscopios Yokogawa ■ Yokogawa ha presentado una opción de medida para visualización de formas de onda que se completa con un software de análisis. La opción Xviewer llega a la familia DL850 ScopeCorder para realizar un preanálisis de los datos de las formas de onda mientras se realiza la adquisición de datos. La opción utiliza una herramienta de transferencia de archivos para trasladar los archivos de los datos desde el osciloscopio al PC sin detener la grabación dentro del disco duro. Durante la grabación en el disco duro, el DL850 divide los archivos de medida en pequeños archivos que se transﬁeren automáticamente al PC a través de un enlace Ethernet o USB durante la grabación en tiempo real. Estos archivos pueden analizarse utilizando el software dedicado mientras sigue el proceso de medida. La herramienta permite asimismo mezclar los múltiples archivos en un único archivo, incluso si se han dividido por tiempo o almacenado en diferentes canales o múltiples osciloscopios individuales. NOV 10 | Mundo Electrónico

Medida de parámetros S hasta 40 GHz

Análisis de integridad de señal en redes con SPARQ de LeCroy ■ La serie de analizadores de red de integridad de señal SPARQ realiza medidas de parámetros S de hasta 40 GHz en hasta 4 puertos mediante la simple pulsación de una tecla y permitiendo la reducción en el coste de la medida en comparación con los analizadores de red vectoriales tradicionales. El SPARQ es un instrumento en el dominio del tiempo que utiliza tecnología TDR/T con diferentes innovaciones propietarias del propio fabricante para la rápida adquisición tanto de señales en frecuencia como en el dominio del tiempo y permite el registro de parámetros S que se almacena en ﬁcheros que están perfectamente adaptados al software de simulación existente. KIT DE CALIBRACIÓN Los nuevos modelos utilizan un kit de calibración OSLT interno a la unidad que permite la calibración y la medi-

da de forma automática sin necesidad de conexión a los estándares de calibración. El modelo 'E' incluye la calibración interna pero también permite realizar la calibración manual externa utilizando un kit de calibración externo. Los diferentes modelos incluyen todas las herramientas de hardware y software requeridas para asegurar de forma ﬁable y repetitiva las medidas adecuadas en un amplio margen dinámico. Se pueden realizar medidas simples, diferenciales y de parámetros S en modo mezclado (amplitud y fase), así como ver los resultados en el dominio del tiempo. Están disponibles modelos de 40 GHz, cuatro puertos y calibración interna (SPARQ-4004E), 40 GHz, dos puertos y calibración interna (SPARQ4002E) y 40 GHz, dos puertos y calibración manual (SPARQ-4002M).

Eficiencia superior al 42% en una célula solar ■ Cuando se empezó a trabajar con los paneles solares, hace ya alguna década, alcanzar una eficiencia del 10% significaba un reto para unos paneles que con esfuerzo llegaban al 5%. Ahora Spire Semiconductor ha anunciado que ha logrado un concentrador fotovoltaico (CPV) de alta eficiencia dentro de una célula de 0,97 cm² que ha logrado un pico de eficiencia del 42,3% medido por el NREL (National Renewable Energy Laboratory). La historia empieza hace más de año y medio cuando Spire gana un premio de un programa de desarrollo del NREL que incluía una inversión de casi 3 M$ por parte del gobierno estadounidense, junto con otros 745.000

dólares en costes compartidos. Esta inversión ha permitido el desarrollo de una tecnología basada en GaAs que logra superar una eﬁciencia del 42%. Spire es una empresa que está trabajando mucho en este ámbito, prueba de ello es el último contrato con la Agencia de Defensa de Misiles americana (MDA) para el desarrollo de células solares multiunión destinadas a aplicaciones espaciales. Esta misma compañía ha presentado recientemente una línea de montaje para módulos solares capaz de producir 20 MW al año, pero esta compañía ofrece desde módulos fotovoltaicos a líneas de producción de módulos o sistemas de medida para redes solares.

actualidad

Tecnología

Nueva versión del entorno gráﬁco de National Instruments

LabVIEW 2010 mejora en un 20% el tiempo de ejecución y optimiza la integración en FPGA ■ Presentado en el mercado en 1986, LabVIEW simplifica la complejidad de la programación proporcionando a los usuarios capacidades de “arrastrar y soltar”, bloques de funciones gráficas e interconexiones que se asemejan a un diagrama de flujo y que ayudan a desarrollar sistemas avanzados. LabVIEW ofrece una integración con miles de dispositivos de hardware, ofrece cientos de bibliotecas integradas para el análisis avanzado y visualización de datos y además es escalable sobre múltiples sistemas operativos y objetivos como procesadores x86, sistemas operativos en tiempo real (RTOS) y FPGA. LabVIEW 2010, última versión del entorno de programación gráfica para aplicaciones de diseño, prueba, medida y control, ofrece un ahorro de tiempo gracias a nuevas características como las tecnologías de compiladores comerciales que ejecutan el código con un promedio de rapidez superior al un 20% mayor de media y un amplio mercado para la evaluación y compra de conjuntos adicionales de herramientas que permiten una fácil integración de las funciones personalizadas en la plataforma. El software NI LabVIEW 2010 incorpora un compilador mejorado que genera código de máquina optimizado incrementando el tiempo de ejecución de la aplicación. Además, resuelve problemas de soporte con la instalación del software, configuración del hardware basado en Internet y búsqueda de producto al incorporar características basadas Internet la retroalimentación directa del usuario para hacer más fácil su programación. Puede integrar temporización y sin-

NOV 10 | Mundo Electrónico

cronización de control con el lenguaje G. El motor que controla los mecanismos de temporización de LabVIEW ahora puede sincronizarse como IEEE 1588. INTEGRACIÓN EN FPGA Por otro lado, LabVIEW 2010 ofrece un nuevo nodo de integración IP para los usuarios de FPGA que hace posible la integración de cualquier IP de FPGA de terceras partes en aplicaciones de LabVIEW y es compatible con el generador de Xilinx CORE. National Instruments ha realizado también más de una docena de nuevas funciones sugeridas por usuarios expertos a través de LabVIEW Idea Exchange, un foro de comentarios en línea que marca un signiﬁcativo nuevo nivel de colaboración entre el I+D de NI y los clientes. Este desarrollo es fruto de la colaboración con Xilinx de los últimos 10 años. Junto con LabVIEW 2010, National Instruments está introduciendo EL LabVIEW Add-On Developer Program

para proporcionar a miles de socios la oportunidad de ampliar la plataforma e introducir funciones personalizables en LabVIEW. El programa establece un mercado en línea como parte de la actualización de LabVIEW Tools Network para que los desarrolladores ofrezcan sus herramientas tanto aquellas gratuitas y como las de pago, y un lugar amplio para que los usuarios de LabVIEW busquen, descarguen, evalúen y compren los complementos. En estos momentos hay disponibles más de 50 complementos de NI y de terceros desarrolladores, incluidas las bibliotecas de código reutilizable, plantillas, controles y conectores para interfaces de usuarios para otros paquetes de software. Además, los usuarios de LabVIEW pueden utilizar el VI Package Manager de JKI para conectarse directamente a LabVIEW Tools Network desde su escritorio y gestionar las instalaciones y actualizaciones de los complementos. La clave para la productividad proporcionada por LabVIEW es el compilador, el cual simpliﬁca tareas como la asignación de memoria y el manejo de hilos. La jerarquía del compilador ha evolucionado a lo largo de la vida de LabVIEW. Con la última versión, la representación intermedia del ﬂujo de datos del compilador se ha visto optimizada y se ha añadido una infraestructura de compilador de código abierto, LLVM (Low-Level Virtual Machine), al compilador de software para acelerar la ejecución del código. National Instruments ha realizado una medida de prestaciones entre las que se incluyen desde las aplicaciones del cliente en el mundo real hasta las funciones de bajo nivel y ha observado

Aportaciones de los clientes Para el desarrollo de LabVIEW 2010, se ha recurrido al nuevo LabVIEW Idea Exchange (www.ni.com/ideas) para solicitar ideas sobre las características deseadas por los clientes. Además de presentar nuevas ideas, los clientes pueden utilizar el intercambio para colaborar en las sugerencias presentadas por los demás y votar por sus características favoritas. Se implementaron en 2010 LabVIEW catorce de las propuestas más populares de LabVIEW Idea Exchange, incluyendo muchas que mejoraban la documentación y la organización del código. LabVIEW 2010 también utiliza la información de los clientes para ofrecer nuevas funciones que hagan más fácil el comienzo. Por ejemplo, LabVIEW ofrece ahora una nueva herramienta de configuración de hardware que permite a los usuarios acceder y configurar sus dispositivos objetivos de LabVIEW Real-Time de forma remota mediante un navegador web. Otras características incluyen un instalador inteligente que detecta automáticamente el software asociado con un número de serie para una instalación más rápida y un localizador del controlador del instrumento mejorado, que ofrece ejemplos de proyectos previamente compilados para instrumentos específicos. que el nuevo compilador ofrece una mejora con un promedio del 20% en relación a las medidas de referencia. Para los grupos de usuarios más avanzados y grupos de desarrollo, LabVIEW 2010 incluye nuevas características que mejoran los interfaces para la reutilización del código, grupos agrupación de VI y su jerarquía para acelerar los tiempos de construcción y la separación del código fuente del VI de la versión compilada con el fin de ayudar en la gestión del código fuente. Estas capacidades son ideales para grupos grandes de desarrollo, donde el mantenimiento del código entre varios usuarios, las versiones de software y las plataformas informáticas son críticas. MEJORAS EN EL ENTORNO DE DESARROLLO Dentro de las mejoras al entorno de desarrollo de la nueva versión se puede listar: información de la herramienta para VI Snippets; capacidad para mejorar/cambiar productos en el panel conector; nueva constante Booleana BD; radix para cadena de control; número predeterminado de 99 para pasos para deshacer; opción Close all VIs en el menú ‘project file’; nuevo diseño de variables locales; capacidad para ver constante cluster como ícono; mejoras en Instrument Driver Finder; mejoras en la ventana de diálogo de 3D Plot Properties; o mejoras en los servicios web; entre otras. En cuanto a las mejoras en el intercambio y el análisis de datos se pueden destacar: VI de HTTP y HTTPS Client; API Avanzado de TDMS; API de flujos de red; variable de E/ S no escaneada para red inalámbrica de sensores (WSN); servicios web para LabVIEW Datalogging and Supervisory Control (DSC); mejoras en el API dinámico variable; carga de más de 250 formatos usando VI de almacenamiento; mejoras en la ventana MathScript; estimado del Orden Butterworth Chebyshev, Elíptico, Chebyshev Inverso; la paleta de filtros contiene el Mathematical Morphological Filter VI, la paleta numérica incluye la constante numérica DBL, la Ordinary Differential Equations incluye el DAE Radau 5th Order VI, la Signal Operation incluye el AutoCorrelation Matrix VI o la paleta Waveform Measurements incluye el nuevo espectro de potencia FFT y VI de PSD VI. Mundo Electrónico | NOV 10

actualidad

Tecnología

El IEEE da sus primeros pasos para estandarizar el almacenamiento de energía eléctrica ■ Antes de concluir el año, el IEEE redactará las líneas maestras sobre las que construir un documento acerca del almacenamiento de energía eléctrica a gran escala y en el que tendrá especial relevancia el empleo de sistemas híbridos que utilicen tecnologías múltiples como paso previo a la deﬁnición de estándares sobre las que construir interfaces de redes inteligentes. El nuevo estudio, denominado 2030.2, representa una extensión del trabajo destinado a los sistemas de almacenamiento para las redes de transmisión y de distribución de energía eléctrica. Las líneas maestras prestarán especial atención a las baterías y supercondensadores, así como diodos de rodamiento libre y almacenamiento de aire comprimido.

Basado en arquitectura PowerWise

National Semiconductor anuncia un circuito de comunicaciones con 8 canales de T/R ■ La arquitectura PowerWise de National Semiconductor ha proporcionado una serie de circuitos de comunicaciones que aportan ocho canales de transmisión/recepción y ha sido especialmente diseñado para sistemas de ultrasonidos portátiles de uso en hospitales, clínicas y otras aplicaciones médicas que requieren este tipo de instrumentación a partir de una alimentación basada en baterías. La familia de National proporciona una etapa de entrada analógica, un conmutador de transmisión/recepción, un transmisor de pulsos y un generador de haces conﬁgurable con un elevado nivel de integración

AUMENTO DE LA SENSIBILIDAD El modelo LM96530 contiene ocho conmutadores transmisores/receptores y proporciona un ruido de entrada un 55% superior a otros sistemas (0,5 nV/√Hz) y un 53% menos de resistencia (16 W) que le permite incrementar la sensibilidad del receptor y mejorar la resolución de la imagen. El modelo LM96550, por su parte, contiene ocho pulsadores con circuito recortador que genera una tensión de ±50 V con pulsos bipolares de corrientes que alcanzan picos de 2 A y frecuencias de hasta 20 MHz. La familia se completa con kits de

que permite diseñar equipos de ultrasonidos con un máximo de 128 canales y muy poco peso con una gran calidad de imagen y reducidas dimensiones. El modelo LM96511 AFE integra ocho canales de LNA, DVGA, convertidor de 12 bit y una frecuencia de 40-50 MHz con salida de datos LVDS y ocho demoduladores para CW Doppler. El dispositivo proporciona un bajo nivel de consumo de 110 mW por canal ofreciendo una ganancia canal a canal de ±0,06 dB; al mismo tiempo, el CW Doppler proporciona 161 dB/Hz de margen dinámico, todo ello en un encapsulado de 187 mm².

evaluación y desarrollo que permiten un diseño del sistema preciso y permite reducir el tiempo de comercialización; el fabricante propone asimismo el hardware y software de análisis de adquisición WaveVision 5. Estos nuevos dispositivos se han encapsulado en formato GBA de 376 contactos y con unas dimensiones de 11x17 mm para el modelo LM96511, mientras que el modelo LM96530 se suministra en un formato LLP de 60 patillas y 9x9 mm, el LM96550 está en un formato LLP de 80 contactos que mide 12x12 mm y, ﬁnalmente, el LM96570 en un encapsulado LLP de 32 patillas y 5x5 mm.

INTERFACES INTELIGENTES Puesto en marcha en junio de 2009, el programa 2030 ha resuelto ya más de 200 comentarios en su revisión 3.1 de interfaces de redes inteligentes, al tiempo que ha aceptado la inclusión de aspectos relacionados con la integración de coches eléctricos y la realización de borradores sobre gestión de carga, potencia requerida por el lado de la demanda y de utilización de la energía.

Renesas avanza en la realización de microcontroladores de señal mixta ■ En cuestión de un par de años, Renesas Electronics podría iniciar la comercialización de microcontroladores dotados de circuitos analógicos y digitales como resultado de dos años de trabajo que han demostrado con la tecnología de procesos utilizada actualmente por la empresa para sus microcontroladores y que muestran compatibilidad con bloques de diseño como los bloques de propiedad intelectual (IP) y bibliotecas entre ambas modalidades de proceso. El nuevo concepto de dispositivo mixto se fundamenta en el proyecto interno de la compañía denominado AMP (analog microcontroller promotion). NOV 10 | Mundo Electrónico

actualidad

Tecnología

Memorias de Renesas para comunicaciones por encima de 100 Gbps ■ Renesas ha anunciado nuevos dispositivos de memoria de 1,1 Gb destinados a equipamiento de redes de comunicaciones incluyendo conmutadores y enrutadores destinados al estándar Ethernet 100GbE en adelante. Los nuevos dispositivos de memoria reducen el consumo e incrementan la capacidad de almacenamiento, además de dotar al sistema de mayor velocidad, hasta un 30% más de velocidad de acceso aleatorio. Las nuevas memorias están basadas en la tecnología eDRAM de 40 nm de Renesas que permiten mejorar el ciclo de acceso aleatorio en 13,3 ns para los accesos de lectura y escritura con una frecuencia de trabajo máxima de 800 MHz y un consumo que está por debajo de los 2 W. 800 MHZ DE FRECUENCIA La frecuencia de trabajo ha pasado de 400 a 800 MHz en comparación con las anteriores familias de Renesas y trabajan con un interface de 36 bit de E/S de forma estable, habiéndose reducido la tensión de alimentación para soportar 1,0 V. Los nuevos dispositivos de memoria de red proporcionan gran variedad de funciones que aseguran un modo de funcionamiento ﬁable. El encapsulado de este tipo de dispositivo también ha cambiado para acep-

Instrumentación

Analizador de espectros óptico con resolución de 0,02 nm ■ Con una cobertura comprendida entre 600 y 1700 nm y aplicable tanto a fibras monomodo como multimodo, el Yokogawa AQ6370C realiza el análisis de espectros con una precisión de ±0,01 nm, una resolución de 0,02 nm, un margen dinámico de 78 dB típicos y una velocidad de barrido de 0,2 s/100 nm. Destinado para aplicaciones que abarcan desde el test de producción de sistemas ópticos hasta la verificación de sistemas de transmisión, utiliza pantalla de LCD, teclas de función e interfaces de teclado, GPIB y Ethernet, el equipo, además de ofrecer una sensibilidad de nivel de –85 dBm (de 1000 a 1300 nm), incorpora una función de alisamiento que reduce el ruido en el espectro medido y un modo dinámico que permite obtener una mejora en la dinámica al reducir la influencia de la luz dispersada en situaciones en la que la señal de entrada se caracteriza por la fortaleza óptica de la misma. MONOCROMADOR AVANZADO Su entrada de espacio libre permite medidas en fibras monomodo y multimodo, al tiempo que la pérdida de ba-

ja inserción de fibra multimodo de la que está dotado el analizador, según el fabricante, ayuda a mantener la eficiencia en las medidas. Además, su avanzado monocromador habilita la medida rápida en señales dentro del espectro ofrecido por los láseres de fibra distribuida (DFB-LD), por señales densamente multiplexadas por longitud de onda (DWDM) e incluso las señales de baja potencia procedentes de una fuente de banda ancha. La capacidad de ofrecer hasta 50.001 puntos de muestreo de datos, está dotado de función de zoom y combinar funciones de ratón y teclado. Su memoria interna de 512 MB permite almacenar más de 20.000 trazas y entre las funciones de análisis más relevantes destacan: el cálculo entre trazas, retención de máximo y mínimo, 13 funciones de análisis espectral para las aplicaciones más populares, como análisis de ancho de espectro, análisis de WDM, análisis de filtros y de LED, al tiempo que una función de microprogramación permite combinar y ejecutar automáticamente múltiples análisis para construir sistemas de test automatizados.

A la búsqueda del sustituto de los circuitos CMOS tar 38 patillas con la misma estructura de 11x18,5 mm que se utilizaba en las familias anteriores que les ha permitido mantener la huella del encapsulado en 14x18,5 mm. Los primeros dispositivos de memoria con referencias como µPD48011318, µPD48011336, µPD48011418 y µPD48011436 ya están disponibles en cantidades de muestreo y entrarán en producción en el primer trimestre del año que viene. NOV 10 | Mundo Electrónico

■ El laboratorio de investigación de IBM en Zurich, Inﬁneon Technologies y Globalfoundries se han unido a un grupo de seis universidades europeas y centro de investigación públicos con el objetivo último de reducir en diez veces el consumo de los circuitos electrónicos y obtener semiconductores cuyo consumo en reposo sea cero. Denominado Steep, este proyecto ﬁnanciado parcialmente por la UE, con una duración de tres años y un montante de 5,5 M$, persigue perfeccionar el transistor de efecto de campo de efecto túnel (T-FET) utilizando nanocanales en silicio, silicio-germanio (Si-

Ge) y dispositivos del grupo III-V –fundamentalmente arseniuro de indio- en silicio mediante un proceso que sea compatible con las líneas de fabricación actuales en CMOS que permitan una transición suave de los circuitos CMOS a los T-FET. Trabajos previos en IBM han logrado crecer cristales de arseniuro de indio en silicio, aunque en lugar un cristal semilla tradicional, se había utilizado óxido de máscara, razón por la cual, gran parte del esfuerzo investigador pasa por obtener un método catalítico –o de semilla– para hacer viable el proceso de forma menos artesanal.

Para anchos de banda de 5 kHz a 20 GHz

Analizador vectorial de Anritsu ■ La serie MS202x/3xC VNA de Anritsu se compone de analizadores de red vectoriales que proporcionan un ancho de banda entre 5 kHz y 20 GHz, unos tiempo de barrido rápidos, soporta para guías de onda y funcionalidades avanzadas en el dominio del tiempo por lo que puede utilizarse tanto para el mantenimiento de sistemas con interferencias conducidas como radiadas. Los cuatro modelos de la serie son robustos y se alimentan a la red para proporcionar todos los análisis requeridos para la caracterización de cualquier tipo de red de comunicaciones. Incluyen funciones de analizador escalar, voltímetro vectorial, potenciómetro y analizador de espectro, junto con un software optimizado para las aplicaciones de instalación y mantenimiento de redes, tanto cableadas como inalámbricas. Con sus algoritmos de corrección de error de 12 términos, el analizador

permite asegurar las prestaciones de los parámetros S. Tiene un margen dinámico por encima de 100 dB y funcionalidades en dominio del tiempo avanzadas, todo ello junto a una velocidad de barrido de 525 µs/punto, proporciona una actualización de la vista en tiempo real. Los dos modelos con el margen de frecuencia entre 9 kHz y 20 GHz, pueden detectar desde pequeñas señales a fuentes de interferencias. Gracias a su preampliﬁcador estándar, la sensibilidad típica es de -160 dBm a 1 Hz de ancho de banda de resolución, con un margen dinámico superior a 104 dB a 1 Hz, asimismo, el ruido de fase a 1 GHz es de -100 dBc/Hz a 10 kHz de offset. Con un diseño portátil, el analizador puede situarse cerca del dispositivo bajo test lo que elimina la necesidad de cables de interconexión de altas prestaciones asegurando unas medidas repetitivas.

Transistores analógicos triples de grafeno ■ Investigadores de la Universidad de Rice (EE.UU.) acaban de demostrar que los transistores analógicos de grafeno no sólo pueden actuar como transistores tipo P o N, sino que pueden explotar la característica ambipolar del grafeno en un nuevo modo de multiplicación de frecuencia. El vehículo que permitió llegar a esta conclusión fue el diseño y realización de estos transistores para construir circuitos desplazadores de frecuencia y de fase más sencillos que los convencionales. Los transistores de efecto de campo (FET) son unipolares puesto que sólo utilizan un portador de carga (electrones o huecos) según sean de tipo N o P. Según los investigadores, pueden construirse nuevos circuitos analógicos con capacidad para ampliﬁcar que utilicen ambos tipos de portadores en función de que la señal de entrada esté por encima o por debajo de la tensión de polarización del electrodo de puerta.

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actualidad

Tecnología

Controladores LED de alta precisión de Toshiba ■ Toshiba Electronics ha presentado dos controladores LED que proporcionan corriente de muy alta precisión en una escala entre 1,5 y 90 mA y ofrecen velocidades de transferencia de hasta 25 MHz. Los modelos TC62D748 y TC62D749 ofrecen 16 canales que los hacen aptos para el control de módulos LED y visualizadores LED realizados a partir de cadenas LED con una elevada precisión. Los dos dispositivos se han ajustado para proporcionar salidas de hasta 17 V y trabajar a partir de fuentes de alimentación entre 3,0 y 5,5 V. La precisión de salida de corriente de canal a canal y de circuito a circuito es ±1,5%, proporcionando el doble de precisión que los dispositivos habituales. Con esta precisión se puede realizar un control consistente del brillo en los visualizadores LED multicolor. Estos dispositivos se basan en la tecnología CDMOS de Toshiba que ofrece, entre otras características, una elevada velocidad de operación, un ancho de pulso mínimo (TwOE) de 25 ns y un tiempo de caída típico de 10 ns. El tiempo de subida típico para el primer modelo es de 30 ns, mientras que el TC62D749 ofrece un tiempo de subida de sólo 10 ns. Los datos de control se realizan en serie a la entrada y en paralelo a la salida con interfaces compatibles CMOS permitiendo niveles de tensión de entrada de disparo Schmitt de 3,3 a 5,0 V. Incluye una función de puesta a cero que elimina los datos internos cuando se conecta el dispositivo. Se han encapsulado en un SSOP de 24 patillas.

Las operadoras redeﬁnen sus modelos de negocio

La banda ancha sigue su camino ascendente con FTTH y VDSL ■ Está previsto que el número de abonados a servicios de comunicaciones de banda ancha como FTTH y VDSL triplique la tasa de crecimiento de los abonados de ADSL durante los próximos años a medida que los operadores empiecen a ofrecer mayores y más completos servicios para este tipo de comunicaciones, tal como ha detallado un estudio realizado por la consultora iSuppli.

están estudiando la oferta de diferentes servicios de valor añadido incluyendo HDTV en 3D, grabación de vídeo digital basado ‘en la nube’ (cloud computing), videotelefonía, automatización, etc. Los servicios de ADSL ofrecen una velocidad de descarga de hasta 24 Mbps, frente a esta velocidad, VDSL (dependiendo de la distancia) puede sobrepasar los 100 Mbps y la tecno-

Los abonados a los servicios de banda ancha alcanzarán los 281 millones en el año 2014 lo que representa un crecimiento medio anual de casi un 31% respecto a los 73 millones de abonados existentes en el año 2009. En paralelo, los abonados a los servicios ADSL crecerán con un promedio anual del 8,4% durante el mismo periodo alcanzando los 458 millones ese año partiendo de 305 millones en 2009.

logía FTTH soportaría velocidades superiores que alcanzarán hasta 1 Gbps o más veloces a distancias de decenas de kilómetros. La transición, sin embargo, requiere un tiempo y abre oportunidades de negocio para todos los involucrados. Los 340 millones de bucles ADSL actuales no soportarían el incremento de velocidad y, por tanto, han de cambiarse o rediseñarse. La mejor respuesta sería la realización de bucles de fibra óptica, sin embargo es la solución más costosa y complicada, sobre todo en algunos países. En algunos países como EE.UU., el despliegue de fibra está muy extendido por los operadores de televisión, otra situación es en Europa dado que los diferentes estados miembros han realizado despliegues de telecomunicaciones diferentes. En España en particular, el despliegue de fibra es muy reducido, y las operadoras de telecomunicaciones probablemente apuesten por la siguiente generación de alta velocidad en base a la mejora de los bucles ADSL posiblemente a través de servicios basados en VDSL2.

BANDA ANCHA RESIDENCIAL El mercado residencial con servicios de alto valor añadido es la puerta de entrada para ofrecer los servicios de banda ancha a partir de las infraestructuras de cable y de los operadores inalámbricos. Se espera que la competencia logre reducir los precios de estos servicios un 10% anual a medida que se redeﬁnan los modelos de negocio de las operadoras. Al mismo tiempo se deberán ofrecer nuevos servicios como es el caso de la IPTV. Sin embargo, el negocio de la IPTV pese a ser el único probado hasta ahora, no es el único proyecto puesto que se NOV 10 | Mundo Electrónico

Proyecto Steeper

Objetivo: reducir el consumo de electricidad en Europa ■ La Ecole Polytechnique Federale de Laussanne e IBM encabezan una iniciativa de investigación, en la que participan diferentes entidades de investigación académicas y centros de investigación privados y públicos europeos, destinada a incrementar la eficiencia energética de todo tipo de dispositivos, tanto cuando se encuentran en funcionamiento como en modo ‘dormido’. El proyecto Steeper, que es el nombre de esta nueva iniciativa europea, incluye diferentes compañías privadas entre las que destacan, además de IBM, Infineon Technologies y Global Foundries, a centros de investigación como CEA-LETI y Forschungszentrum Julich, así como varias universidades entre que destacan la Universidad de Bolonia, Universidad de Dortmund, Universidad de Udine y la Universidad de Pisa. INVESTIGACIÓN EN TFET La investigación se entra en los transistores de efecto túnel (TFET, Tunnel Field Effect Transistors) así como en las nanoconexiones semiconductoras que permitirían mejorar la eficiencia de uso de la energía en los dispositivos electrónicos, eliminando por ejemplo, las fugas o derivas de corriente que suponen una energía inútil en todos los dispositivos. Los investigadores creen que pueden lograr una nueva tecnología para cerrar las puertas de los transistores que eliminen las derivas de corriente pero, además, estas puertas podrían funcionar con menos tensión para maximizar la eficiencia. Según la Agencia Internacional de la Energía, los dispositivos electrónicos actuales suponen el 15% del consumo de electricidad de los hogares. En paralelo, la energía consumida por las tecnologías de la información y comunicaciones, así como por la electrónica de consumo se duplicará en 2022 para, en 2030, triplicar los niveles actuales de consumo energético hasta alcanzar 1700 TWh. Además, el consumo de los dispositivos ‘en espera’ se valora en un escalofriante 10% del consumo de la energía que se utiliza en los hogares, cifra que podría suponer 49 TWh en 2020, cifra superior al actual consumo de energía en España. El proyecto Steeper, dentro del 7º Programa Marco de la CE, estudiará las alternativas tecnológicas para reducir la tensión operativa de los dispositivos para bajar de los 0,5 V, que permitiría reducir el consumo en un orden de magnitud. Para lograr estos niveles de tensión se está trabajando con dispositivos TFET de silicio, silicio-germanio y mediante nanoconexiones semiconductoras de tipo III-V. El proyecto tiene una duración inicial de 36 meses y estará vigente hasta junio de 2013.

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OPINIÓN 20

Gary Nevison Responsable del Área de Legislación Farnell

La presidencia belga de la UE acelera los avances de RoHS y RAEE ALTOS FUNCIONARIOS DEL DEPARTMENT OF BUSINESS INNOVATION AND SKILLS, BIS (Departamento de Innovaciones y Prácticas Comerciales) del Reino Unido han realizado una puesta al día a la industria acerca de la posición actual con respecto a las modificaciones de las directivas RoHS (Restricción de Sustancias Peligrosas) y RAEE (Registro de Aparatos Electrónicos y Eléctricos). Con la nueva presidencia de la Unión Europea, ahora en manos de Bélgica, se ha acelerado el ritmo de cambio de las directivas, especialmente de RoHS, y es evidente que se esperan adelantos significativos durante su administración. Se están realizando reuniones entre la Comisión Europea, el Parlamento Europeo y el Consejo de Ministros con el objetivo potencial de llegar a un primer acuerdo. Si todo sale bien y se da la transposición a las leyes nacionales, las modificaciones de RoHS podrían entrar en vigor a principios de 2013. Sin embargo, continúan los debates con respecto a diferentes temas, incluyendo que el ámbito de la directiva sea abierto y abarque todos los equipos eléctricos y electrónicos a menos que en las excepciones se indique lo contrario de forma explícita. Algunos estados miembros se oponen a esto si no se realiza una evaluación de impacto, y si se aprueba un ámbito abierto, considerarían que sería necesario ampliar las exclusiones. Existe también la opinión de que se podría implementar un ámbito abierto cerca de seis años después de que entren en vigor las modificaciones, y que la Comisión deberá realizar una evaluación de impacto durante los primeros cuatro años, aunque éste es un tema muy debatido.

“Se están realizando reuniones entre la Comisión Europea, el Parlamento Europeo y el Consejo de Ministros con el objetivo potencial de llegar a un primer acuerdo. Si todo sale bien y se da la transposición a las leyes nacionales, las modiﬁcaciones de RoHS podrían entrar en vigor a principios de 2013” NOV 10 | Mundo Electrónico

POSIBLE INCORPORACIÓN DE DOS SUSTANCIAS RESTRINGIDAS La incorporación de otras dos sustancias restringidas, la nanoplata y los nanotubos de carbón, al grupo de las otras seis incluidas en el Anexo IV, está aún bajo consideración, y el nuevo Anexo III abarca una lista de 37 sustancias o grupos de sustancias o compuestos que serán analizados prioritariamente pensando en las restricciones. Éstas incluyen las sustancias altamente preocupantes o SVHC actualmente incluidas en la lista de sustancias candidatas de REACH. La Comisión y el Parlamento Europeo también tratan la posible incorporación al ámbito de cables, productos de consumo y accesorios. Asimismo, se está debatiendo la interacción entre RoHS y REACH y las metodologías para añadir nuevas sustancias y lidiar con las excepciones. Pese a los diversos aplazamientos realizados se espera que la votación plenaria relativa a RoHS tenga lugar en octubre, y si bien es posible llegar a un primer acuerdo, por el momento no se puede asegurar nada. Actualmente la categoría 8 (dispositivos médicos) y la categoría 9 (instrumentos de control y monitorización) se aplicarán dos años después de que entren en vigor las modiﬁcaciones RoHS,

“Pese a los diversos aplazamientos realizados se espera que la votación plenaria relativa a RoHS tenga lugar en octubre, y si bien es posible llegar a un primer acuerdo, por el momento no se puede asegurar nada”

“El ámbito (las categorías de productos) migrará a RoHS y es probable que se produzca una reducción en las modiﬁcaciones de RAEE de diez categorías a sólo cinco”

los dispositivos médicos “in vitro”, cuatro años, y los instrumentos de control y monitorización industrial, cinco. No obstante, si se llega a un primer acuerdo, es posible que se modifiquen esas fechas, revirtiéndose a las fechas originales de 2014, 2016 y 2017, como lo propusiera originalmente la Comisión Europea. Por lo que respecta a las modificaciones de la directiva RAEE, fue muy poco el progreso alcanzado durante la presidencia actual y no es muy probable que se llegue un acuerdo inicial. Se han propuesto más de 200 correcciones, y los temas de discusión incluyen una colección de objetivos basados en el porcentaje de RAEE que ya se encuentra en el mercado, el aumento en los objetivos de tratamiento y embargo, las responsabilidades de los productores, la indecisión acerca del ámbito abierto de RAEE, y una clara definición del término "reutilización". El ámbito (las categorías de productos) migrará a RoHS y es probable que se produzca una reducción en las modificaciones de RAEE de diez categorías a sólo cinco. Los registros compartidos por todos los estados miembros reducirían la carga normativa. Las medidas para controlar la exportación ilegal de desechos eléctricos a los países en desarrollo sería un paso positivo hacia adelante. Todavía queda mucho por hacer, pero con la presidencia de Bélgica en la UE, el ritmo de cambio se acelerará, ya que es evidente que quieren marcar la diferencia durante su administración.

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dossier Optoelectrónica

La optoelectrónica abre nuevos campos de negocio En la actualidad, los circuitos opotoelectrónicos están presentes en sectores económicos tan variados como la automoción, la medicina o la telecomunicación. A pesar de todo, en 2010 no se han producido grandes cambios en el mercado. Dentro de su amplia oferta, el LED es el componente con mejores perspectivas de futuro; debido a su capacidad para ofrecer soluciones, se prevé que sus aplicaciones se amplíen en los próximos años. David García Vázquez

i algún sector de la electrónica ha evolucionado y puede hacerlo más en un futuro cercano; ése es el de la optoelectrónica. No en vano, el sector facturó en Europa un total de 54.000 M€ en el año 2008, actualmente cuenta con más de 5.000 compañías y emplea directamente alrededor de 300.000 personas en todo el mundo. Durante la segunda mitad del siglo XX y principios del XXI, el número de aplicaciones de dispositivos como el LED asiste a un rápido crecimiento, razón por la cual el sector prevé mejorar sus perspectivas de negocio a corto plazo y no se ha visto golpeado con tanta dureza por la crisis. Parejo a su desarrollo, durante los últimos años se ha ido creando una serie de asociaciones. El objetivo de muchas de estas iniciativas es la de juntar empresas privadas, universidades y centros tecnológicos con el ﬁn de mejorar la competitividad de las em-

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presas gracias a unos mayores niveles de crecimiento y rentabilidad. Para conseguir este objetivo primordial, se potencian la colaboración conjunta de proyectos de I+D entre empresas y centros proveedores de conocimiento encaminados a identiﬁcar los retos tecnológicos y desarrollar soluciones para optimizar los productos resultantes. En nuestro país, destaca SECPhO (Southern European Cluster in Photonics and Optics), formada entre otras por empresas como Monocrom, Hamamatsu, Indra, Lamp Masa o Sensa Far y la UPC (Universidad Politécnica de Cataluña). ¿SALIENDO DE LA CRISIS? Por lo que respecta al mercado en 2010, las variaciones respecto al ejercicio pasado no han sido signiﬁcativas; lo que se ha perdido por un lado, se ha ganado por otro. Y es que, co-

mo recuerda Carlos García, Director de Marketing de Monolitic, los mercados tradicionales de la optoelectrónica han sufrido gravemente durante estos dos últimos años. Sin embargo, las aplicaciones más novedosas como la señalización e iluminación son las que mejor ha soportado la debacle de los años anteriores, especialmente en proyectos del sector privado. Esta opinión está corroborada por Brian Pater, Director General de Anatronic, para quien los recortes presupuestarios de ayuntamientos y gobiernos centrales de España y Portugal han perjudicado seriamente la consecución de diferentes proyectos de iluminación pública. Sin embargo, aún es pronto para evaluar el impacto de la crisis dentro del sector. Como recuerda el Director de Marketing de Monolitic, al tratarse de un mercado emergente, las aplicaciones de iluminación con LED, aún en

sus fases iniciales, todavía es demasiado pronto para evaluar el grado de incidencia que haya podido tener por la coyuntura económica actual. El problema principal en este ejercicio, sostiene Carlos García, ha sido la reducción de márgenes de beneﬁcios, y en algunos casos la absorción del diferencial debido a la fuerte competencia creada entre los distribuidores y la revalorización del dólar antes del verano. MIRANDO AL FUTURO Desde hace algunos meses se vislumbran signos de recuperación del mercado. Apuntan, incluso, desde Monolitic, que algunos clientes han realizado los pedidos para el todo el año 2011, pero la realidad, recuerdan, es que “el mercado sigue estancado por falta de liquidez”. De esta manera, la inestabilidad será la que marque el futuro del mercado, con lo que esto conlleva para la gestión de las existencias. Sin duda alguna, la mejor opción para el crecimiento del sector de la optoelectrónica es diversiﬁcar su mercado y reducir precios. Desde su implementación en los teléfonos móviles, la tecnología de visualización TFT ha reducido su precio considerablemente, lo que ha llevado a que el uso de estos dispositivo se haya extendido a multitud de aplicaciones industriales en las que antes era imposible integrar esta tecnología debido a su alto coste. Aparte de su uso industrial, recuerda Carlos García, otras de las futuras aplicaciones de las pantallas de pequeño formato serán “los sistemas de información al público y publicidad (Digital Signage), electromedicina, instrumentación y test, entre otros”. Por su parte, los LED cuentan con un amplio margen para su incorporación a nuevos campos de negocio como

la iluminación doméstica y de vehículos, así como aplicaciones multimedia a través de paneles. Las perspectivas de crecimiento de los distribuidores nacionales se mueven en este abanico de posibilidades. No en vano, los fabricantes de LED están mejorando las prestaciones de esta tecnología, a la vez que se va reduciendo el coste de los mismos. Mediante continuas mejoras en su composición, como el recubrimiento de fósforo y el encapsulado, los LED blancos de alto brillo han conseguido rendimientos cercanos a los 100 lm/W. De esta manera, se consiguen rendimientos superiores a los de las lámparas incandescentes o halógenas. No sólo se están consiguiendo una eﬁciencia mejor que los dispositivos utilizados hasta la actualidad, sino que lo hace consumiendo el 20% de energía que éstos necesitan. EL ENTORNO DEL MERCADO Los cambios en la cadena de suministro, la deslocalización, las reestructuraciones de empresas o incluso el cierre de éstas son procesos inherentes a los períodos de crisis, y el sector de la optoelectrónica no ha sido ajeno a estas tendencias. Desde Monolitic señalan que la coyuntura del mercado en los años posteriores ha derivado en una reestructuración de algunas de las empresas fabricantes; hecho que ha provocado una cierta ralentización en la cadena de suministro. Por otra parte, tanto Monolitic y Anatronic explican que la tendencia actual pasa por el alargamiento de plazos de entrega por parte de los fabricantes de componentes. El problema viene derivado por el incremento de la demanda por parte de países que han salido antes de la crisis que nosotros. Concretamente, Carlos García señala que “en cuanto a visualizadores se reﬁere, el alargamiento de los plazos se debe a que hay fabricantes de semiconductores japoneses que están dando 20 semanas para circuitos integrados, y esto afecta a algunos modelos”. Esto ha originado que un gran número de fabricantes de Taiwán y China, grandes potencias productoras de equipos electrónicos, hayan sustituido estos componentes por equivalentes autóctonos.

“Las aplicaciones más novedosas como la señalización e iluminación son las que mejor ha soportado la debacle de los años anteriores, especialmente en proyectos del sector privado”

“La mejor opción para el crecimiento del sector de la optoelectrónica es diversiﬁcar su mercado y reducir precios”

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tendencias

Comunicaciones

Combina diferentes tipos de comunicaciones

Sistema de teleasistencia domiciliaria Se presenta un sistema de teleasistencia domiciliaria caracterizado por combinar diferentes tipos de comunicación, tanto inalámbricas como cableadas (RF, GSM y Ethernet) y basado en microcontroladores (PIC de Microchip), módulos transmisores y receptores de RF (rfPIC12F675K y rfRXD0420), controlador de Ethernet (ENC28J60 de Microchip) y módem GSM (GR47 de Sony Ericsson). El sistema puede ser conﬁgurado por la persona autorizada directamente o bien desde Ethernet a través de una página web y permite conocer en todo momento en que lugar de la casa se encuentra el "paciente", la temperatura ambiente y si se produce alguna caída. A. Hidalgo, S. Casans [scasans@uva.es], A.E. Navarro, D. Ramírez y J. Sánchez Laboratorio de Electrónica Industrial e Instrumentación (LEII). Departamento de Ingeniería Electrónica. Escuela Técnica Superior de Ingeniería (ETSE). Universidad de Valencia.

a Teleasistencia Domiciliaria debe entenderse como un sistema de ayuda dentro y fuera del hogar que cubre las necesidades de aquellas personas que pueden requerir de atención constante o especíﬁca y asistencia rápida en casos de urgencia durante las 24 horas. Los destinatarios de los servicios de Teleasistencia Domiciliaria son, en términos generales, personas que:  Viven solas o pasan gran parte del día sin compañía.  Tienen un aislamiento geográﬁco o desarraigo social.  Sufren los riesgos causados por la edad avanzada.

 Personas con discapacidad.  Personas con enfermedades graves o parcialmente dependientes. En el contexto sociodemográﬁco y sanitario de España el uso de la Teleasistencia Domiciliaria está unido principalmente a tres sectores de la población: las personas mayores, las personas con discapacidad y los pacientes agudos o crónicos [1-4]. Desde un punto de vista funcional y tecnológico se pueden diferenciar en la asistencia domiciliaria dos modalidades de servicios: la Teleasistencia Social y la Teleasistencia Médica. En la Teleasistencia Social la comunicación remota no se emplea para rea-

Figura 1. Diagrama de bloques del kit de teleasistencia domiciliaria diseñado. NOV 10 | Mundo Electrónico

lizar una consulta u obtener un servicio de atención médica directa, sino que tiene un carácter generalmente preventivo o de apoyo al tratamiento. Ésta se realiza generalmente sobre personas con necesidades especíﬁcas, como el colectivo de personas de edad avanzada. A este grupo corresponden los servicios de recordatorio, vídeoconferencia, telealarma y teleseguimiento. Desde un punto de vista técnico, el éxito de los servicios de Teleasistencia Domiciliaria depende fundamentalmente de las comunicaciones disponibles entre el centro de atención y el domicilio, así como de la capacidad

Figura 2. Esquema de las diferentes comunicaciones y módulos que incluye el kit de teleasistencia desarrollado.

de los dispositivos ubicados en éste. Debido a las peculiaridades de los colectivos a los que están destinadas las tecnologías utilizadas y atendiendo a sus necesidades especíﬁcas y limitaciones funcionales relacionadas con el entorno, los requisitos que deben cumplir estas tecnologías son:  Coste asequible de adquisición, instalación y mantenimiento de infraestructuras y dispositivos.  Facilidad y comodidad de uso.  Robustez de los sistemas frente a fallos y facilidad de recuperación ante los mismos.  Flexibilidad y modularidad de los productos y servicios, los cuales deben permitir la incorporación sencilla de cambios, para una rápida y óptima adaptación a las necesidades concretas de cada usuario.  Estandarización de los productos para evitar problemas de interconexión, interoperabilidad y compatibilidad entre dispositivos y aplicaciones. Teniendo en cuenta las características requeridas en un sistema de Teleasistencia Domiciliaria, y tras la experiencia de haber probado uno de los sistemas comerciales con una persona

“Desde un punto de vista técnico, el éxito de los servicios de Teleasistencia Domiciliaria depende fundamentalmente de las comunicaciones disponibles entre el centro de atención y el domicilio, así como de la capacidad de los dispositivos ubicados en éste”

de edad avanzada y capacidades limitadas, se llegó a la conclusión de que su uso no era nada sencillo. Ofrecía muchas opciones y estaba basado en la comunicación GSM pero resultaba demasiado complejo para el paciente. Por ello se ha desarrollado un kit de teleasistencia muy versátil gracias al cual el cuidador tiene la posibilidad de conﬁgurar distintos parámetros

sin la necesidad de estar presente en el mismo sitio que el paciente. Para ello se ha dotado al sistema de teleasistencia de tres tipos de comunicación: dos inalámbricas (RF y GSM) y una cableada (Ethernet). La ﬁgura 1 muestra el diagrama de bloques del sistema de teleasistencia objeto de este artículo. La comunicación GSM permite enlazar la placa base con la del paciente, y ésta última con sus familiares y servicios de urgencia. La comunicación vía TCP/IP permite visualizar a través de la red Internet los datos recogidos de los diversos sensores, así como la posibilidad de envío de mensajes SMS, correos electrónicos además de permitir la conﬁguración de algunos parámetros. También se ha dotado al kit de comunicación por RF, que se encarga de enviar información a la estación base sobre la temperatura de la habitación en la que se encuentra el paciente y avisa en caso de que se produzca alguna caída. A través de una página web se puede visualizar el estado de los sensores (temperatura y caída) y la detección de presencia en las diferentes estancias de la vivienda. Esta información se transmiMundo Electrónico | NOV 10

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te a la estación base utilizando la comunicación por RF. KIT DE TELEASISTENCIA La figura 2 muestra las diferentes comunicaciones de que dispone el kit de teleasistencia así como el modo de comunicación entre los diferentes dispositivos. Las funciones de cada módulo de dicha figuran son: Módulo estación base: Incluye dos microcontroladores (PIC 18LF2685 de Microchip) [5,6], uno de ellos actúa como maestro y otro actúa como subordinado. Con 96 KB de memoria de programa, 3328 bytes de SRAM y 1024 bytes de memoria EEPROM en la memoria de datos, este módulo se encarga de establecer:  Comunicación con el controlador de Ethernet [7], actuando como servidor de Internet el cual está conectado también a una memoria EEPROM externa (25LC1024 de Microchip) donde se almacena la página web de la aplicación en la que se visualizan los datos y se configura el sistema.  Comunicación con el receptor de RF (rfRXD0420 de Microchip) [8,9].  Comunicación con el módem GSM para su configuración, puesta en marcha, envío de SMS, etc. Módulo paciente: Tiene un microcontrolador (que al igual que en el módulo de la Estación Base, es el PIC 18LF2685), el módem GSM, una tarjeta SIM, el transmisor de RF y dos sensores (temperatura y detección de caídas). Las funciones de este módulo son las de establecer:  Comunicación con el módem GSM para su configuración, puesta en marcha, envío de SMS, recepción de llamadas, realización de llamadas de emergencia, etc.  Transmisión de datos vía RF a la estación base. Módulo nodos remotos: Estos módulos incluyen un transmisor de RF conectado a un sensor de presencia. Su función es la de indicar al receptor de RF instalado en el módulo de la estación base, en qué lugar de la vivienda se encuentra el paciente, por lo que el número de nodos remotos ha de coincidir con el número de estancias de la casa. La decisión de dotar al sistema de comunicación GSM hace posible que el kit de teleasistencia no quede restringido a un uso domiciliario, sino que también sea válido su uso en el exterior de la casa. Con ello, en caso de que los parámetros medidos se saliesen del margen de seguridad programado, la información de los sensores NOV 10 | Mundo Electrónico

Figura 3. Módulo de la estación base, comunicación RF y Ethernet.

de temperatura, caída y de batería baja se puede enviar vía SMS a la persona encargada de su cuidado. La comunicación a través de Internet hace posible disponer de control remoto, ya que permite la configuración y visualización de las diferentes opciones que posee el kit, desde cualquier lugar del mundo en tiempo real a través de una página web. Por ejemplo, se puede tener al paciente en su domicilio y el cuidador puede encontrarse en su casa o en el trabajo visualizando desde la página web, el estado de los sensores así como la configuración los parámetros que considere oportunos. Tan sólo se dota de autorización a una persona para poder modificar

la conﬁguración del sistema, aunque cualquier familiar o persona puede visualizar dicha información, siempre que sea dada de alta previamente por la persona autorizada. Las comunicaciones, GSM y Ethernet, conﬁeren a kit gran movilidad y aumentar en gran medida sus posibilidades de aplicación. ESTRUCTURA DEL KIT DE TELEASISTENCIA La estructura tiene claramente dos partes: hardware y software. Hardware Estación base: Es la encargada de dotar al sistema de comunicación Ether-

Figura 4. Módulo receptor de comunicación RF (rfRXD0420).

Figura 5. Módulo de la estación base para comunicación GSM.

net, GSM y RF, por lo que se pueden considerar tres bloques diferenciados dentro del mismo módulo uno para cada tipo de comunicación (ﬁgura 3). Comunicación Ethernet: Está basada en un microcontrolador PIC 18LF2685 que se comunica con el controlador de Ethernet de Microchip (ENC28J60)

ción se realiza a 315 MHz. El módulo RF se conecta con el microcontrolador del bloque Ethernet tal como se indica en la ﬁgura 3. Comunicación GSM: Se basa principalmente en tres componentes: microcontrolador PIC 18LF2685, módem GSM y tarjeta SIM (ﬁgura 5). El

“Para la programación de los diferentes microcontroladores se ha decidido utilizar el lenguaje C, debido a las ventajas que ofrece frente al ensamblador: desarrollo de programa modular, más sencillo, más claro y con muchas menos líneas de código” y con una memoria externa de 1024 bytes (25LC1024). Todos ellos están conectados mediante el bus SPI encargado de negociar la comunicación activando o desactivando los Chip Select (CS) del ENC28J60 o de la memoria 25LC1024. El ENC28J60 es un controlador Ethernet diseñado para trabajar como interface de red Ethernet utilizando cualquier controlador equipado con SPI. El dispositivo cumple además con todas las especificaciones IEEE 802.3, que son las propias del estándar Ethernet. Incorpora una serie de esquemas que realizan filtrado de paquetes para limitar la entrada de los mismos. También proporciona un módulo de acceso directo a memoria (DMA) interno que brinda velocidad a la transmisión de los datos y operaciones de verificación de errores IP apoyadas por el hardware. Comunicación RF: El módulo RF se implementa con el chip rfRXD0420 de Microchip (figura 4), que actúa como receptor y forma parte del módulo de Ethernet. La recepción de la informa-

módem se controla en todo momento por el PIC 18LF2685 encargado de enviar por el puerto serie las operaciones a realizar mediante comandos AT. Con la ﬁnalidad de compartir líneas de comunicación serie se ha utilizado el

dispositivo MAX393 de Maxim. Este componente es un interruptor lógico que permite la comunicación serie entre el microcontrolador del bloque Ethernet y el microcontrolador del bloque GSM. Alimentación: La alimentación del módulo base utiliza dos reguladores de tensión, el L7805C-V de ST Microelectronics y el TPS79601 de Texas Instruments. El primero se utiliza para limitar la tensión de entrada al circuito a 5 V, ya que el TPS79601 sólo admite una tensión máxima de 6 V, y proporciona al circuito la tensión de 3,6 V, requerida por el módem GSM GR47. Conector RJ11: Con este componente presente en ambas placas se puede programar el PIC in situ usando el ICD2 de Microchip. Nodos remotos: Los nodos remotos utilizados en el kit incluyen un sensor de presencia, en concreto el Eurosec V40D desarrollado por Risco Group, y el transmisor de RF rfPIC12F675K (ﬁgura 6). Para su alimentación se han utilizado tres pilas de litio de 3,6 V, en concreto las LS14500W, que

Figura 6. Módulo transmisor de comunicación RF (rfPIC12F675K). Mundo Electrónico | NOV 10

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ofrecen una tensión de 10,8 V. El sensor de presencia tiene un alcance de 12 m y su sensor se basa en PIR (Passive Infra Red). Se alimenta a una tensión comprendida entre 9 V y 16 V, por lo que la tensión que ofrecen las tres pilas de Li de 3,6 V es suﬁciente. El módulo del paciente viene a ser una réplica del bloque de comunicación GSM del módulo de la es-

base, y la más importante es la de poder establecer una comunicación verbal con el paciente gracias al módem GSM que incluye, pudiendo llegar la llamada del exterior descolgándose automáticamente o gracias al pulsador que incorpora poder realizar llamadas en dirección pacientecuidador/es. La ﬁgura 7 muestra el módulo paciente, en el que como principales

“Para acceder a la página web de la aplicación es necesario conocer la IP pública de la red a la que está conectada a la estación base, o en caso de estar dentro de la misma red LAN, la aplicación Ethernet Discover de Microchip detecta automáticamente la IP que tiene asignada dentro de la red LAN el módulo estación base”

tación base; es decir, está formado por un microcontrolador, el PIC 18LF2685, el módem GSM GR47 y la tarjeta SIM. El transmisor de RF rfPIC12F675K incorpora su propio microcontrolador. El módulo también incluye dos sensores (temperatura y caída) que permiten conocer si se produce alguna caída y el valor de la temperatura de la estancia en la que se encuentre el paciente. Módulo paciente: tiene como principales funciones enviar información de los sensores vía RF o por mensaje de texto al módulo de la estación

componentes ﬁguran el microcontrolador PIC18LF2685, la tarjeta SIM y los sensores. Sensores: El MAX6608 de Maxim es el sensor de temperatura utilizado para monitorizar la temperatura de la estancia en la que se encuentra el paciente. Este dispositivo tiene una sensibilidad de 10 mV/ºC con un offset de 500 mV a 0ºC, lo que permite la medida de temperaturas negativas. Se alimenta a tensiones comprendidas entre 1,8 V y 3,6 V, por lo que se adapta perfectamente a la tensión del módulo, cuyo valor nomi-

Figura 7. Módulo paciente para comunicación GSM y RF. NOV 10 | Mundo Electrónico

nal es de 3,6 V y está proporcionada por la batería BMC-3. El otro sensor utilizado en este módulo es de shock o detector de caída. El ASLS2 es un interruptor que cierra o abre en función de las fuerzas G de aceleración que lo activen o desactiven, y es un dispositivo que trabaja en modo normalmente abierto, por lo que cuando reciba una aceleración que pase de su margen de activación, que es de 2 a 4,9 G, el sensor cerrará el interruptor para que sea leído por el microcontrolador para activar la alarma de caída. Cargador de batería: Debido a que este módulo tiene un carácter móvil, es decir no está ﬁjo en un emplazamiento concreto, la alimentación del circuito debe ser una batería. En concreto, se ha utilizado la batería del Nokia 3310 cuya referencia es BMC3 y es de NiMH (níquel e hidruro metálico). Esta batería está formada por 3 celdas en serie de 1,2 V cada una, con lo que da una tensión nominal de 3,6 V y una capacidad de 900 mAh, lo cual proporciona unos tiempos de 3 horas y 45 minutos de conversación y 9,5 días en espera, según datos del fabricante. El módulo también incluye un cargador de baterías, modelo MAX712 de Maxim, que permite la carga rápida de baterías desde una fuente 1,5 V por encima del valor nominal de la batería. Puede cargar de 1 a 16 celdas con una tasa de 4C, posee un detector de pendiente de tensión, un temporizador y comparador de ventana térmico que determina el ﬁn de la carga. El MAX712 termina la carga rápida al detectar que la pendiente de tensión se hace cero. Software Para la programación de los diferentes microcontroladores se ha decidido utilizar el lenguaje C, debido a las ventajas que ofrece frente al ensamblador. Dichas ventajas son un desarrollo de programa modular, más sencillo, más claro y con muchas menos líneas de código, lo que permite un gran ahorro de tiempo en la realización del proyecto a la vez que espacio de memoria. Para el desarrollo de los programas se han utilizado dos compiladores, el C-18 integrado en el MPLAB IDE de Microchip y el PIC C Compiler. La razón de utilizar dos compiladores se debe a que el C-18 sólo se puede utilizar con la familia PIC18FXXX y algunos más de mayor capacidad, razón por la cual los programas de los microcontroladores que llevan las tarjetas de trans-

misión de RF (rfPIC12F675K) fuese necesario utilizar el compilador PIC C Compiler. Y el motivo por el cual no se ha utilizado únicamente este compilador ha sido porque la pila TCP/IP que proporciona Microchip, está desarrollada sobre el C-18, por lo que pasar toda la pila a las sentencias propias del PIC C Compiler no hubiese sido operativo. Estación Base: El módulo estación base implementa dos bloques bien diferenciados, uno dedicado a Ethernet y RF y un segundo a GSM. Debido a que el microcontrolador que se encarga del bloque Ethernet necesita de una gran capacidad de memoria para acoger la pila TCP/IP que proporciona Microchip, el elegido es el PIC18LF2685 de la familia 18, con 28 terminales de conexión y 96Kb de memoria de programa. El bloque dedicado a la comunicación Ethernet realiza la función de servidor de Internet, y dota al módulo estación base de una dirección IP para que pueda, a través de un navegador, utilizando el protocolo de comunicación TCP/IP, visualizarse la página web de la aplicación residente en la memoria externa. El componente principal es la página web [10], en la cual se pueden realizar y monitorizar las siguientes funciones:  Mostrar las variables de sensado cada cierto tiempo de refresco.  Configurar la conexión a Internet, adecuando la dirección IP, MAC, puerta de enlace, máscara de red a través de una conexión segura.  Enviar SMS de configuración al móvil del paciente.  Configurar agenda del móvil del paciente.  Enviar correo electrónico. Para acceder a la página web de la aplicación es necesario conocer la IP pública de la red a la que está conectada a la estación base, o en caso de estar dentro de la misma red LAN, existe una aplicación de Microchip, llamada Ethernet Discover que detecta automáticamente la IP que tiene asignada dentro de la red LAN el módulo estación base. Un modo de acceso más sencillo consiste en crear una cuenta en páginas como DynDNS.org, en donde se ofrece de manera gratuita la posibilidad de asociar un nombre a la dirección IP de la estación base, lo que resulta un acceso más sencillo de recordar, gracias al Sistema Dinámico de Nombres de Dominio, para lo cual es necesario configurar

Figura 8. Página web principal.

Figura 9. Página web envío SMS.

Figura 10. Página web de conﬁguración de agenda.

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otro en el que se introduce el mensaje a enviar. En esta página también es posible realizar el envío de distintos comandos de configuración del módem GSM del módulo paciente. En este caso habría que indicar el número de teléfono del módulo paciente y en el cuadro dedicado al mensaje, habría que introducir el comando AT de configuración. La página incluye algunos ejemplos de ayuda, pero es necesario tener conocimientos sobre dichos comandos para no producir un error en el módulo paciente. El siguiente enlace de la serie es el de configuración de Agenda (figura 10). Al acceder a esta página se presentan dos desplegables en los que se ha de escoger el número de teléfono y la posición que éste ocupará en la agenda del módem GSM del módulo paciente. La finalidad de esta página es la de poder variar la agenda del módulo paciente, en caso de que el cuidador principal no pueda estar atendiéndolo en un momento

Figura 11. Página web envío e-mail.

“El último enlace es el que permite realizar una conexión segura, en la que sólo se tiene acceso mediante usuario y contraseña, que permite abrir la página de conﬁguración de la conexión a Ethernet” Figura 12. Página web de conﬁguración conexión Ethernet.

el router para que dicha función se encuentre activa. La página web principal de la aplicación (ﬁgura 8) muestra el valor de los sensores de temperatura y caída procedentes del módulo paciente vía RF, la hora actual del sistema gracias a la conexión con un servidor de tiempo SNTP y un plano de situación de la casa del paciente en donde se indica, mediante un círculo verde en qué lugar de la casa se encuentra el paciente, o un círculo rojo en caso de no detectar presencia. Esta información procede de los nodos remotos cuya información se envía por RF al módulo estación base. La actualiNOV 10 | Mundo Electrónico

zación de la página se produce cada cierto tiempo de refresco de manera automática, gracias al desarrollo de la página web con variables dinámicas que permiten tal función. A la izquierda de la página se puede acceder a una serie de enlaces que llevan a las diversas páginas que forman la aplicación y que se detallan a continuación. El enlace que sigue a la opción de inicio corresponde al envío de SMS, esta página (ﬁgura 9) permite el envío de SMS a cualquier destino, para ello cuenta con dos cuadros de texto a rellenar por el usuario. Uno donde se indica el número de teléfono y

dado, y así poder variar el número de teléfono al que el módulo paciente llamará en primer lugar. El envío se realiza por SMS desde la estación base hasta el módem GSM del módulo paciente, el cual interpretará el comando AT introducido en el SMS y lo ejecutará, lo cual implica una variación del orden de la agenda. La siguiente página de la aplicación es la que permite realizar el envío de correos electrónicos, a la que se accede pulsando el enlace de enviar email. En esta página (ﬁgura 11) hay que rellenar una serie de datos como el servidor de correo SMTP y la dirección de correo de destino. En caso de que el servidor de correo requiera de usuario y contraseña habría que rellenar los campos destinados a tal

Figura 13. Módulo de la estación base.

fin. Por último aparece el cuadro de texto para escribir el mensaje a enviar. En los correos enviados se adjunta un fichero CSV (valores separados por comas) exportable a Excel, en el que se muestran los valores de los sensores de presencia, temperatura y caída en el momento del envío. El último enlace es el que permite realizar una conexión segura, en la que sólo se tiene acceso mediante usuario y contraseña, que permite abrir la página de configuración de la conexión a Ethernet (figura 12). Es posible modificar algunos parámetros como el nombre del servidor, la dirección MAC, o los propios de la conexión, como la dirección IP, la puerta de enlace, la máscara de red o los DNS, o bien activar la conexión por DHCP para que sea la propia red la que fije dichos parámetros automáticamente. En el caso de una configuración incorrecta, se puede volver a los valores por defecto programados en el microcontrolador pulsando los botones de Reset 1 y RB5 de la botonera del módulo estación base (figura 13). CONCLUSIONES Se ha desarrollado un kit de teleasistencia domiciliaria que incluye diferentes tipos de comunicación, tanto entre los diferentes módulos del kit como entre el paciente y su cuidador. El uso del sistema es sencillo tanto en su uso práctico por el paciente como en la interfaz gráfi-

ca. Éste es precisamente uno de los mayores inconvenientes que se encuentran en los sistemas comerciales. Ofrecen muchas posibilidades pero éstas quedan muy reducidas e incluso dejan de tener sentido cuando deben ser utilizadas por personas de edad avanzada. El módulo de la estación base se ha desarrollado pensando en la modularidad de tal modo que en la práctica el usuario ﬁnal puede decidir qué

tipo de aplicación necesita. Con modificaciones mínimas o incluso sin modificación alguna se puede disponer de un sistema que disponga únicamente de un tipo de comunicación o bien la combinación de dos de ellas. Debe tenerse en cuenta que cada persona supone un caso particular y por tanto para que un sistema de teleasistencia domiciliaria sea realmente aprovechado en todas sus facetas debe de ser pensado o adaptado a cada persona o colectivo. En este caso, se ha desarrollado un sistema de teleasistencia adaptado a una persona que ni tan siquiera sea capaz de encender la calefacción ni entender el funcionamiento de un dispositivo. Su única función es la de pulsar un botón para llamar a un familiar, las posibles llamadas a servicios de urgencias debe hacerlo el cuidador puesto que es a quien se le envían las alarmas vía GSM de forma inmediata tras ser detectadas. También es posible hacer llamadas a servicios de urgencias de modo automático en caso de detectarse alguna anomalía. AGRADECIMIENTOS Este trabajo ha sido posible gracias al soporte financiero de los proyectos ENE2008-06588-C04-04 el Ministerio de Ciencia e Innovación de España y del Fondo Social Europeo para el Desarrollo Regional y ACOMP/2010/231 de la Generalitat Valenciana. ●

REFERENCIAS [1] Miguel A. Valero, José A. Sánchez, Ana Belén Bermejo. "Servicios y Tecnologías de teleasistencia: tendencias y retos en el hogar digital". Colección VT. ISBN-13: 978-84-611-7232-0. [2] Jesús Otero, Andrés Gómez. "Integración de dispositivos biomédicos en sistemas de teleasistencia". Informe Técnico CESGA Centro de Supercomputación de Galicia. 2007. [3] Miguel Roser Ballester. "Tecnologías de Hogar Digital para la asistencia SocioSanitaria". Presentación del curso Las tecnologías de la información y de las comunicaciones en el ámbito de la atención socio-sanitaria. Centro Mediterráneo de la Universidad de Granada, Julio 2007. [4] Muñoz Rodríguez, David. "Sistemas Inalámbricos de Comunicación Personal". Ed: Marcombo, 2002. ISBN: 9788426713186. [5] Angulo Martínez Ignacio; Romero Yesa Susana; Angulo Usategui José María. "Microcontroladores PIC. Diseño práctico de aplicaciones. 2ª Parte: PIC16F87X, PIC18FXXXX". Ed: McGraw-Hill. ISBN: 8448146271. [6] www.microchip.com PICDEM.net User's Guide de Microchip. [7] Douglas Comer, David L. Stevens. "Interconectividad de redes con TCP/IP". Ed: Prentice Hall. ISBN: 9702600006. [8] www.microchip.com PicKit User's Guide de Microchip. [9] Pekka Eskelinen. "Introduction to RF Equipment and System Design". Ed: Artech House. ISBN 1-58053-665-4. [10] Rodríguez de la Fuente, S.; Pérez Costoya y otros: "Programación de aplicaciones Web". ISBN: 84-9732-181-2. Ed. Thomson, 2003.

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Electrónica de potencia

Baterías de Li-Ión

Incremento energético por equilibrado de celdas activo Las baterías de iones de litio (Li-Ión) han ganado mucha popularidad últimamente debido al notable aumento del mercado de productos portátiles alimentados por baterías. La superioridad de las celdas de Li-Ión reside en su alta densidad gravimétrica y volumétrica de energía, la baja tasa de autodescarga y la ausencia de efecto memoria. En este artículo se analizan los efectos de las diferencias de temperatura, impedancia y capacidad y estudia la forma de solucionar los problemas típicos a la hora de diseñar una batería. Simon Wen y Matthew Borne Texas Instruments

Figura 1. Efectos del desequilibrio de celdas en la capacidad utilizable.

l mundo de la electrónica de consumo recurre mayoritariamente a estas baterías como fuente de energía portátil. Los teléfonos móviles y los ordenadores portátiles son los principales usuarios de baterías de Li-Ión año tras año. A medida que evolucionan las celdas de Li-Ión y las diversas composiciones químicas que éstas utilizan, otros equipos y dispositivos pueden aprovechar las ventajas de estas celdas. Ahora las herramientas eléctricas, los vehículos eléctricos, las herramientas industriales y el instrumental médico también pueden utilizar las baterías de Li-Ión como fuente de energía. Las aplicaciones de consumo pueden utilizar una única celda de Li-Ión (teléfonos móviles) o una conﬁguración de dos grupos en paralelo formados por tres celdas en serie (ordenadores portátiles). Sin embargo, para los nuevos equipos se requieren baterías

“La ﬁnalidad de una batería es almacenar y proporcionar energía a un dispositivo. El objetivo es guardar y extraer del paquete tanta energía como sea posible. Uno de los principales factores que impiden obtener el resultado deseado es el desequilibro de las celdas”

Corte del paquete por sobretensión Tiempo máximo de funcionamiento Corte del paquete por subtensión Capacidad no utilizada

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más potentes, más resistentes y de mayor capacidad. Para elevar la tensión se añaden celdas en serie y para aumentar la capacidad se añaden celdas en paralelo. De esta manera, los paquetes de baterías crecen desde las seis celdas utilizadas en los ordenadores portátiles a los varios cientos de las unidades utilizadas en automoción. Estos requisitos presentan nuevos obstáculos a los diseñadores de baterías, ya que los inconvenientes de las celdas de Li-Ión se multiplican. Las grandes baterías requieren una elaborada gestión para lograr un diseño de calidad. Hay que tener en cuenta las mediciones reales de temperatura, tensión y corriente. A medida que aumenta el tamaño de los paquetes de celdas de Li-Ión, la gestión del calor, la ﬁabilidad del paquete, el ciclo de vida y el equilibrado de celdas requieren más atención. En realidad, a medida que aumenta el número de

SOLUCIÓN: TECNOLOGÍAS DE EQUILIBRADO DE CELDAS Debido a los efectos sobre la entrega de energía y a los peligros asociados a la sobrecarga de las baterías de Li-Ión en aplicaciones con celdas conectadas en serie, resulta necesario recurrir a técnicas de equilibrado de celdas. Existen dos tipos de equilibrado de celdas: pasivo y activo.

Variación entre celdas>10°

Perfil de temperaturas a lo largo de la sección

Figura 2. Imagen de infrarrojo lejano de los incrementos térmicos en el paquete de baterías de un ordenador portátil.

celdas necesarias en un paquete, las diferencias de temperatura, de capacidad y de impedancia en serie entre celdas se convierten en factores de gran importancia. PROBLEMA: LAS CONDICIONES DE LAS CELDAS NO SON IDÉNTICAS La finalidad de una batería es almacenar y proporcionar energía a un dispositivo. El objetivo es guardar y extraer del paquete tanta energía como sea posible. Uno de los principales factores que impiden obtener el resultado deseado es el desequilibro de las celdas. Vamos a estudiar cómo repercute este factor en la entrega de energía al dispositivo. En los paquetes de baterías de Li-Ión, los valores de tensión máxima y mínima que puede alcanzar cada celda de una serie están preestablecidos. Esta medida de seguridad está gestionada por un circuito integrado contenido en el paquete de baterías. Veamos la figura 1a: el paquete de baterías podrá cargarse y descargarse mientras las celdas se mantengan entre los valores de corte por sobretensión y subtensión. Si una de las celdas alcanza uno de los valores de corte, todo el paquete se desconectará (subtensión), lo que bloqueará la carga contenida en las demás celdas que podría entregarse al dispositivo (figura 1b), o bien no se permitirá que el cargador almacene en el paquete toda la energía que podría contener (figura 1c) (sobretensión). El desequilibrio de celdas puede deberse a muchas causas:

- Estrés térmico no uniforme. - Diferencias de impedancia. - Mal emparejamiento de la capacidad de las celdas. - Variaciones de los componentes químicos. Algunas de estas causas se pueden minimizar mediante una adecuada selección de celdas y un correcto diseño del paquete. Pero a pesar de todos los esfuerzos destinados al diseño previo, el principal causante del desequilibrio de celdas es el estrés térmico no uniforme. La diferencia de temperatura entre celdas provoca cambios en la diferencia de impedancia y en las reacciones químicas. Cuanto más tiempo se vean sometidas las celdas a la diferencia de temperaturas, más aumentará ésta (ﬁgura 2). Aquí tenemos una imagen de infrarrojo lejano de un portátil que muestra hasta dónde puede llegar la diferencia de temperaturas incluso en una aplicación de electrónica de consumo. Por cada 10ºC de aumento de la temperatura, la tasa de autodescarga de una celda de Li-Ión se duplica. Una de las características de las baterías de Li-Ión es que su resistencia interna depende fuertemente de la temperatura. Las celdas con temperaturas más bajas muestran una mayor impedancia y, por lo tanto, la caída óhmica durante la carga y la descarga es mayor. Esta resistencia aumenta también con la exposición continuada a temperaturas elevadas y a estados de carga alta, así como con los ciclos de carga.

Equilibrado de celdas pasivo El método de equilibrado de celdas pasivo, llamado también equilibrado por «purga resistiva», utiliza una ruta directa de descarga de la celda que proporciona a las celdas de mayor tensión una derivación de corriente hasta que la tensión en todas las celdas es la misma. Muchos dispositivos ofrecen equilibrado de celdas junto con otras funciones de gestión de baterías. Los protectores de paquetes de baterías de Li-Ión como el bq77PL900 están destinados a las herramientas sin cable, a las bicicletas y ciclomotores con asistencia eléctrica, a las fuentes de alimentación ininterrumpida y a los equipos médicos. Su circuitería actúa principalmente como un sistema autónomo de protección de baterías que utilizan series de entre cinco y diez celdas. Además de las muchas funciones de gestión de baterías controladas a través del puerto I2C, las tensiones de celda se comparan con umbrales programables para determinar si es necesario el equilibrado de celdas. Si una celda alcanza el umbral, se detiene la carga y se activa una derivación interna. Cuando las celdas con tensión alta quedan dentro del límite de recuperación, se detiene el equilibrado de celdas y la carga continúa. Los algoritmos de equilibrado de celdas que utilizan únicamente la divergencia de tensiones como norma de equilibrado tienen el inconveniente de equilibrar en exceso o en defecto debido al desequilibrio de impedancias (ﬁguras 3 y 4). El problema se debe a que la impedancia de la celda contribuye también a la divergencia de tensiones (VDif_Inicio y VDif_Fin) durante la carga. El simple equilibrado de cargas basado en tensión no distingue entre un desequilibrio de carga y un desequilibrio de impedancia, por lo que este método no puede garantizar que, a plena carga, todas las celdas se encuentren al 100% de capacidad. Una solución consiste en utilizar un indicador de carga, como el bq2084, con equilibrado optimizado basado Mundo Electrónico | NOV 10

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Figura 3. Equilibrado pasivo por purga basado en tensión.

Intervalo de umbrales de detección de sobretensión (OV) Paso del programa de histéresis de detección de OV

Capacidad no equilibrada

Figura 4. Es posible que el equilibrado simple basado en tensión no equilibre eﬁcazmente la capacidad.

Tensión y corriente de la celda

Tensión equilibrada

Equilibrado desactivado

Equilibrado activado

Corriente

Tiempo

en tensión. Dado que las diferencias de impedancia entre celdas pueden confundir al algoritmo, el equilibrado solamente se produce al final del ciclo de carga. De esta manera se minimiza el efecto de las diferencias de impedancia, ya que la caída IRBAT se reduce cuando la corriente de carga se acerca al umbral de finalización. Además, el integrado se basa en la tensión de todas las celdas para tomar la decisión de realizar el equilibrado, lo que da lugar a una implementación más eficaz. A pesar de las mejoras, la necesidad de basarse únicamente en las tensiones limita el equilibrado a las regiones de alto estado de carga y solamente a la fase de carga. Otro ejemplo es la familia de indicadores de carga bq20zxx, que utiliza la estrategia de equilibrado Impedance Track. En lugar de intentar minimizar los efectos de la divergencia de tenNOV 10 | Mundo Electrónico

siones, este indicador calcula la carga necesaria (QNEED) para alcanzar el estado de carga total de cada celda (ﬁgura 5). El algoritmo de equilibrado activa los FET de equilibrado de las celdas durante la carga para proporcionar la QNEED requerida. Para este tipo de indicador de carga resulta sencillo ejecutar este plan de equilibrado basado en la QNEED, ya que la función de medición de carga aporta la capacidad total y el estado de carga (SOC). Dado que el equilibrado de celdas no distorsiona las diferencias de impedancia de celdas, puede funcionar durante la carga o la descarga de la batería e incluso en los estados de inactividad, y lo que es más importante: puede proporcionar una óptima precisión en el equilibrado. Dado que el equilibrado de celdas pasivo con una solución de FET integrados ofrece limitadas posibilidades

de actuación, la tasa de divergencia o desequilibrio de celdas puede sobrepasar al proceso de equilibrado. Asimismo, dada la baja corriente de derivación, es posible que se requieran varios ciclos para corregir un desequilibrio normal. El diseño de circuitos de derivación externos con componentes existentes permite reforzar el equilibrado de celdas (figuras 6 y 7). En la figura 6, El MOSFET de equilibrado interno se activa por primera vez cuando se toma la decisión de equilibrar una determinada celda. Esto crea una ruta de baja corriente a través de las resistencias de filtro externas conectadas a los terminales de las celdas (Celda 1 y Celda 2) y las patillas del integrado. Cuando la tensión entre puerta y fuente del FET interno se estabiliza en bornes de la resistencia, el MOSFET externo se activa. El inconveniente estriba en que no es posible equilibrar las celdas adyacentes de manera rápida y simultánea. Por ejemplo, si los FET internos adyacentes están encendidos, no se puede activar Q2 porque no hay corriente circulando por R2. La figura 7 muestra el ejemplo más reciente de equilibrado de celdas pasivo, una solución de indicación de carga de bajo coste con un solo circuito integrado. A diferencia de la solución de indicación de carga previamente mencionada, este integrado no dispone de equilibrado de celdas interno, aunque requiere un circuito de derivación externo similar para realizar el equilibrado. Sin embargo, dado que el circuito de activación del equilibrado es un drenador abierto en el interior del integrado, es posible equilibrar varias celdas simultáneamente, incluso celdas adyacentes. Este circuito de equilibrado utiliza un algoritmo basado en tensión mejorado, al igual que el circuito mostrado en la figura 6. Sin embargo, los FET externos de la figura 7 proporcionan un equilibrado de celdas más eficaz. Equilibrado de celdas activo El equilibrado de celdas pasivo no es el método ideal en la fase de descarga, ya que el 100% de la energía excedente de las celdas de más energía se disipa en forma de calor. El equilibrado activo, que utiliza el transporte de carga capacitivo o inductivo para transferir la carga entre las celdas de la batería, es mucho más eficaz. El motivo es que la energía se transfiere allí donde es necesaria, en lugar de dejar que se pierda. El inconveniente es que se requieren más componentes y el coste aumenta.

Tensión de celda (V)

Celda 2 (2% de aumento)

Celda 0 (normal)

Celda 1 (2% de descenso)

Número de ciclos Figura 5. Equilibrado de celdas basado en la QNEED.

+ DEL PAQUETE

Celda 2

Celda 1

Figura 6. Equilibrado de celdas pasivo con FET externos.

La tecnología de equilibrado de celdas patentada bq78PL114 PowerPump, que utiliza la transferencia de carga inductiva, es la implementación más reciente del equilibrado de celdas activo. En este caso se utiliza un par de MOSFET (canal N y P) y un inductor de potencia para completar un circuito de transferencia de carga entre dos celdas adyacentes.

El diseñador del paquete de baterías establece los umbrales de desequilibrio entre las series de celdas. PowerPump se activa cuando el circuito integrado detecta un desequilibrio superior al umbral. La ﬁgura 8 muestra un circuito reductor-elevador simpliﬁcado con dos MOSFET (Q1 y Q2) y un inductor de potencia. La celda superior (V3) necesita transferir energía a

la celda inferior (V1). La señal P3S, de aproximadamente 200 kHz y un ciclo de trabajo del 30%, pone en marcha la transferencia y la energía llega al inductor a través de Q1. Cuando se restablece la señal P3S, Q1 se desactiva y la energía del inductor se encuentra al nivel máximo. Dado que la corriente del inductor debe continuar circulando, el diodo de sustrato de Q2 está polarizado en directa, lo que completa la transferencia de carga a la celda a V2. Obsérvese que la energía almacenada en el inductor sufre únicamente una pequeña pérdida debida a la pequeña resistencia en serie. Dado que las series de celdas pueden ser de diversas longitudes y capacidades, hay que tener en cuenta algunas limitaciones a la hora de mover la carga. Uno de los puntos a considerar es la distancia a la que se puede transportar la carga hasta que se deje de lograr una mejora de la entrega de energía. En otras palabras, cuánto se puede mover la carga antes de que la ineficacia del convertidor supere las ventajas de las celdas equilibradas. Aplicando una eficacia estimada del 85% en nuestra prueba, la tecnología PowerPump no llega a transportar la energía a seis celdas de distancia. Sin embargo, es importante que se entienda que, independientemente de la eficacia, para alcanzar un equilibrio completo hay que alcanzar primero un «equilibrio regional». Además de sus evidentes ventajas, el atractivo de la tecnología PowerPump radica en que permite el equilibrado independientemente de la tensión de las celdas individuales. Esto significa que si se decide realizar una transferencia de carga entre dos celdas, se podrá llevar a cabo en cualquier estado operativo de la batería, ya sea carga, descarga o reposo. La transferencia se llevará a cabo incluso si la celda suministradora de carga tiene una tensión más baja (debido por ejemplo a una resistencia de celda menor durante la carga o la descarga) que la celda receptora. En comparación con el equilibrado por purga resistiva, la pérdida de energía en forma de calor es pequeña. Hay tres algoritmos de equilibrado disponibles: - Bombeo por tensión de terminal (TV) - Bombeo por tensión en circuito abierto (OCV) - Bombeo por estado de carga (SOC) o equilibrado predictivo El bombeo por TV es igual al equiliMundo Electrónico | NOV 10

tendencias

Electrónica de potencia

Corriente elevada en derivación

FET externos

Celda 1

Celda 2

Celda 3

Figura 7. Nueva topología de equilibrado de celdas pasivo con FET externos.

Corriente

Figura 8. Equilibrado de celdas mediante la tecnología PowerPump. NOV 10 | Mundo Electrónico

Diodo de sustrato

brado de celdas pasivo basado en tensión que se ha descrito anteriormente. Como se aprecia en la figura 4, el equilibrado por TV durante la carga no logra siempre una capacidad equilibrada hacia el final de la descarga. Esto se debe a la diferencia de impedancias que hemos mencionado anteriormente. El bombeo por OCV compensa las diferencias de impedancia mediante una estimación de la OCV basada en mediciones de la corriente del paquete y la impedancia de las celdas El bombeo por SOC funciona de manera semejante a los dispositivos Impedance Track, determinando el nivel de carga exacto de cada celda y transfiriendo energía entre las mismas de manera que las capacidades se encuentren equilibradas al final de la carga o EOC (figura 9). Al examinar un gráfico de descarga por OCV (figura 10), se aprecia que el equilibrado predictivo logra en cada celda una tensión de offset que da una medida de su capacidad. Una diferencia de capacidad de unas pocas unidades porcentuales ocasiona una gran diferencia en el punto de flexión de la curva de descarga. Si conocemos la capacidad de uno o dos porcentajes, podemos conseguir una aproximación muy exacta al final de la descarga. El final de la carga y el final de la descarga son las áreas en las que nos interesa obtener el máximo equilibrio en las celdas, y el equilibrado predictivo permite alcanzar eficazmente este objetivo. La tecnología PowerPump corrige el desequilibrio de celdas mejor que el equilibrado pasivo convencional, ya que permite controlar una corriente de equilibrado mayor cambiando los valores de los componentes. La corriente de equilibrado eficaz de un ordenador portátil se encuentra generalmente entre 25 y 50 mA, que es entre 12 y 20 veces mayor que la corriente de equilibrado por derivación interna. Gracias a esta ventaja, el equilibrado de celdas activo puede corregir las diferencias de capacidad en un ciclo durante el 95% del tiempo. En baterías de gran capacidad, las ventajas de la tecnología PowerPump son aún más notorias. Hay que tener en cuenta el tiempo durante el que se puede equilibrar una batería con el método pasivo basado en tensión. El único nivel de energía de la batería, el equilibrado positivo se realiza durante la fase de reducción final de un ciclo de carga, de manera que esta función solo está

Menos equilibrado

Tensiones de celda

Temperatura (°C)

Tensión (V)

Capacidad equilibrada en el EOC

Corriente (A)

Temperatura

Corriente

Tiempo (minutos)

Figura 9. La tecnología PowerPump ofrece un equilibrado de celdas rápido y preciso.

Tensión de celda

disponible durante un pequeño porcentaje de toda la vida útil de un gran paquete de baterías. Por esta razón muchos diseñadores de baterías optan por utilizar corrientes de equilibrado de más de un amperio, incluso superiores a diez amperios, lo que crea muchos problemas de calor y aumenta el coste al necesitar FET de mayor potencia. Dado que la tecnología PowerPump ofrece la posibilidad de un equilibrado prácticamente ininterrumpido, estos problemas de diseño se reducen al mínimo. Los componentes externos elegidos determinan la corriente de equilibrado. La corriente pico del inductor queda establecida por la tensión de la celda, la inductancia y la sincronización. La corriente media proveniente de la celda de origen durante el ciclo es igual a 0,5 * (corriente pico) * ciclo de trabajo. En el modo de bombeo normal, el ciclo de trabajo es del 33%. Veamos un ejemplo: utilizando por ejemplo un inductor de 15 µH y con una corriente pico de aproximadamente 460 mA, tenemos una corriente media proveniente de la celda de origen de 75 mA, que además se puede mantener durante un tiempo prolongado. De esta manera se mantiene todo el sistema equilibrado para que, a medida que nos acercamos al ﬁnal de la carga y la descarga, se pueda intercambiar la máxima cantidad de energía. La pregunta que a todos interesa es, ¿cuánta corriente de equilibrado se necesita? Y la respuesta no gusta a nadie: «depende». El primer paso consiste en determinar cómo evolucionará el aumento paulatino esperado del desequilibrio. Si un sistema dotado con un paquete de baterías de 20 Ah alcanza un desequilibrio del 5% tras 1 hora de descarga, será necesario transferir grandes cantidades de energía. Los FET y los inductores del sistema PowerPump deberán dimensionarse correspondientemente. El ﬁrmware más reciente también dispone de una opción SuperPump que permite un ciclo de trabajo más grande para mover energía, ya que durante un periodo normal se anulan algunas mediciones. Como ya se ha mencionado anteriormente, la calidad de las celdas y la gestión del calor son factores cruciales a la hora de determinar el grado de desequilibrio que se alcanzará. Una de las ventajas del equilibrado activo en el ámbito de la seguridad es que se puede realizar un seguimiento del tiempo transcurrido para equilibrar una celda. El bombeo neto de

Figura 10. Cada celda se lleva a una tensión de offset que da una medida de su capacidad.

Cada celda se lleva a una tensión de offset determinada para mantener el mismo SOC Como resultado todas las celdas llegan juntas al corte Tiempo en minutos

una celda se deﬁne como el número de bombeos hacia esa celda menos el número de bombeos desde esa celda. Si el valor neto de una celda es demasiado alto, lo que signiﬁca que recibe demasiada energía de las demás celdas, esto puede indicar que la celda está en mal estado. Este parámetro puede utilizarse como componente de una determinación de SOH, al igual que otros parámetros como la impedancia de la celda y la capacidad a plena carga.

separado, la vida útil y la seguridad general de los paquetes de baterías se han visto mejoradas. El equilibrado de celdas en cada ciclo elimina la infrautilización de celdas que suele ocasionar mayores desequilibrios y un envejecimiento prematuro de la batería. La creciente diversidad de las formulaciones químicas, conﬁguraciones y aplicaciones de las baterías exige un mayor esfuerzo por parte de los diseñadores de paquetes de baterías.

CONCLUSIÓN Las nuevas tecnologías que se centran en la seguridad y el ciclo de vida proporcionan generalmente un avanzado equilibrado de las celdas y una gestión eﬁcaz del calor. Gracias a las nuevas tecnologías de equilibrado de celdas que determinan la necesidad de equilibrado de cada celda por

REFERENCIAS Si desea obtener información más detallada o descargar ﬁchas técnicas y notas de aplicación, visite: www.ti.com/bq2084-ca www.ti.com/bq77pl900-ca www.ti.com/bq76pl102-ca www.ti.com/bq78pl114-ca www.ti.com/bq3060-ca ● Mundo Electrónico | NOV 10

tendencias

Componentes

Ampliﬁcadores de aislamiento miniatura

Medida de corriente y tensión en pequeños aerogeneradores Los amplificadores de aislamiento, al trabajar junto a resistencias de derivación (shunt), proporcionan medidas precisas de la corriente en convertidores de potencia, incluso en presencia de un elevado nivel de ruido de conmutación. Cuando se utilizan con un divisor resistivo, funcionan como sensores precisos de tensión. El controlador necesita la información sobre corriente y tensión para realizar el cálculo y el control eficaz, alcanzando así la eficiencia óptima de conversión en sistemas aerogeneradores de pequeño tamaño. Estos amplificadores de aislamiento miniatura, caracterizados por su elevado rechazo de ruido en modo común, alta tensión de aislamiento, aislamiento de protección integrado y huella muy reducida, aportan una solución ideal para turbinas eólicas de pequeño tamaño. Hong Lei Chen Avago Technologies

l tratarse de uno de los recursos energéticos alternativos más prometedores, la energía eólica sigue creciendo con rapidez, pese a la crisis ﬁnanciera y a la recesión económica, con una tasa media interanual del 22,4% prevista para los cinco próximos años [1]. Grandes parques eólicos se extienden en alta mar sobre aguas profundas, como el Arklow Bank Wind Park de 25 MW, en el Mar de Irlanda, y el Cape Wind,

primer parque eólico en alta mar instalado en América, cuya capacidad es de 420 MW. Pese a la atención que han recibido las grandes turbinas eólicas de alta potencia, para las cuales las previsiones señalan un continuo crecimiento tanto en tamaño como en número de instalaciones, las oportunidades para los fabricantes de inversores de potencia se centran en el mercado de turbinas eólicas de pequeño tamaño

Figura 1. Diagrama de bloques simpliﬁcado para un pequeño aerogenerador. NOV 10 | Mundo Electrónico

(<100 kW). Aunque el mercado de inversores de energía eólica es reducido si se compara con el mercado solar fotovoltaico, está experimentando una serie de desarrollos que merece la pena destacar, como la irrupción de la Energía Solar Integrada en Ediﬁcios (p.ej., el AVX 1000 de 1 kW y el WindCube de 60 kW) así como un mayor desarrollo de Turbinas Eólicas de Eje Vertical (p.ej., UGE 10KW VAWT) [2].

Figura 2. Diagrama de bloques de una pequeña turbina eólica que utiliza un convertidor CA/CC/CA.

MERCADO DE TURBINAS EÓLICAS DE PEQUEÑO TAMAÑO El mercado estadounidense de turbinas eólicas de pequeño tamaño creció un 78% en 2008 con una capacidad añadida de 17,3 MW. Esta cifra contrasta con un crecimiento de la capacidad mundial del 53%, con 38,7 MW correspondientes a nuevas instalaciones en el mismo período. Los fabricantes estadounidenses sumaron el 49% de las ventas globales de pequeñas instalaciones eólicas en 2008, manteniendo de este modo su histórica posición dominante [3]. Para el segmento comercial del mercado estadounidense de turbinas eólicas de pequeño tamaño (21-100 kW), el crecimiento vino principalmente de la mano del aumento de las inversiones privadas, que permitieron un incremento de los volúmenes de fabricación. El segmento residencial (1-10 kW), que es el mayor segmento del mercado, se vio impulsado por las inversiones, la reducción de costes y el aumento del volumen. El creciente precio de la electricidad en el segmento residencial y el conocimiento cada vez mayor de la tecnología por parte de la población también desempeñaron un importante papel en este crecimiento [3]. En Europa existen más de 40 fabricantes consolidados en activo dentro de la industria de sistemas eólicos de pequeño tamaño. Estos fabricantes, que se localizan principalmente en Alemania y España, producen pequeños aerogeneradores con potencias que van desde menos de 1 kW hasta algunos centenares de kilovatios [4].

UN PEQUEÑO SISTEMA EÓLICO Un pequeño sistema eólico (ﬁgura 1) está formado generalmente por una turbina, un generador, un rectiﬁcador CA/CC, un controlador de carga y un módulo de batería recargable, un inversor, cableado y una torre que sostiene todo el sistema. A menudo se exige que el controlador de carga y el módulo de batería cubran las necesidades de los sistemas eólicos no conectados a la red eléctrica en emplazamientos remotos y de difícil acceso. LA EFICIENCIA ES LA CLAVE Debido a la velocidad variable del viento, muchas soluciones eólicas incorporan una tecnología de control

de velocidad variable para maximizar la captación de energía del viento y minimizar las cargas de la unidad motriz en la turbina. En el seno de la industria se han propuesto y estudiado diferentes estrategias de control de velocidad variable, todas ellas con un objetivo común: lograr una óptima eﬁciencia [5, 6]. Además de la sección de control de la velocidad, el inversor desempeña un papel fundamental para permitir los procesos de conversión de potencia en un sistema aerogenerador. En el caso de las turbinas eólicas, que son dispositivos generadores de velocidad variable, un inversor es esencial para que los dispositivos se conecten a la red eléctrica y suministren

Figura 3. Respuesta ganancia-frecuencia del ACPL-C78X. Mundo Electrónico | NOV 10

tendencias

Componentes

a la salida del inversor, y tensiones de enlace CC. Esta necesidad genera oportunidades para los sensores de corriente/tensión cuyos requisitos no pasan tan sólo por una precisión suﬁciente y velocidad de respuesta, sino también un elevado rechazo del ruido en conmutación y un aislamiento seguro, todo ello con un coste competitivo. Figura 4. Encapsulado SSO-8 (izq.), con una huella un 30% más reducida que el encapsulado DIP-8.

una energía que se ajuste a las especificaciones. Los inversores pueden ser componentes discretos o módulos simples (comerciales) o trifásicos (industriales) y están controlados por un DSP para proporcionar una conversión de potencia de alta eficiencia. Los sistemas inversores de altas prestaciones requieren un control preciso de la sincronización entre los dispositivos de potencia así como un aislamiento de seguridad para evitar peligrosos transitorios de conmutación de alta tensión que puedan dañar el controlador y al propio operario. A modo de ejemplo, en el sistema de conversión de potencia de 30 kW presentado en [6] se implementó un sencillo convertidor CA/CC/CA y una estrategia de control modular para un sistema eólico conectado a la red eléctrica. La figura 2 muestra un diagrama de bloques similar del convertidor de potencia. Dado que la tensión y la frecuencia a la salida del generador varían con los cambios de la velocidad del viento, se utiliza un troceador elevador CC/CC para mantener una tensión de enlace CC constante. La corriente CC de entrada se regula con el fin de que siga la referencia de corriente optimizada y predeterminada para el funcionamiento en el punto de máxima potencia del sistema de turbina. Para la conexión a la red eléctrica, las señales PWM controlan los IGBT mediante los controladores de puerta ACPL-332J [7] para entregar corrientes a la red eléctrica regulando la tensión de enlace CC del inversor. Con el fin de alcanzar la eficiencia óptima del sistema, el convertidor ilustrado en la figura 2, así como otros muchos como los presentados en [6, 8], indican que debe realimentarse una importante información sobre corriente y tensión en el DSP para realizar cálculos y para un control eficaz. Esta información puede incluir la corriente del enlace CC, corrientes de fase del generador, corrientes de fase NOV 10 | Mundo Electrónico

AMPLIFICADOR DE AISLAMIENTO PARA MEDIDA DE CORRIENTE Y TENSIÓN Con sus ventajas como una mejor linealidad, bajo coste y flexibilidad de diseño, en sensado de corriente por derivación (shunt) es un método clásico empleado para la medida de corriente pese al inconveniente que representa la pérdida de potencia en la derivación. Gracias a los desarrollos de la tecnología de derivación que han permitido mejorar las prestaciones térmicas y disminuir la resistencia, la pérdida de potencia se puede minimizar mediante la reducción del nivel de señal de la derivación. Los amplificadores de aislamiento miniatura ACPL-C78A/C780/C784, especialmente diseñados para cumplir los exigentes requisitos de los sistemas de conversión de potencia, aceptan una señal de ±200 mV, que es ideal para la conexión directa a aplicaciones de sensado basadas en derivación. Con la elección de una resistencia de derivación apropiada se puede monitorizar cualquier rango de corriente, desde menos de 1 A hasta más de 100 A. La familia ACPL-C78X emplea una avanzada tecnología de convertidor A/ D sigma-delta y una implementación totalmente diferencial para obtener una precisión de la ganancia del 1% (ACPL-C78A), una no linealidad extremadamente baja del 0,004% y un amplio ancho de banda de CC a 100 kHz (figura 3). El ACPL-C78X, que se encuentra disponible en un encapsulado SSO-8 (stretched small outline-8) con distancias de reserva de 8 mm (figura 4), ofrece un robusto aislamiento galvánico con homologaciones de seguridad de 1140 V para la tensión de trabajo según IEC/EN/DIN EN 60747-52, doble protección de 5 kVrms/1 min según UL 1577 y un rechazo en modo común de 15 kV/�s [9]. CONCLUSIÓN Aunque las fuerzas del mercado que impulsan la industria eólica varían entre una y otra región, desde las tarifas de alimentación de la red eléctrica implantadas con éxito en Europa has-

REFERENCIAS [1] “Global Wind 2008 Report,” Global Wind Energy Council. [2] “Inverters for Alternative Energy Resources,” Darnell Group Inc., Third Edition, June 2009. [3] “AWEA Small Wind Turbine Global Market Study, Year Ending 2008”, American Wind Energy Association. [4] Source: www.smallwindindustry. org, by European Wind Energy Association. [5] E. Muljadi, K. Pierce, P. Migliore, “Control Strategy for VariableSpeed, Stall-Regulated Wind Turbines,” June 1998. [6] Seung-Ho Song, Shin-il Kang, Nyeon-kun Hahm, “Implementation and control of grid connected ACDC-AC power converter for variable speed wind energy conversion system,” APEC '03, Eighteenth Annual IEEE, February 2003. [7] “ACPL-332J 2.5 Amp Output Current IGBT Gate Driver Optocoupler with Integrated (VCE) Desaturation Detection, UVLO Fault Status Feedback and Active Miller Clamping, Data Sheet,” Avago Technologies, AV02-0120EN. [8] Hong-Geuk Park, Seok-Ho Jang, Dong-Choon Lee, Heung-Geun Kim, “Low-Cost Converters for Micro Wind Turbine Systems using PMSG,” Power Electronics, 2007. ICPE '07. 7th International Conference, Oct. 2007. [9] “ACPL-C78A, ACPL-C780, ACPLC784 Miniature Isolation Ampliﬁers, Data Sheet,” Avago Technologies, AV02-1436EN.

ta un conjunto de regulaciones, subsidios e incentivos fiscales aplicados en Norteamérica y Asia, está industria está llamada a crecer con rapidez. Si bien resultan llamativos los aerogeneradores de megavatios instalados en aguas profundas, la mayoría de las oportunidades para los inversores de potencia reside en el mercado de las pequeñas turbinas eólicas. Los amplificadores de aislamiento miniatura ACPL-C78X proporcionan las medidas precisas de tensión y corriente que necesitan los típicos diseños de aerogeneradores de pequeño tamaño para lograr la eficiencia óptima. El elevado rechazo de ruido en conmutación y la alta tensión de aislamiento aseguran un funcionamiento fluido del inversor así como la seguridad del controlador y del operario. ●

tendencias

Diseño

Arquitectura escalable

Contadores inteligentes de próxima generación La sustitución de los contadores electromecánicos por contadores digitales ofrece numerosas ventajas. Permite introducir la monitorización de calidad del suministro, precios dinámicos, prepago, lectura remota del contador, control remoto de carga y medidas para contrarrestar posibles manipulaciones. Estas funciones ayudan a la compañía de suministro a proteger o incrementar su facturación o mejorar el servicio proporcionado al cliente. Francesco Sinacori Future Electronics (Italia)

ompañías de suministro de todo el mundo están modernizando rápidamente el equipamiento que mide el consumo, pasando de los tradicionales contadores mecánicos y electromecánicos a nuevos sistemas totalmente digitales. Este cambio está teniendo lugar velozmente: según ABS Energy Research, se van a renovar unos 200 millones de contadores hasta 2014. Una cuestión fundamental para los equipos de ingenieros de diseño que trabajan en estos proyectos consiste en decidir qué conjunto de funciones se exige al hardware y sobre qué versiones diferentes del producto ﬁnal

se ofrecerá soporte a diferentes conjuntos de características. En el nivel más básico, es posible diseñar un contador digital tan sólo con un ASIC o ASSP de bajo coste para la medida de la energía y un visualizador/contador. No obstante, se obtiene una flexibilidad y una capacidad mucho mayores en el diseño con una arquitectura que utiliza una unidad central que controle diversos periféricos. La figura 1 muestra un diagrama de bloques de una plataforma de hardware flexible para un contador electrónico dotado de numerosas funciones:

Figura 1. Arquitectura de un contador digital dotado de numerosas funciones. NOV 10 | Mundo Electrónico

Naturalmente algunas funciones son obligatorias: por ejemplo, la etapa de entrada para la medida es necesaria para que el sistema funcione como contador. Pero una arquitectura basada en un microcontrolador permite que el diseñador incorpore algunos o todos los bloques funcionales necesarios para cada versión del producto. Para el fabricante OEM del contador electrónico, esta arquitectura proporciona la capacidad de realizar diferentes contadores para diferentes usuarios finales añadiendo o eliminando periféricos. Este método minimiza los costes de diseño y fabricación y permite que el fabricante del dispositivo pueda atender toda una variedad de requisitos del cliente. Es evidente que en esta arquitectura la elección del microcontrolador es la decisión más crítica por lo que respecta al diseño. En concreto, el ingeniero de diseño debe valorar si al microcontrolador escogido se le exigirá ofrecer soporte a cada función descrita en la figura 1, tal como se comenta al final de este artículo. ¿Pero qué funciones se necesitan en un contador inteligente, cómo añaden valor y con qué facilidad pueden implementarse? MONITORIZACIÓN DE LA CALIDAD DE SUMINISTRO Una fuente de alimentación ideal sería una que estuviera siempre disponible, siempre dentro de las tolerancias de tensión y frecuencia, y con una forma de onda senoidal pura. Desde luego, esto no se encuentra nunca en la vida real, donde los defectos de una

fuente de alimentación son de cinco tipos: distorsión armónica, desaparición de la señal, subtensión y sobretensión, caídas o picos de señal y transitorios. La extensión y la escala de los problemas de calidad de suministro se ven afectados por los siguientes factores:  la calidad de la tensión suministrada por la compañía  los tipos de cargas en los domicilios de los clientes  la sensibilidad del equipamiento eléctrico a las perturbaciones Una mala calidad de suministro tiene grandes efectos que son tangibles para el usuario final, como averías en ordenadores, parpadeo en pantallas e iluminación, sobrecalentamiento de transformadores con una carga moderada y pérdidas anormales en motores de inducción conectador directamente en línea. Si bien un buen diseño de los productos eléctricos, un equipamiento eficaz de corrección y la cooperación con el suministrador de la energía pueden ayudar a reducir la incidencia de los defectos de la fuente de alimentación, un diagnóstico preciso y oportuno de los problemas de calidad de la señal es absolutamente esencial para que las compañías mantengan una elevada calidad de suministro. La aportación añadida sobre la calidad de suministro que proporcionan los contadores inteligentes en toda la red puede proporcionar una fuente de información rica y detallada para las compañías eléctricas. La ventaja de la arquitectura descrita en la figura 1 es que los valores de tensión y corriente que llegan a la etapa de entrada analógica se introducen en el procesador. En este caso el procesador puede procesar y analizar los datos, calcular la distorsión armónica y guardar un historial de las variaciones de tensión, transitorios y otros sucesos relativos a la calidad de suministro en la memoria del sistema para su posterior extracción por parte de la compañía suministradora. TARIFAS VARIABLES Dado que en general no es posible almacenar grandes cantidades de electricidad durante períodos de baja demanda para su uso cuando la demanda es elevada, el coste de la generación y transmisión de energía variará notablemente a diferentes horas del día. La capacidad de generación a bajo coste (carga base) como una central térmica de combustión de carbón

Figura 2. El lector de tarjetas TDA8029 se conecta a un microcontrolador por medio de un interface serie estándar.

puede necesitar muchas horas para alcanzar su pico de eficiencia desde un arranque en frío. Esto significa que el generador de energía tiene un superávit en horas de baja demanda. Por otro lado, la denominada 'reserva rodante', una capacidad de generación costosa pero flexible (como las turbinas de gas), deben estar disponibles para responder rápidamente a períodos con picos de demanda, que quizá se utilicen tan sólo durante unos pocos minutos al día. Las instalaciones hidroeléctricas, en las que el agua se bombea al embalse situado más arriba cuando no hay picos de demanda y a atraviesa las turbinas cuando se producen los picos, también se pueden utilizar para cubrir los períodos breves de demanda. Si las compañías eléctricas pueden facturar a los clientes diferentes tarifas a diferentes horas del día, animarán a los usuarios a hacer un uso más racional (y más eficiente) de la capacidad de generación de energía del sistema, lo que reduce el volumen de la reserva rodante. Los contadores electrónicos permiten que la compañía suministradora varíe las tarifas con mayor precisión y flexibilidad que un contador electromecánico tradicional. Afortunadamente, el fabricante del contador puede incorporar esta función de tarifa variable de manera sencilla y barata, utilizando para ello una económica circuitería de reloj en tiempo real (real-time clock, RTC) para hacer un seguimiento del consumo en tiempo real. El RTC necesario para una aplicación basada en un contador debe ser muy preciso (<5 ppm). Una buena elección sería el PCF2123 de NXP Semiconductors. Este dispositivo de bajo consumo (sólo 120 nA) permite compensar la dependencia del reloj respecto a la temperatura con la ayuda de un registro programable de frecuencia-offset. Ofrece un interface SPI (Serial Peripheral Interface, SPI) al procesador del sistema.

TARJETA INTELIGENTE PARA PREPAGO La incorporación de servicios de prepago también ofrece una valiosa ventaja de tipo financiero a la compañía suministradora, al reducir el coste del cobro y eliminar el riesgo de crédito. El usuario adquiere una cantidad de energía finita por adelantado y recibe créditos que se pueden cargar en tarjetas inteligentes o magnéticas. En este modelo, el contador - junto con un lector de tarjetas - actúa como una puerta que controla el suministro del servicio. Esta funcionalidad también se puede añadir fácilmente a la arquitectura propuesta (figura 2). Se necesitará un módulo lector de tarjetas, pero esto se realiza de manera sencilla con un CI como el TDA8029 de NXP: un lector de tarjeta inteligente de bajo coste y en un solo chip. El procesador del contador puede controlar el TDA8029 mediante un interface serie estándar. TECNOLOGÍAS DE COMUNICACIÓN Uno de los mayores costes operativos para la compañía suministradora tiene su origen en la lectura manual (en persona) del contador. El proceso requiere un uso intensivo de la mano de obra, está sujeto a errores y resulta incómodo para el usuario. Un contador inteligente que ofrece comunicación bidireccional entre la red y el contador elimina todos estos problemas de un plumazo ya que permite la lectura automatizada del contador e incluso la activación/reactivación remota del servicio. Existen numerosas técnicas para proporcionar un enlace de acceso entre el contador y la red, pero las dos más comunes son: por medio de la red eléctrica y por radio. (El tema de las tecnologías de soporte que se pueden utilizar para transmitir datos entre la compañía suministradora y millones de contadores individuales queda Mundo Electrónico | NOV 10

tendencias

Diseño

Protección frente a manipulaciones y vandalismo El robo de energía es un problema de ámbito mundial que provoca a las compañías suministradoras enormes pérdidas económicas. Para evitarlo, las compañías suministradoras necesitan detectar la manipulación del contador y asegurar una facturación precisa, incluso cuando se ha producido la manipulación. Un contador electrónico puede detectar diversas manipulaciones entre las más habituales. Los contadores utilizan generalmente materiales magnéticos en circuitos de medida de tensión y corriente, por lo que un imán permanente puede saturar los transformadores de corriente o detener el conteo.

fuera del alcance de este artículo). La comunicación a través de la red eléctrica o PLC (power line communication) ofrece una gran ventaja frente a otras tecnologías de comunicación ya que emplea el cableado de cobre existente en el interior de hogares u oficinas, y entre edificios y la red. La utilización de la infraestructura de cableado existente significa que no se necesita un nuevo cableado de comunicaciones. PLC es, por tanto, un medio extremadamente económico para conectar dispositivos en la red eléctrica. Es cierto que las líneas eléctricas son un medio hostil para la transmisión de datos, dado que su principal función es transportar una elevada CA, y por tanto equivalen a una gran antena para señales de alta frecuencia. Pero los transceptores para línea eléctrica actualmente disponibles son muy avanzados, y para los requisitos de baja velocidad de transmisión de datos de los contadores inteligentes trabajan de manera efectiva para largas distancias de transmisión. El nuevo módem para línea eléctrica AMIS49587 de On Semiconductor resultaría apropiado en la arquitectura del sistema examinado a lo largo de este artículo. Gestiona todas las capas de protocolo PLC desde la capa física hasta el controlador de acceso al medio (media access controller, MAC), y se puede conectar a un microcontrolador o procesador por medio de un interface de comunicaciones serie (serial communication interface, SCI). El NCS5650 de la propia compañía es un controlador de línea de 2A optimizado para trabajar con módems PLC. Cuando el PLC no es técnicamente factible, los contadores inteligentes también se pueden conectar mediante sistemas inalámbricos de corto alcance como ZigBee, o por medio de NOV 10 | Mundo Electrónico

Para evitarlo, un contador inteligente puede incorporar sensores magnéticos para detectar la presencia de campos magnéticos anormales, y registrar un evento magnético anormal en la memoria del sistema como una incidencia de manipulación. Otros métodos de manipulación son:  cargas asimétricas (cierre del lazo a tierra para puentear el contador)  desconexión temporal del contador  corriente inversa  vandalismo Todos ellos se pueden detectar fácilmente con un ﬁrmware ejecutado en el controlador del sistema. Al detectar estos ataques, el contador electrónico puede repararlos o sencillamente enviar un aviso a la compañía suministradora.

otras tecnologías como una red de telefonía móvil (GSM). La topología escogida para radio podrá variar: ZigBee, por ejemplo, ofrece soporte a redes de malla (mesh). Está diseñada para bajas velocidades de transmisión de los datos (generalmente de 20-40 kbps) y cortas distancias (<100 m), y emplea un margen de frecuencias que son válidas en cualquier lugar del mundo. Existe una amplia oferta de transceptores para ZigBee por parte de fabricantes como Freescale Semiconductor y Microchip Technology. Cyan también ha desarrollado una gama de pasarelas USB/Ethernet para contadores. Se basan en ZigBee y Wireless M-Bus, y también en CyNet, la red de malla de Cyan, caracterizada por su robustez, autogeneración y autorregeneración. Cy-Net trabaja a 433 MHz, 865 MHz, 868 MHz y 915 MHz, y está indicada para su uso en entornos en los que ZigBee no logra atravesar las paredes adecuadamente. El potencial de las comunicaciones para contadores electrónicos no se limita; no obstante, a activar la lectura remota del contador. En el futuro es de esperar que se exija a los contadores electrónicos ofrecer soporte a la funcionalidad de 'malla inteligente';

“Existen numerosas técnicas para proporcionar un enlace de acceso entre el contador y la red, pero las dos más comunes son: por medio de la red eléctrica y por radio”

por ejemplo, proporcionando la capacidad de que la compañía suministradora gestione la demanda desconectando electrodomésticos individualmente en el interior de la vivienda. En muchos casos, el contador inteligente será la pasarela a estas funciones. Esto significa que hay que poner un especial cuidado al seleccionar el sistema de comunicación para asegurar que haya espacio para ampliar esta funcionalidad. ELECCIÓN DEL MICROCONTROLADOR CORRECTO Una arquitectura basada en microcontrolador, como la sugerida en la figura 1, se adapta bien a esta aplicación de contador electrónico. Un microcontrolador proporciona un excelente soporte a sistemas con múltiples periféricos; existe una amplia oferta de microcontroladores con controladores de visualizador integrados; y un microcontrolador también ofrece una capacidad de proceso adecuada para funciones como el proceso de señales procedentes de la etapa de entrada analógica para la monitorización de la calidad de suministro. Por tanto, desde un punto de vista técnico los microcontroladores se adaptan bien a esta tarea; y desde un punto de vista comercial, ofrecen la ventaja de su amplia disponibilidad mediante múltiples proveedores, así como su bajo precio. ¿Pero qué tipo de microcontrolador se ajusta mejor a esta aplicación? La arquitectura flexible de la figura 1, para que resulte económica, debe contar con el soporte de una plataforma de hardware escalable, de modo que el fabricante OEM del contador electrónico pueda realizar fácilmente múltiples versiones de este producto con diferentes conjuntos de

características para diferentes tipos de clientes. Para lograrlo, una posible solución pasa por escoger un único microcontrolador con la suficiente capacidad de proceso y soporte a periféricos para las versiones más exigentes del producto. Ahora bien, en este caso el microcontrolador estará sobredimensionado para las versiones más básicas del producto. Una solución más económica consiste en optar por una familia de microcontroladores que cubra los diferentes conjuntos de requisitos y que al mismo tiempo mantenga la compatibilidad de los periféricos para todos los dispositivos, facilitando así la reutilización y adaptación de código. Un microcontrolador que ofrezca soporte a todos los bloques de la figura 1 necesita proporcionar interfaces de comunicación como SPI, I2C y SCI, canales de conversión A/D con la resolución adecuada (10 bit como mínimo), un controlador para LCD de 96 segmentos y al menos 256kB de memoria flash. Los microcontroladores LPC13xx ARM Cortex-M3 de NXP (en produc-

“Un diagnóstico preciso y oportuno de los problemas de calidad de la señal es absolutamente esencial para que las compañías mantengan una elevada calidad de suministro” ción masiva desde el cuatro trimestre de 2009) pueden cubrir todos estos requisitos. Tienen patillas compatibles con los dispositivos ARM7 en las familias LPC214x y LPC213x, pero ofrecen mejores prestaciones con un menor consumo y un menor bajo. La familia de microcontroladores Flexis de Freescale es otro buen ejemplo de una plataforma de microcontroladores escalable para múltiples versiones de contador electrónico, dado que facilita la evolución de dispositivos de 8 bit a 32 bit manteniendo al mismo tiempo la compatibilidad de código y patillas. Freescale también cuenta con una potente y

creciente oferta de microcontroladores dirigidos a aplicaciones de contadores, entre ellos los recién presentados MCF51EM256. CONCLUSIÓN Todas las funciones descritas anteriormente -monitorización de la calidad de suministro, tarifas variables, prepago, lectura automatizada del contador, medidas para contrarrestar posibles manipulaciones- proporcionan valiosas soluciones para proteger o incrementar la facturación de las compañías suministradoras y mejorar la calidad de servicio a los usuarios ﬁnales. No obstante, los diferentes suministradores podrían optar por recurrir a diferentes combinaciones de estas funciones. La ventaja de la arquitectura basada en microcontrolador descrita en este artículo es que ofrece al fabricante OEM del contador una plataforma ﬂexible y modular sobre la cual se puede diseñar y fabricar con un mínimo coste una amplia variedad de contadores con precios variables. ●

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

Aplicaciones

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

Ayudando a jugar "Mi hijo Stephen nació con parálisis cerebral y no puede hablar ni caminar, sin embargo puede jugar al béisbol con su hermana en la Wii". Éstas son las palabras de una madre en un foro sobre discapacidad y ocio virtual. Stephan tiene parálisis cerebral desde su nacimiento, y no sólo juega con su hermana sino que incluso la gana alguna vez. Y es que "hacer lo mismo que mis amigos" es el deseo recurrente manifestado por los niños que sufren algún tipo de discapacidad. El esfuerzo que supone la adaptación de los videojuegos se ha demostrado no sólo positivo en el ámbito del ocio, sino también en el de la educación e incluso en la salud; sin embargo, es un problema no plenamente resuelto. Ante este reto se plantean dos soluciones no excluyentes. La primera es adaptar o incluso diseñar los juegos pensando en las necesidades y habilidades de las personas con discapacidad. Un ejemplo es el juego "Correcaminos" presentado por la empresa Red Hill Games (www.redhillgames.com) en la sexta conferencia anual de juegos para la salud celebrada recientemente en Boston. Éste es un juego que requiere de los

usuarios ciertas habilidades motoras para operar un vagón manual de ferrocarril antiguo. Inicialmente pensado para mejorar la movilidad de pacientes de 70 u 80 años se está trabajando en su adaptación para ayudar a mejorar el equilibrio y el andar en niños con parálisis cerebral. "Estos niños a veces tienen problemas físicos, por lo que nosotros hemos considerado esto para hacer juegos en los que sientan que están caminando y en los que lleguen a la meta con éxito", comentó Bob Hone, director de creatividad de la empresa. UN DESARROLLO INCIPIENTE Aunque con un crecimiento importante en los últimos años, el desarrollo de este tipo de software pensado para personas con algún tipo de discapacidad es aún incipiente. Ante esto, la segunda solución es lograr que estos usuarios puedan utilizar programas y juegos estándares a partir del diseño de nuevas interfaces hombre-máquina que permita un control cómodo y rápido. La optimización de los sistemas sensores de detección de movimientos es fundamental en estas interfaces. Comercialmente se pueden encontrar más de una solución.

Entre ellas destacan la adaptación de los joysticks comerciales, el control con los movimientos de los ojos o el control directo mediante una interfaz cerebromáquina. La adaptación de los controladores o joysticks comerciales es la solución más sencilla conceptualmente, pero conlleva en muchas ocasiones resultados o bien costosos, al requerir una adaptación individualizada, o no tan efectivos al quedarse en una solución generalista. Y es que estos niños con discapacidad no sólo quieren poder jugar sino saber que si adquieren cierta habilidad serán también capaces de ganar. Cuando la parálisis afecta a prácticamente todo el cuerpo, una alternativa eﬁcaz es el control del juego mediante el movimiento de los ojos. Ya en 2006, el instituto alemán Fraunhofer (www. fraunhofer.de) diseñó un controlador que usaba el movimiento de los ojos como ratón o teclado. Para hacerlo se basaba en el procesado de imágenes capturadas por video. La aplicación con que lo presentaron: el control del clásico juego Arkanoid. Con una idea similar, en el Mobile Word Congress celebrado este año, NTT (Nippon Telegraph & Telephone Corp., www.ntt.com), la compañía de comunicaciones más grande de Asia, presentó

“Aunque pueda sonar más próxima a los efectos especiales de una película de ciencia ﬁcción que a la realidad, ya están en el mercado las primeras interfaces cerebro-ordenador” “Dado que muchos de los sistemas presentados pueden ser utilizados en numerosos casos como interfaces avanzadas para cualquier tipo de usuario, su futuro comercial está asegurado” el DoCoMo, un interesante sistema para controlar móviles y dispositivos multimedia, que utiliza como interfaz el movimiento de los ojos. Para hacerlo se basa en la medida de su potencial eléctrico (electrooculograma, EOM). Para adquirirlo el sistema utiliza unos auriculares especiales que contienen pequeños electrodos, lo suﬁcientemente sensibles para detectar la diferencia de potencial en los ojos cada vez que se mueven, pudiendo controlar el dispositivo con esta señal incluso cuando los ojos están cerrados. Hoy en día aún no es comercial pero puede representar una interfaz futura muy simple y económica. NOV 10 | Mundo Electrónico

Aplicaciones Otra línea de trabajo muy atractiva, y en la que se lleva años trabajando, es la posibilidad de manipular objetos con la mente. Aunque pueda sonar más próxima a los efectos especiales de una película de ciencia ﬁcción que a la realidad, ya están en el mercado las primeras interfaces cerebro-ordenador, y una de las primeras aplicaciones en alcanzar los estantes de las tiendas ha sido, cómo no, lúdica. 'Las aventuras de NeuroBoy' es un videojuego de la empresa norteamericana NeuroSky (www.neurosky.com) que permite mover objetos bidimensionales en la pantalla del ordenador. Esto es posible gracias a un periférico de juegos inalámbrico, con tecnología Bluetooth, denominado "MindSet". Su aspecto es parecido a unos sencillos auriculares con micrófono, sólo que en este caso el micrófono se coloca sobre la frente del jugador, midiendo el electroencefalograma (EEG). De esta forma, y mediante la interpretación de esta actividad cerebral, los usuarios de este videojuego pueden ejecutar cuatro acciones: empujar o arrastrar objetos, a la vez que hacerlos levitar y estallar. La limitación de las acciones que se pueden controlar mediante la mente se debe a la simplicidad de esta primera versión del dispositivo. A cambio su precio es muy reducido: unos 150 euros. Estas interfaces cerebro-ordenador no sólo sirven para el ocio sino que pueden contribuir en una mejora substancial de la vida de personas con discapacidades severas que les impiden mover cualquier músculo del cuello para abajo. Un ejemplo es el proyecto Intendix (www. intendix.com), de la empresa austriaca Guger Technologies (www.gtec.at), que se encuentra en fase de comercialización. Con un precio más elevado, 9.000 euros, se adquiere una especie de gorro de baño fabricado en tela lavable, donde van insertados los electrodos que miden la actividad del cerebro en numerosos puntos distribuidos por toda la cabeza del usuario. Tras apenas 10 minutos de entrenamiento muchos pacientes son capaces de escribir, seleccionar frases para que un software las convierta en voz, encender y apagar luces, imprimir, navegar por Internet, reproducir películas y música, etcétera. La principal aplicación de este invento es seleccionar letras, botones y teclas de un panel que aparece en pantalla. Un usuario entrenado puede escribir hasta una letra por segundo. Se espera que poco a poco se pueda depurar la interfaz para aumentar la comodidad del usuario.

Medida de parámetros cardiorrespiratorios en un solo pie Sí, ha leído bien. Nuestra experiencia como pacientes o como acompañantes es que las exploraciones médicas más simples para recabar información sobre la actividad cardíaca o respiratoria se centren en el tórax, mediante el estetoscopio, o en un brazo, para medir la presión arterial o estimar el número de pulsaciones por minuto. Los pies, nuestros miembros más alejados del corazón, pueden parecer muy poco adecuados para aportar alguna información relevante sobre un órgano tan vital. En junio de 2007 describimos en estas mismas páginas una báscula sensible a los latidos que permite obtener, además del peso, la frecuencia cardíaca y la frecuencia respiratoria, mediante dos métodos distintos: a partir de la componente pulsátil de la impedancia eléctrica medida entre los dos pies, con electrodos de contacto eléctrico, y a partir de las fluctuaciones de la fuerza que el cuerpo ejerce sobre las células de carga que las básculas electrónicas incorporan para medir el peso. El método basado en medir la impedancia eléctrica obliga a descalzarse en las básculas de baño domésticas que tienen una simple plataforma, a diferencia de las básculas de farmacia que además tienen una columna con unas asas donde se pueden poner los electrodos. En cualquier caso, es un método no recomendado para personas que lleven un marcapasos u otro implante electrónico; esta limitación la tienen todas las básculas que estiman la composición corporal midiendo la impedancia eléctrica entre los pies. El método basado en medir la fuerza de reacción sobre la plataforma de la báscula a cada latido no exige descalzarse pero hay que mantenerse de pie sobre la báscula sin apoyarse en ningún otro punto y puede ver comprometida su sensibilidad en personas cuyo latido no conlleve una fuerza de reacción del cuerpo que tenga una componente vertical apreciable. Éste puede ser el caso de personas con algún trastorno en la aorta porque, en condiciones normales, la mayor fuerza vertical parece ser debida a la dilatación y posterior retracción de la aorta cuando la sangre del ventrículo izquierdo es expulsada hacia ella durante la sístole. Esta limitación de las medidas de fuerza ha renovado el interés por un método de medida que no excluya precisamente a grupos de posibles usuarios de un sistema doméstico capaz de ayudar en el seguimiento de su estado de salud. Interesa, pues, un método que no exija estar de pie, que no se base en una medida de fuerza, y que sea cómodo y fácil de utilizar. La medida de bioimpedancia entre los dos pies se puede aplicar en una persona sentada, y la necesidad de descalzarse se puede obviar en parte empleando electrodos capacitivos, que permiten el uso de calcetines. Pero queda el posible riesgo para personas con implantes electrónicos porque las corrientes inyectadas circularán en parte por el torso. La solución propuesta y patentada recientemente por el Grupo ISI de la UPC es medir la impedancia eléctrica en un solo pie: los cambios de impedancia eléctrica cuando a cada latido llega sangre a las arterias del pie se pueden detectar con electrodos capacitivos que sólo necesitan un contacto mecánico con el pie. Pueden estar sobre una superficie plana, sea o no una báscula, y también se pueden incorporar en un calcetín. Obviamente, se pueden aplicar en personas que tengan un solo pie, para las cuales no son válidos ninguno de los métodos que habían sido propuestos hasta ahora. La figura muestra, en la parte inferior, la señal obtenida al desmodular la amplitud de la tensión obtenida al inyectar una corriente de 50 kHz con dos electrodos circulares, uno en el talón y otro en el metatarso. Los dos electrodos de detección se colocaron cerca de los de inyección. Puede observarse cómo cada pico de la señal aparece un tiempo después del pico de mayor amplitud del electrocardiograma (ECG), presentado en la parte superior de la figura. El retardo entre ambos picos es el tiempo de llegada de la onda de pulso, que contiene información adicional sobre el sistema circulatorio. La frecuencia respiratoria se puede obtener a partir de las fluctuaciones del valor de pico, observables también en el ECG, o a partir de las variaciones en la periodicidad de la frecuencia cardíaca. La posibilidad de extraer parámetros que van más allá de la simple frecuencia cardíaca o respiratoria sugieren un uso potencial también en entornos clínicos donde haga falta una medición rápida. Mundo Electrónico | NOV 10

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Tendencias

Internet de los sensores La telefonía móvil llegó a España a mediados del decenio de 1970-80, aunque entonces sólo podía emplearse en vehículos y estaba restringida a Madrid y Barcelona. El auge de la telefonía móvil ocurrió a partir de 1990 y desde entonces dependemos cada vez más de los aparatos móviles (no sólo teléfonos móviles, sino PDA, ordenadores portátiles, etc.). Estas herramientas de comunicación se han convertido en toda una revolución de la conectividad, y a buen seguro que la transformación de nuestras vidas será aún mayor en el futuro, no sólo desde el punto de vista de la comunicación sino también de la salud, la productividad, la seguridad y un sinnúmero de otras facetas. Una revolución que se está gestando actualmente es la introducción de IP (Internet Protocol) en objetos inteligentes, que son objetos que combinan potencia de cálculo con capacidades de comunicación para intercambiar información, en ocasiones en tiempo real. Pero la tecnología de los objetos inteligentes sólo ha comenzado a demostrar su verdadero potencial recientemente con el uso del Protocolo de Internet (IP) y el abandono de protocolos propietarios cerrados. Esto, unido a la expansión de las redes inalámbricas de baja energía y los avances en microcontroladores y sensores, está deﬁniendo una nueva clase de potentes dispositivos de bajo coste que pueden digitalizar y comunicar cualquier tipo de datos medidos. Actualmente es posible embeber diminutos sensores o actuadores en virtualmente cualquier aparato, desde un termostato, un interruptor de la luz o un humidiﬁcador hasta un motor de coche o una pieza de maquinaria pesada, pasando por una tostadora o un marcapasos. De esta forma, estos objetos ordinarios se convierten en nodos que pueden transmitir datos actualizados cada segundo a través de la red local, Internet y la Web hacia sistemas, servidores y personas en cualquier parte del mundo. Con el uso de IP no hay necesidad de desarrollar nuevos protocolos o instalar y aprender nuevas tecnologías. Con IP se pueden aprovechar las herramientas, conocimientos, hardware y software que ya estamos utilizando. Las herramientas para llevar a cabo una revolución a gran escala en la tecnología de objetos inteligentes IP están al alcance de la mano y no requieren un gran incremento de potencia de cálculo, ni grandes inversiones NOV 10 | Mundo Electrónico

DEMOSTRACIONES DE LA ALIANZA IPSO Durante el pasado año, la Alianza IPSO (www.ipso-alliance.org), constituida por unas 50 compañías de comunicaciones, energía y tecnologías emergentes, ha venido realizando una serie de demostraciones que revelan la interoperabilidad entre objetos físicos que utilizan IP.

objetos inteligentes IP no es una fantasía futurista sino una realidad que está disponible y es asequible actualmente. Esa conectividad mejorada entre aparatos ayudará a tomar mejores decisiones a la hora de hacer nuestro mundo más seguro, ecológico, saludable, eﬁciente y menos derrochador, y sin duda más divertido. Áreas de aplicación como el control industrial, la automatización de procesos y el control de ediﬁcios comerciales se están alejando de protocolos propietarios cerrados para migrar hacia estándares internacionales abiertos, como IP. El U.S. Smart Grid (www.oe.energy. gov/smartgrid.htm), que es el proyecto del gobierno de Estados Unidos para modernizar su red de distribución eléctrica, ha adoptado IP para interconectar los componentes inteligentes que ascienden a un total de 300 a 500 millones de dispositivos. Inicialmente se pensó que IP no podía funcionar con Smart Grid porque

Durante una prueba reciente se obtuvieron más de 100.000 lecturas de sensores de temperatura, humedad y luz con sensores ﬁjos en Estados Unidos, Europa y Asia. Cada sensor estaba conectado utilizando hardware estándar, que incluía enrutadores básicos, sin el uso de protocolos propietarios. Muchos de los sensores utilizaban baterías y su precio era de algunos dólares la unidad. Esa red transcontinental se podría escalar a decenas de miles e incluso millones de nodos, creando una red mundial para monitorizar factores ambientales, como la temperatura, la humedad, el dióxido de carbono, etc. por todo el planeta. Las demostraciones de IPSO han probado que la comunicación a gran escala de

éste requiere baja potencia, bajo coste, bajo ciclo de trabajo, y memoria y código compactos. Pero las demostraciones de la Alianza IPSO en interoperabilidad han probado que IP puede ser implementado en microcontroladores y transceptores que cuestan menos de 2 dólares. Una pila (stack) que cumpla IPv6 puede ser construida con menos de 12 kbytes de código y requiere menos de 2 kbytes de RAM. El Smart Grid no es una simple red o un sencillo medidor eléctrico en una vivienda o ediﬁcio. Es una red de redes y aparatos que incluye estos medidores y otros aparatos en subestaciones, transformadores y generadores. Algunos ejemplos de objetos inteligentes domésticos incluyen termostatos, calentadores

para crear nuevas redes o protocolos. Casi cualquier forma de comunicación entre objetos se puede lograr a través de los estándares IP disponibles desde mediados del decenio 1970-80. Protocolos como 6LoWPAN (IPv6 over Low power WPAN) y ROLL (Routing Over Low power and Lossy networks) permiten la transmisión eﬁciente de datos IP sobre tecnologías de radio de baja potencia y bajo coste, como IEEE 802.15.4.

Tecnología eléctricos de agua, enchufes para los vehículos híbridos, y sistemas de control de energía. Estos aparatos estarán conectados a diferentes redes. VENTAJAS DE UNA RED TOTALMENTE IP El hecho de utilizar una red totalmente IP tiene una serie de beneﬁcios sobre las redes propietarias. Dado que cada organización ya tiene y soporta sistemas y redes basados en IP, ampliar el Smart Grid usando IP permitirá aprovechar el conocimiento y las herramientas de gestión actuales, eliminando la necesidad de adaptación a múltiples herramientas de red propietarias o protocolos nuevos. Además, al usar IP, la interconexión y la interoperabilidad con los sistemas y redes actualmente instalados es trivial y el Smart Grid se convierte en una extensión de estas redes. El uso de IP en Smart Grid permite utilizar sus sistemas de direccionamiento y de nombres. IPv6 permitirá tener una cantidad casi ilimitada de direcciones

(2128, unas 3,4 × 1038 direcciones, aproximadamente 6,7 × 1017 direcciones por cada milímetro cuadrado de la superﬁcie de la Tierra), por lo que cada objeto

“Actualmente es posible embeber diminutos sensores o actuadores en virtualmente cualquier aparato” “IPv6 permitirá tener una cantidad casi ilimitada de direcciones” o aparato en la red Smart Grid puede tener su dirección. IP funciona sobre muchos medios de comunicación. Cada aplicación puede elegir la tecnología más apropiada para ella. Para redes

inalámbricas de baja energía y bajo coste, es posible utilizar IEEE 802.15.4. Si se necesita llegar a mayores distancias, entonces IEEE 802.11 (WiFi). En caso de mayor cobertura IEEE 802.16 (WiMAX) o celular. Para comunicaciones cableadas, entonces RS-485, PLC, cable, DSL, o Ethernet. Puesto que IP puede funcionar en todos estos tipos de redes, no es necesario utilizar pasarelas que traduzcan de un protocolo a otro, simplificando el diseño de la red y mejorando la seguridad. Al basar Smart Grid en una infraestructura IP de extremo a extremo, es posible simplificar el diseño. El NIST (National Institute of Standards and Technology, www.nist.gov) ha puesto en marcha un equipo para el Plan de Acción Prioritaria, para definir la arquitectura de Smart Grid basada en IP y así aprovechar la ventaja de utilizar la experiencia de años y utilizar los servicios y protocolos actualmente desarrollados. Como resultado, se reducirán los costes y se acelerará el proceso.

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productos y servicios

la solución

100 GS/s en tiempo real para dos canales

Osciloscopios digitales y mixtos de Tektronix Tektronix (cuyo distribuidor en España es AFC Ingenieros) ha presentado la serie de osciloscopios para señales digitales y mixtas DPO/DSA/MSO70000C, que ofrecen ahora 100 GS/s de velocidad de muestreo en tiempo real. Estas prestaciones en un osciloscopio de gran ancho de banda incluyen medidas de la integridad de la señal más precisas en aplicaciones de datos en serie de alta velocidad como PCI Express Gen 3. Los osciloscopios con ancho de banda superior a 4 GHz se utilizan en diversas aplicaciones de datos serie de alta velocidad, radares de banda ancha, sistemas de comunicaciones ópticas rápidas, sistemas embebidos de alta calidad y aplicaciones de física de alta energía. En tanto que los nuevos diseños trabajan cada vez a más velocidad, el margen proporcionado por el sistema de medida se convierte en un factor crítico. La serie DPO/DSA/ MSO70000C, con su frecuencia de sobremuestreo quintuplicada, ofrece a los diseñadores el rendimiento y la fidelidad de la señal necesarios para garantizar que sus sistemas y componentes de última generación cumplen con las especificaciones de diseño. La nueva familia en su versión ‘C’, que reemplaza a la versión ‘B’ proporciona unas capacidades más rápidas para el procesamiento de datos almacenados, de cara a la medida y análisis de jitter, ruido, BER, así como para la realización de estadísticas de las medidas realizadas. Además, se ha acelerado el tiempo de arranque del instrumento. La nueva plataforma de medida no sólo ofrece mayor capacidad, sino que las medidas se realizan de forma más rápida. En cualquier osciloscopio digital hay una fuerte correlación entre la velocidad de muestreo y el ruido interno: una elevada velocidad de muestreo proporciona menos ruido. Por ejemplo, con el mismo CARACTERISTICAS TÉCNICAS equipo y trabajando a 100 GS/s se logra una reducción del ruido del ■ Osciloscopios de 2 canales. 20% comparado con un ajuste a una ■ Velocidad de muestreo de hasta 100 GS/s en tiempo real. velocidad de muestreo de 50 GS/s. ■ Depuración señales serie de hasta 12 Gbps en todos los canales de forma Esta serie se ajusta a los requisitos simultánea. en cuanto a una base de tiempos de ■ Adecuado para realizar medidas en los estándares: PCI Express 3, SATA 6 alta estabilidad para reducir el jitter Gbps, SuperSpeed USB, HDMI, DisplayPort y 10 Gb Ethernet. a largo plazo, así como aumentar ■ Modo de adquisición FastAcq proporciona capacidad para adquirir más de la estabilidad de fase y frecuencia. 300.000 formas de onda por segundo. Además, cuando se combina con ■ Paquetes de software específicos para: DPOJET (jitter y análisis temporal), los ajustes de medida para pulso y SDLA para comprobación de comunicaciones y paquetes para medida de frecuencia del software de análisis de DDR, DisplayPort, PCI Express, USB, HDMI, SATA, Ethernet, Fibre Channel y señal vectorial SignalVu, esta serie otros. proporciona unas medidas precisas y ■ La plataforma de medida se completa con toda una serie de sondas de repetitivas de las prestaciones de los medida adaptadas y específicas. sistemas de radar.

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DESARROLLO

Software para FPGA El Entorno de Desarrollo Integrado (Integrated Design Environment, IDE) Libero v9.0 Service Pack 1 y Service Pack 2 ya tiene soporte para Windows 7, también ofrece nuevas funciones fundamentales para las FPGA inteligentes de señal mixta SmartFusion y las FPGA RTAX-DSP. Incluye soporte al sistema operativo Windows 7 de 32 y 64 bit (x64) y controlador USB para soporte a x64 Vista y Windows 7 con los programadores FlashPro3 y FlashPro4. Libero IDE v9.0 SP1 y SP2 también ofrecen soporte al SO Red Hat Linux para el diseño con las FPGA SmartFusion. Cuenta con funciones del dispositivo Enhanced SmartFusion como Conﬁgurador de Acondicionamiento de Reloj para la estructura (fabric Clock Conditioning Conﬁgurator, Fab_CCC) y programación del dispositivo SmartFusion A2F500. Fab_CCC ofrece soporte al PLL/CCC secundario disponible en el dispositivo A2F500. El soporte para la programación con el dispositivo DSP RTAX4000D para vuelos espaciales, resistente a la radiación y con cuatro millones de puertas, que incorpora bloques embebidos de multiplicaciónacumulación y resistentes a la radiación a la familia de productos RTAX-S. ■ Fabrica y comercializa: Actel

MEDIDA

Sensor de potencia en formato USB El sensor PWR-8GHS+ ofrece un margen dinámico de 50 dB sobre una escala de frecuencias de 1 a 8000 MHz. Este dispositivo se convierte en un medidor de potencia inteligente gracias al software gratuito que el fabricante suministra y un PC de usuario. El PWR8GHS+ es un dispositivo de interface humana (HID) que no requiere la instalación de controladores. Incluye una “Aplicación de medición” capaz de medir componentes de RF como conectores, filtros y amplificadores, entre otros dispositivos. Además cuenta con un interface gráfico de usuario e incluye API DLL. Este sensor también incorpora un adaptador hembra tipo N para adaptador macho SMA. Algunas de las características más destacables de este producto son: compatibilidad con el sistema operativo 32/64 bit, que a su vez es compatible con los sistemas operativos Windows y Linux; incluye software GUI para medida y el PWR-8GHS+ no requiere ninguna señal de referencia para la calibración. ■ Fabricante: Mini Circuits ■ Comercializa: Aicox Soluciones

CONEXIÓN

Conector de alta flexibilidad para placa de circuito impreso El conector flexible de la serie har-flex permite ofrecer un modelo que ahorra espacio, es robusto y totalmente adaptable como conector de placas para todo tipo de aplicaciones ya sea placa a placa o placa a cable. La nueva familia también incluye un aislamiento de desplazamiento de conector para modelos rectos y acodados. Basado en una rejilla de 1,27 mm, ofrece contactos en un número entre 6 y 100 por lo que se ajusta a aplicaciones de conexión de tarjetas ‘mezzanine’ que requiere una interconexión de tarjetas apiladas de hasta 4 alturas con distancias entre 8 y 13,8 mm. Los conectores se suministran en cinta y bobina para sistemas automatizados de producción. ■ Fabrica y comercializa: Harting

MEDIDA

Sensor de efecto Hall integrado El AS5510 es un sensor de efecto Hall integrado que se caracteriza por su reducido tamaño de 1,46x1,1 mm y una resolución de salida digital de 10 bit. Este nuevo sensor incluye un interface serie I2C de dos hilos para la conmutación de cuatro escalas de diferente sensibilidad y para la transmisión de datos al microcontrolador. El dispositivo mide la posición absoluta de un imán de dos polos para un espaciado lateral de 0,5 a 2 mm con salto en aire de 1,0 mm. El consumo de este sensor se reduce a 25 µA y su escala de temperaturas de funcionamiento se extiende entre -30 y +85ºC dentro de un encapsulado tipo WLCSP de 6 contactos que trabaja con tensiones de alimentación entre 2,5 V y 3,6 V. Su comunicación con el microcontrolador se realiza mediante interface serie.

AUDIO

Codificadores de audio para electrónica de consumo El nuevo códec de audio modelo CX20745 se caracteriza por su bajo consumo y elevadas prestaciones que lo hacen adecuado para aplicaciones móviles compactas. El dispositivo integra un amplificado tipo D eficiente de bajo consumo que es capaz de redirigir hasta 2 mW por canal de audio. El códec soporta OMTP (Open Mobile Terminal Platform) destinada al control de E/S con función de control por sensor, así como entradas de micrófono tanto digital como analógica. Incluye funciones de cancelación de eco y puede trabajar en un margen de temperaturas entre -40 y +85ºC. Se ha encapsulado en un formato plano QFN de 48 patillas que proporciona reducir la inductancia de carga, rebajar el perfil, una pequeña huella y poco peso. ■ Fabrica y comercializa: AustriaMicroSystems ■ Fabrica y comercializa: Conexant Systems Mundo Electrónico | NOV 10

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PASIVOS

Resistencias integradas de película gruesa CONVERSIÓN

Convertidor A/D con 24 bit de resolución El modelo MAX11210 es un convertidor A/D caracterizado por una resolución de 24 bit y una resolución efectiva (ENOB) de 23,9 bit con un consumo de corriente inferior a 300 µA con lo que se adapta a los sensores de bucle que trabajan entre 4-20 mA. Ofrece cuatro líneas de E/S de aplicación e integra ampliﬁcadores intermedios en la etapa analógica y en la entrada de referencia. Las cuatro líneas pueden utilizarse para controlar un multiplexor externo de 16 canales. Incluye asimismo una ganancia programable entre 1 a 16 y 100 dB con un rechazo de frecuencias de 50 y 60 Hz. Se ha encapsulado en formato QSOP de 16 patillas para trabajar en una escala de temperaturas entre -40 y +85ºC. La familia se completa con dispositivos de 20, 18 y 16 bit en el mismo formato de encapsulado o en formato µMAX de 10 contactos.

La serie de resistencias de chip de película gruesa que posee la calificación para operar con una temperatura de hasta 250°C. La serie HTCR, que se encuentra disponible en formatos 0805, 1206, 2010 y 2512 con resistencias de 1 kΩ a 10 MΩ, garantiza la máxima fiabilidad en aplicaciones petroquímicas, de automoción, aeroespaciales y defensa. Cuatro opciones de terminación ofrecen soporte para el amplio abanico de métodos de ensamblaje usados en diseños de elevada temperatura, incluyendo procesos ‘wire bonding’, adhesivos y soldaduras. Los tipo ‘planar gold G’ y ‘PtAg P’ son producidos mediante la impresión de electrodos, resistencias y ‘over-glaze’ en un sustrato de alúmina, y entonces el láser adecua los elementos de resistencia a los valores requeridos. Estos dispositivos están indicados para fijar adhesivos conductivos; mientras que las resistencias tipo G con terminaciones doradas responden a las necesidades de ‘wire bonding’. Las nuevas resistencias de elevada temperatura, que son compatibles con la normativa RoHS, se suministran en cinta y bobina para ensamblaje automatizado. ■ Fabricante: Welwyn Components ■ Comercializa: Anatronic

■ Fabrica y comercializa: Maxim Int. Products

MEDIDA MEDIDA

Controladores táctiles capacitivos La familia de controladores TrueTouch CY8CTMA300E se suministra en un encapsulado de 49 bolas con unas dimensiones de 3,2x3,2x0,55 mm y ofrece un núcleo de sensado analógico integrado para pantalla táctil. Los controladores táctiles capacitivos CapSense y controladores de pantalla táctil TrueTouch se encuentran disponibles en encapsulados WLCSP. Los dispositivos CapSense CY8C207x6A-24FDXC se suministran en encapsulados de 30 bolas que miden 2,2x2,3x0,4 mm. Ofrecen un bajo consumo (a partir de sólo 1,7 V) y un consumo de corriente en pleno funcionamiento que permite prolongar la vida de la batería, así como una elevada inmunidad al ruido y sensibilidad al tacto para un máximo de 25 botones. Los controladores CapSense también ofrecen la tecnología SmartSense de Cypress, que detecta y ajusta automáticamente los cambios en las variables de entrada, facilitando así el diseño y la fabricación.

Fotodiodos PIN de alta sensibilidad La serie S11499 es una familia de fotodiodos PIN que alcanza los 0,6 A/W en la longitud de de onda de 1060 nm, un nivel de sensibilidad tres veces superior a la de un fotodiodo de silicio convencional. La serie S1149 está disponible en modelos de área activa de 3 y 5 mm de diámetro que ofrecen anchos de 30 MHz y 50 MHz. Dichas características hace que resulten adecuados para un rango abanico de aplicaciones para láser YAG. Así como en el caso de los fotodiodos, se ofrecen también como novedad elementos APD (fotodiodos de avalancha) basados en tecnología MEMS, como en la serie S11518. Mediante proceso láser se consigue la fabricación de estructuras MEMS en la superﬁcie del material fotosensible. No sólo se consigue reducir las reﬂexiones, también se aumenta el área activa del los elementos, mejorando así la detección en longitudes de onda por encima de los 800 nm en dispositivos como fotodiodos, APD o CCD. ■ Fabrica y comercializa: Hamamatsu Photonics

COMUNICACIONES

Módulos de conexiones CCP Los nuevos CCP (Customer Convenience Ports) de este fabricante proporcionan una alternativa de comunicaciones tanto para el mercado de automoción como para otros mercados con acceso a conexiones de vídeo y audio de alta velocidad en el estándar CCP que es la versión de automoción para el interface FireWire (IEEE-1394). Estos módulos permiten una conexión ajustada en diferentes opciones de alto nivel, incluyendo integración de E/S, enrutamiento de la placa de circuito impreso, tanto activo como pasivo, y todo ello en un diseño robusto desde el punto de vista mecánico. Entre las características de conexionado se incluyen diferentes estándares de comunicaciones tales como HSAutoLink, USB, HDMI, IEEE 1394, Ethernet, tarjetas de memoria tipo SD, así como entradas auxiliares de tipo ‘jack’. La alimentación y la arquitectura de bus se han diseñado para adaptarse a los requisitos de usuario tanto en automoción como en otro tipo de aplicaciones.

■ Fabrica y comercializa: Cypress Semiconductor ■ Fabrica y comercializa: Molex NOV 10 | Mundo Electrónico

productos y servicios 54

MEDIDA

Osciloscopios en tiempo real FILTROS

Dispositivos de protección para visualizadores LCD Los dispositivos TPD6F202 y TPD4F202 son filtros ante interferencias electromagnéticas de seis y cuatro canales destinados a aplicaciones de visualización LCD. Mejoran la especificación IEC-61000-4-2 sobre descargas electrostáticas y permiten que la señal se transmita a través del dispositivo al mismo tiempo que filtran las altas frecuencias y las interferencias EMI que aparecen como líneas en las pantallas LCD. Los nuevos encapsulados de 300 µm suponen la mitad del grosor de una tarjeta de crédito, permiten una protección de ±25 kV en descargas electrostáticas y tienen una separación entre contactos de 0,4 mm. Los dos dispositivos están disponibles en formato WCSP. Estos filtros aportan mejoras en cualquier aplicación de vídeo, pantallas LCD o cualquier aplicación de telefonía móvil. ■ Fabrica y comercializa: Texas Instruments

La serie TDS2000C se compone de osciloscopios en tiempo real adecuados para todo tipo de aplicaciones, desde instalación a mantenimiento e incluye modelos de 2 y 4 canales y anchos de banda de 50, 70, 100 y 200 MHz, con velocidades de muestreo por canal desde 500 MS/s hasta 2 GS/s, disparos avanzados, 16 medidas automáticas y FFT, máscaras para pruebas de tolerancias, registro de datos, autoconﬁguración y autoescala, ayuda contextual en pantalla, menús en varios idiomas, nuevo visualizador más brillante y con mayor ángulo de visibilidad, dos puertos USB (tipo ‘host’ y ‘device’), nuevas sondas y los dos programas para PC con software de National Instruments LabVIEW SignalExpress TE Limited Edition y Tektronix OpenChoice. ■ Fabricante: Tektronix ■ Comercializa: AFC Ingenieros

COMUNICACIONES

Módulos de comunicaciones para redes LTE CONEXIÓN

Conector para Infiniband y Ethernet El conector QSFP+ es la incorporación más reciente a la familia de productos QSFP+, que incluye una amplia oferta de envolventes y accesorios para EMI, conjuntos de cables de cobre y conjuntos de cable óptico activo Paralight. Ofrece unas prestaciones eléctricas superiores en aplicaciones estándar a 40 Gbps de InfiniBand y Ethernet (4x10 Gbps). Este conector de 38 posiciones cumple el estándar SFF-8436, incluyendo el trazado en la placa para el interface y el sistema principal (host). Este nuevo producto es compatible con las aplicaciones existentes de QSFP y QSFP+ y se puede conectar a todos los conjuntos de cables y transceptores ópticos que cumplan las especificaciones. El contacto interno y la estructura de la carcasa del conector se han revisado para optimizar la integridad de la señal en las filas superiores e inferiores. Se suministra en cinta y carrete para facilitar su introducción en procesos de montaje superficial. ■ Fabrica y comercializa: Tyco Electronics

Los módulos de la serie AirPrime MC con referencias MC7750, MC7700 y MC7710 son tres versiones que ofrecen diferentes combinaciones de banda y frecuencia para redes de última generación con soporte a Linux y Windows. El módulo MC7750 es compatible con redes LTE LTE, EV-DO y HSPA+, mientras que el módulo MC7700 y el módulo MC7710 soportan LTE y HSPA+ en diferentes bandas de frecuencia. Estos nuevos módulos embebidos permiten acceder a comunicaciones con descargas de 100 Mbps y 50 Mbps en sentido ascendente, que integra funciones GPS y otras funciones adicionales como API Gobi de Qualcomm, que permite simpliﬁcar el desarrollo de aplicaciones. ■ Fabrica y comercializa: Sierra Wireless

FILTRO

Dispositivo reductor de interferencias EMI El filtro MIL-COTS VI BRICK está disponible como filtro autónomo o integrado en el módulo regulador PRM. El filtro integrado es un regulador no aislado eficiente (alrededor del 95%) capaz de elevar o reducir un amplio margen de tensiones de entrada (16,5 a 50 VCC), así como de suministrar una potencia máxima de salida de 120 W. Ofrece conformidad a MIL-STD1275A/B/D y MIL-STD-704A-F para transitorios y MIL-STD-461E/F para EMI. El filtro MIL-COTS VI Brick autónomo es un módulo de entrada de CC separado que ofrece filtrado de EMI y protección frente a transitorios. Con unas dimensiones de 48,6x27,7x9,5 mm, aporta flexibilidad en el diseño y cumple las exigentes especificaciones respecto a EMI y protección ante transitorios. Entre las ventajas destacan los altos niveles de densidad y eficiencia, funcionamiento con bajo ruido, flexibilidad de la arquitectura, respuesta extremadamente rápida a transitorios y eliminación de la voluminosa capacidad en el punto de carga. ■ Fabrica y comercializa: Vicor

NOV 10 | Mundo Electrónico

MEDIDA

Sensores magnéticos digitales La serie TCS20Dxx está compuesta por sensores magnéticos de salida digital que proporcionan una elevada sensibilidad con un bajo consumo de energía. Estos dispositivos se suministran en encapsulados para montaje superﬁcial que les permite adaptarse a los dispositivos portátiles alimentados por baterías. Esta serie ofrece una detección de doble polo y se ofrece en dos versiones (TCS20DPx y TCS20DLx). El formato de encapsulado es CST6C compacto que tiene una dimensiones de 1,5x1,5x0,38 mm que es una versión adecuada para aplicaciones de conmutación sin contacto. También se ofrecen en formato SOT23F con unas dimensiones de 2,9x2,9x0,8 mm. El principio físico es el efecto Hall y tienen un punto de operación máxima de densidad de ﬂujo magnético de 3,8 mT y un punto mínimo de 0,3 mT con una histéresis típica de 1,4 mT. Los dispositivos trabajan con una alimentación de 2,3 a 3,6 VCC que soportan tensiones máximas de hasta 6 V. El consumo de corriente promediado se valora en 7,3 µA.

PASIVOS

Condensador cerámico monolítico Los condensadores cerámicos GRM21BR61E226ME44 se han desarrollado en tecnología monolítica y aportan una capacidad de 22 pF en unas dimensiones 2012 (2,0x1,25 mm) que soporta tensiones de 25 V y se adaptan a aplicaciones de retroiluminación LED que requiere condensadores de pequeñas dimensiones que soporten elevados niveles de tensión. La nueva familia de condensadores reduce las dimensiones en un 50% en comparación con los modelos 3216, disminuyendo así el espacio requerido en placa para los componentes pasivos, espacio importante en dispositivos portátiles. El margen de temperaturas operativas de esta nueva familia de condensadores integrados monolíticos se extiende entre -55 y +85ºC, por lo que se ajusta a las características de temperatura X5R.

■ Fabrica y comercializa: Toshiba Electronics ■ Fabrica y comercializa: Murata

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

09 10 11 12 13 14 15 16 21

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

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

Mundo Electrónico | NOV 10

agenda 56

Electronica 2010 da por buena la recuperación

a reciente edición de Electronica celebrada en Múnich ha confirmado los síntomas de mejora que durante los últimos meses venía ofreciendo el mercado. Con más de 70.000 visitantes profesionales y casi 2.600 expositores, junto con su perfil internacional (ya que más de un 50% de visitantes y expositores provenían del extranjero) confirmaron una vez más a Electronica 2010 como el salón profesional de referencia para el sector a escala mundial. Durante el transcurso de la feria, que se inició con una conferencia sobre electrónica para la automoción, los participantes en el evento recalcaron que la tendencia de mejora en el mercado de los últimos trimestres continuará en el futuro, con lo que se prevé un crecimiento estable. El sector de la electrónica en el automóvil tuvo un papel preponderante. No en vano, un total de 1.281 marcas expusieron sus productos relacionados con el sector. Paralelamente a las exposiciones también tuvo lugar una serie de conferencias que contaron con la presencia de 323 venidos de 23 países, y la celebración del Foro de la Automoción. Estas actividades giraron en torno a la seguridad de los vehículos, la eficiencia energética y la sostenibilidad, sin olvidar aquellos que tiene que ver con la iluminación y el control del vehículo. Otro de los sectores con mayor presencia en la feria fue el de las energías renovables; sólo la primera consiguió reunir a 518 expositores que presentaron sus soluciones para la gestión y control de los

sistemas fotovoltaicos. Asimismo, los expositores mostraron las tecnologías de almacenamiento para la energía eólica, plantas de energía solar, componentes para electrónica de potencia, convertidores y soluciones de captación de energía para los servicios de construcción y aplicaciones industriales. La electrónica también tiene un papel importante en el ámbito de la medicina; así, componentes electrónicos para la última generación de prótesis inteligentes, dispositivos médicos portátiles, tales como probadores de azúcar en la sangre y los medidores de pulso, sensores implantables para medir la presión arterial y la monitorización remota y sistemas de control de marcapasos del corazón, son lo principales avances que presentaron los más de 1.500 expositores del sector de la electrónica para la medicina.

Microchip y Sagitrón dedican un seminario al control del consumo energético Sagitrón, distribuidor de Microchip Technology en el mercado español, organiza seminarios dedicados a la monitorización y control del consumo para una gestión más eﬁciente, en línea con las nuevas gamas de microcontroladores de este fabricante norteamericano. Los actos tendrán lugar en las principales ciudades de España y Portugal. En Madrid y Barcelona, los seminarios se celebrarán el 18 y el 30 de noviembre, respectivamente, y el 2 de diciembre del presente año en Valencia. Durante 2011 el seminario visitará Bilbao y Zaragoza los días 18 y 20 de enero, y Santiago de Compostela el 8 de febrero. Posteriormente viajará a tierras lusas; así, el 10 de febrero y el 1 de marzo estará en Oporto y Lisboa, respectivamente, para acabar el 3 de marzo en Sevilla. www.sagitron.es NOV 10 | Mundo Electrónico

LECCIONES DE LA CRISIS Además de las exposiciones, en Electronica 2010 se realizaron más de 237 charlas que tuvieron un éxito notable. Destacó de entre todas la mesa redonda que reunió a los directores generales de Inﬁneon Technologies, Freescale Semiconductor, STMicroelectronics y NXP Semiconductor. En ella se debatió los motivos de la crisis que sacudió al sector en los años 2008 y 2009, sus antecedentes y sus repercusiones, bajo el lema: “¿Qué lecciones hemos aprendido de la crisis?”. Los participantes llegaron a la conclusión de que la inversión en I+D favoreció el rápido repunte en el mercado. Sin embargo, reconocen el cuello de botella creado en la entrega de pedidos debido al fuerte crecimiento de la demanda en los últimos meses. www.electronica.de

BREVES NÚREMBERG 23-25 NOVIEMBRE

SPS/IPC/DRIVES

Fabricantes de sistemas de automatización exponen sus productos en el ámbito de sistemas y componentes para accionamientos, interfaces hombre-máquina (HMI), sensores, software, componentes electromecánicos y periféricos, entre otros.

www.mesago.de/en/sps

GRENOBLE (30 NOV-1 DIC)

IP-SOC 2010

En esta 19ª edición este evento dedicado a los systems-on-chip (SoC) y la propiedad intelectual (IP) aplicada en sistemas embebidos como subsistemas o plataformas. Seminarios y exposición ofrecerán los últimos avances en este ámbito.

www.design-reuse.com/ipsoc2010

Mundo Electr贸nico | MAR 10

índices y avances 58

Índice de anunciantes Mundo Electrónico - Noviembre 423

Adler Instrumentos .............................49 AFC Ingenieros ...................................59 Agilent Technologies ......................7, 15 Estanﬂux ................................................2 Fadisel .................................................53 Fluke ....................................................17 Import Cable........................................57 Maxim Integrated Products................11 MSC Iberia ...........................................19 RC Microelectrónica ........... Portada, 41 Rohde & Schwarz ................................60 Rohm Semiconductor .........................13 Rutronik .................................................9 Schneider Electric ................................4

Próximo número - 424 Mundo Electrónico cierra el año con en noviembre con un dossier acerca de los semiconductores de potencia, la sección Optrónica y un artículo dedicado a la ampliación del ancho de banda exigida por los sistemas de E/S en comunicaciones.

■ Tendencias

Ampliación del ancho de banda: retos de los sistemas de E/S en comunicaciones Jim David FCI Diferencias entre diseño analógico y digital Bonnie C. Baker Texas Instruments Sistemas fotovoltaicos: soluciones altamente integradas Andreas Mangler Rutronik

■ Dossier

Semiconductores de potencia

■ Optrónica

Índice de Empresas citadas Actel ...............................................................................51 AFC Ingenieros ..........................................................50,54 Agilent Technologies....................................................6,10 Aicox Soluciones ............................................................51 Anatronic ...................................................................23,52 Anritsu ............................................................................17 Apple ................................................................................9 AustriaMicroSystems .....................................................51 Avago Technologies ........................................................38 Conexant Systems .........................................................51 Cypress Semiconductor .................................................52 Future Electronics...........................................................42 Hamamatsu Photonics ...................................................52 Harting ............................................................................51 Inﬁneon Technologies .....................................................16 Intel ..................................................................................6 LeCroy ............................................................................10 Maxim Int. Products .......................................................52 Microchip Technology .....................................................26 Mini Circuits ....................................................................51 Molex .............................................................................52 Monolitic.........................................................................22

NOV 10 | Mundo Electrónico

Murata ............................................................................55 National Instruments ......................................................12 National Semiconductor .................................................14 Red Hill Games ...............................................................46 Renesas Electronics ..................................................14,16 RS Components ...............................................................6 Sierra Wireless ...............................................................54 Sony .................................................................................9 Spire Semiconductor ......................................................10 Tektronix ....................................................................50,54 Texas Instruments .....................................................32,54 Toshiba ......................................................................18,55 Tyco Electronics ..............................................................54 Vicor................................................................................54 Welwyn Components .....................................................52 Yokogawa ..................................................................10,16